DE1090035B - Auf Druck beanspruchter, massiver, einteiliger Federungskoerper aus Gummi od. dgl. - Google Patents

Auf Druck beanspruchter, massiver, einteiliger Federungskoerper aus Gummi od. dgl.

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DE1090035B
DE1090035B DEG25912A DEG0025912A DE1090035B DE 1090035 B DE1090035 B DE 1090035B DE G25912 A DEG25912 A DE G25912A DE G0025912 A DEG0025912 A DE G0025912A DE 1090035 B DE1090035 B DE 1090035B
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Germany
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suspension
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rubber
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DEG25912A
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Inventor
Dr Friedrich Goetz
Dr-Ing Herbert Merz
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00Springs
    • F16F1/36Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers
    • F16F1/373Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers characterised by having a particular shape

Description

  • Auf Druck beanspruchter, massiver, einteiliger Federungskörper aus Gummi od. dgl. Die Erfindung betrifft auf Druck beanspruchte, massive, einteilige Federungskörper aus Gummi od. dgl., die im unbelasteten Zustand höher- als breit sind und deren Querschnittsflächen sich von den Enden zur Mitte hin vergrlößern.
  • Die bisher zu Abfederungszwecken benutzten, auf Druck beanspruchten massiven Gummikörper sind im allgemeinen so gestaltet und angeordnet, daß sie im unbelasteten 'Zustand breiter sind als hoch. Zufolge dieser Form haben sie im unteren Beanspruchungsbereich eine nahezu linear verlaufende, erst bei größeren Beanspruchungen progressiv ansteigende Federkennlinie.
  • Für viele technische Zwecke, beispielsweise in der Fahrzeugindustrie zur Abfederung des Fahrzeugaufbaues gegen den Fahrzeugrafimen, wird ein Federelement benötigt, das eine schon bei niedrigen Beanspruchungen progressiv ansteigende Federkennlinie aufweist, gleichwohl aber einen großen Federweg hergibt. Zur Erfüllung dieser Forderung ist bereits vorgesch!agen worden, massive Gummifederungskörper in schlanker, hoher Form mit zu den beiderseitigen Enden hin abnehmenden Querschnittsflächen auszuführen. Solche Federungskörper neigen naturgemäß in hohem Maße dazu auszuknicken, wenn sie in Richtung ihrer langen Ouerschnittsachse zusammengepreßt werden, und außerdem besteht bei ihnen die Gefahr örtlicher Überbeanspruchungen des Gummimaterials an den den Federauflagen zugekehrten, verjüngt auslaufenden beiden Endabschnitten. Wegen dieser Schwierigkeiten und des damit verbundenen Risikos sind schlanke massive Gummifederungskörper, obwohl sie gegenüber den zur Verwirklichung jeweils gewünschter Federkennlinien in verschiedenen Ausführiingsfornien bekannten Gummihohlfedern erhebliche Vorteile in bezug auf einfachere, billigere Herstellbarkeit, geringeren Platzbedarf, erhöhte Sicherheit gegen mechanische Beschädigung und ,größere Überbelastbarkeit bieten, in der Praxis nur in Ausnahmefällen angewendet worden, Nach der Erfindung ist die Knickgefahr eines Federungskörpers der eingangs angegebenenArt undForm nahezu völlig ausgeschaltet, wenn der Federungskörper mit in Längsrichtung verlahfenden Versteifungsrippen ausgeführt ist. Die in der Federungsrichtung verlaufenden Versteifungsrippen erhöhen den Trägheitsradins in der gefährdeten Knickrichtung undinachen somit hohe-, schlanke, massive Gummifederungskörper, deren Federkennlinie schon gleich im Anfangsbereich des Federungsweges progressiv anste,-steigt, für die Anwendung in vielen Fällen geeignet, in denen die Anwendung solcher Federungskörper wegen unzureichendet Knicksicherheit unmöglich war bzw. bedenklich erschien. Wenn es erwünscht oder notwendig ist, ein Federungselement zu haben, dessen progressive Federkennlinie über das übliche Maß hinaus steil ansteigt, ohne daß man dabei eine Überbeanspruchung des Gumminiaterials befürchten muß, können die Rippen vorzugsweise durch zurückgesetzte Anordnung ihrer Enden hinter den Enden des Federungskörpers so ausgebildet werden, daß sie in der bei Gunimihohlfederungskörpern bekannten Weise eine zwei- oder mehrstufige Federung bewirken.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Gummifederungskörper die Gestalt eines H auf, dessen beide Flansche oben und unten in konvex gekrümmten Randkanten enden. Hierbei kann eine mehrstufige Fe - derung in besonders günstiger Weise dadurüh erzielt werden, daß der Steg des Federungskörpers an den den Federauflagen zugekehrten Flächen, in Querrichtung gesehen, konvex gekrümmt ist und dieFederauflagen zwischen die beiden Flansche des Federungskörpers eingreifende Vorsprünge haben, die im unbelasteten Zustand des Federungskörpers im Abstand von den konvex # gekrümmten Flächen des Steges liegen. Der H-förmige massive Giimmifederungskörper k&nn unter Führung durch seine beiden Flansche lose zwischen die beiden Federauflagen eingesetzt werden und bietet somit den großen Vorteil einer außerorde - ntlich einfachen Montage und Auswechselbarkeit.
  • Wenn die konstruktive Ausbildung der Anbringungsstelle des Gummifederungskörpers oder dessen betriebsmUige Beanspruchungen es erforderlich machen, den Federungskörper in zwei Richtungen zu führen, kann er an den Enden Ausnehmungen oder Vorsprünge aufweisen', Gegenstücke an den Federauflagen eingreifen. Durch die Führung in zwei senkrecht zueinander stehenden Führungsrichtungen ist der Gummifederungskörper gegen jede ungewollte Lageverschiebung zwischen den Federauflagen gesichert festgehalten, ohne da3 -es hierzu besonderer Haltemittel wie z. B. Schrauben oder zentraler Zapfen und eines äußeren Führungswulstes bedarf.
  • Die Erfindung wird. an Hand der Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele schematisch und nicht maßstäblich dargestellt sind,. näher erläutert.
  • Fig. 1 bis 3 und 5 zeigen Seitenansichten von Federelementen mit den zugehörigen Federauflagen in ver--schiedenen Ausführungen; Fig. 4 ist die Seitenansicht zu Fig. 3; Fig. 6 stellt ein H-förmig gestaltetes Federelement dar, und Fig. 7 ist die Seitenansicht zu Fig. 6. - Zwischen den Federauflagen 1, 2 ist das in hoher schlanker Form massiv ausgeführte Federelement 3 aus Gummi oder gummiartigem Kunststoff angeordnet, das in den Punkten A mit den Federauflagen Berührung hat. Die Verbindung zwischen dem Federelement und den Federauflagen ist vorzugsweise reibschlüssig dadurch gestaltet, daß das Federelement 3 auch bei unbelastet-er Federanordnung unter einer schwachen-Vorspannung steht. Die Verhindung in den Punkten A kann aber auch durch Vulkanisieren oder z. B. durch Schraubverbindung über fest mit dem Federelement verbundene und beispielsweise in das Federelement eingelassene Metallteile erfolgen. Die letztgenannten Möglichkeit-en sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Bei reibschlüssiger Verbindung in den Punkten A können die Federeelemente 3 zwischen die Federauflagen 1 und 2 lose eingelegt werden.
  • Bei Belastung der Federanordnung nähern sich die Federauflagen 1, 2 unter - Zusammendrückung des Federelementes 3 einander. Durch die zu den freien Enden hin in den Querschnittsflächen abnehmende Form des Federelementes wird erreicht, daß zunächst nur eine kleine Berührungsfläche im PunktA zwischen Federauflagen und Federelement vorhanden ist. Dadurch ergibt sich bereits bei geringer Belastung eine fühlbaxe Federung mit verhältnismäßig großen Federwegen. Mit zunehmender Belastung vermindert sich die Krümmungs- und/oder Winkeldivergenz zwischen den Federauflagen 1, 2 und den Flächen F des Federelements 3 immer mehr. Hierdurch vergrößern sich die Berührungsflächen in A immer mehr, was einer zunehmenden Verhärtung der Federung, also einer .ausgeprägt progressiven Federkennli#nie gleichkommt. Diese Pragressivität wird- in bekannter Weise aus--schließlich oder zumindest vorwiegend durch die besondere, aufeinander abgestimmte Gestaltung von Federauflagen und Federelementen hervorgerufen und nicht oder erst in zweiter Linie durch die Eigenprogressivität des Gummis bei höheren Druckspannungen. - Uin genügend große Federwege zu erhalten, ist es wesentlich, daß das Federelement in unbelastetem Zu-.stand seine größte Längenausdehnung in der Federungs,richtung aufweist. Das bedeutet, daß die Höhe der Federelemente deren Breite und auch deren Länge übersteigt. Außerdem sind einteilige Federelemente ,aus Gründen der einfachen Konstruktion der Federanordnung und wegen der besonders leichten Auswechselbarkeit der Federelemente vorteilhaft. Hohe, schlanke, einteilige Federelemente neigen jedoch vor allem bei höheren Belastungen zum Ausknicken.
  • Urn diese Knickgefahr- auszuschalten, ist das in Fig, 1 dargestellte Federungse » lement, 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 hierdurch eine allrnählich einsetzende zweite Federungsstufe zur Erhöhung der Progressivität.
  • Bei dem etwa in der Form eines langgestreckten Ellipsoids mit Kreisquerschnitt ausgeführten Federungselement nach Fig. 2 sind z. B. vier gleichmäßig verteilte Rippen 12 vorgesehen, so daß der Trägheitsradius des Federelements ganz wesentlich erhöht wird, ohne daß die Querschnittsfläche nennenswert vergrößert wird. Das Federelement wird dadurch knicksteif und ist auch sehr großen Belastungen und Zusammendrückungen gewachsen.
  • Die Rippen 12 können, wie gezeichnet, ebenfalls wie der eigentliche Federungskörper relativ zur Federauflage geneigt oder gekrümmt sein, damit auch die Rippen in die gestaltungsbedingte Progressivwirkung einbezogen werden.
  • Die Fig. 3 und 4 zeigen ein Federelement, das dem der Fig. 2 ähnlich ist, jedoch ist der mittlere Teil des Federelements 3 schlank-er und höher ausgebildet. In der einen Richtung ergeben die Vorsprünge 9 eine ausreichende Knicksteifigkeit, in der anderen 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 .das an sich schon zweistufige Federelement durch die in einem gewissen Abstand von der Federauflage beginnenden Rippen 12 eine dritte Federungsstufe 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 Federanordnung des Beispiels der Fig. 5 trägt das Federelement 3 ein Führungselement in Form eines Vorbprungs 13, der in eine Ausnehmung 15 der Federauflage 1 eingreift, sowie ein Führungselement in Form einer Ausnehmung 14, in die ein Vorsprung 16 der Federauflage 2 eingreift. Durch die Führungselemente wird das Federelement in seiner Lage zu den Federauflagen formschlüssig und eindeutig festgelegt. Dies ist für die praktische Verwirklichung des Erfindungsgedankens deshalb besonders wesentlich, weil es zur Erzielung der durch die Gestaltung bedingten Progressivität auf die relative Lage von Federelement und Federauflagen genau ankommt. Bei der Verwendung von Führungselementen ist die Verbindung zwischen Federauflagen und lose eingelegtem Federelement 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 gering oder sogar Null sein kann, ohne daß die Gefahr des Herausfallens des Federelements gegeben ist.
  • Die Fig. 6 und 7 zeigen ein Federelement, das die Gestalt eines H aufweist. Die Flansche 19 des H-förniigen Federungskörpers sind mit Rippen 12 versehen, -die einerseits das Ausknicken verhindern und andererseits mit den Vürsprängen 14 der Federauflagen als weitere Federungsstufe zusammenwirken. Die in den Fig.- 6 und 7 - gezeigte Gestaltung von Federelement 3 und Federauflagen 1, 2 ergibt ein besonders knicksteifes Federelement, das vollkommen geführt und in einer Ebene schwenk- oder wälzfähig ist und das bei hochprogressiver Federkennlinie - 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.

Claims (2)

  1. PATENTANSPROCHE: 1. Auf Druck beanspruchter, massiver, einteiliger Federungskörper aus Gummi od. dgl., der im unbelasteten Zustand eine größere Höhe als Breite hat und dessen Querschnittsflächen sich von den Enden zur Mitte hin vergrößern, dadurch gekennzeichnet, daß er in Längsrichtung verlaufende Versteifungsrippen (9 bzw. 12) aufweist.
  2. 2. Federungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (9 bzw. 12) so ausgebildet sind, daß sie in an sich bekannter Weise eine mehrstufige Federung bewirken. 3. Federungskörper nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine H-förmig-- Gestalt des Federungskörpers, dessen beide Flansche (19) oben und unten in konvex gekrümmten Randkanten enden. 4. Federungskörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg des Federungskörpers (3) an den den Federauflagen zugekehrten Flächen, in Querrichtung gesehen, konvex gekrümmt ist und die Federauflagen (1, 2) zwischen die beiden Flansche (19) des Federungskörpers eingreifende Vorsprünge (18) haben, die im unbelasteten Zustand des Federungskörpers im Abstand von den konvex gekrümmten Flächen des Steges liegen. 5. Federungskörper nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß er an den Enden Ausnehmungen (14) oder Vorsprünge (13) aufweist, in die Gegenstücke (16 bzw. 15) an den Federauflagen (1, 2) eingreifen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 559 342, 687 800; deutsche Auslegeschriften Nr. 1027 940, A 19466 XII/47 a (bekanntgeniacht am 18. 10. 1956); schweizerische Patentschrift Nr. 315 404; britische Patentschriften Nr. 621986, 736 733; USA.-Patentschriften Nr. 1571713, 2 165 383, 2 408 856, 2 425 566; französische Patentschrif ten Nr. 875 113, 1024 478, 1093823.
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