DE1134254B - Feder - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Federn, bei denen win komprimierbarer Feststoff unter Druck gesetzt wird, um Energie zu absorbieren.

Um Federn hoher Leistung bei leichtem Gewicht zu erhalten, hat man die verschiedensten Konstruktionen verwandt, beispielsweise Flüssigkeitsfedern, bei denen die Flüssigkeit unter verhältnismäßig hohem Druck in der Größenordnung von 2800 bis 3500 kg/cm² zusammengepreßt wird. Solche Federn haben den Nachteil, daß sie empfindlich gegen Temperaturänderungen sind, da der thermische Ausdehnungskoeffizient für Flüssigkeiten hoch ist, verglichen mit dem Ausdehnungskoeffizienten des metallischen Federgehäuses. Flüssigkeitsfedern können also nur begrenzte Anwendung finden, da der Druck und die Federwirkung sich in starkem Maße mit den Temperaturen ändern.

Eine andere Annäherung an die Lösung des Problemes der Schaffung von äußerst leistungsfähigen, leichten Federn bestand in der Verwendung eines komprimierbaren Feststoffes, der den gesamten Federhohlraum ausfüllte. Dieser Feststoff wurde durch einen Kolben zusammengepreßt, der unmittelbar an einer Oberfläche des Feststoffes einwirkte. Derartige Federn gestatten jedoch nur geringe Hübe, da der Feststoff dadurch komprimiert wird, daß der Druck nur auf eine der Oberflächen ausgeübt wird und keine Mittel vorhanden sind, um den Hub zu vergrößern. Eine zusätzliche Schwierigkeit liegt, darin, daß dann, wenn nur eine einzelne Oberfläche des Feststoffes komprimiert wird, keine gleichförmige Verteilung des Druckes durch den elastischen Feststoff hindurch erfolgt.

Diesem Nachteil soll die Erfindung abhelfen.

Gemäß der Erfindung ist bei einer Feder, bestehend aus einem Zylinder mit einem darin befindlichen Feststoff, der durch einen axial beweglichen Kolben komprimierbar ist, der Feststoff im Zylinder vollkommen von einer den Kompressionsdruck übertragenden Flüssigkeit umspült, wobei eine Dichtungseinheit die Kammer und den Kolben drucksicher abschließt. Die Dichtungseinheit wird dabei zweckmäßigerweise durch eine ringförmige Schulter an der Kammer und eine in das Ende der Kammer eingeschraubte Gewindescheibe in ihrer Stellung gehalten. Der komprimierbare Feststoff weist vorzugsweise eine zentrale, den Kolben aufnehmende Bohrung auf.

Bei einer Feder nach der Erfindung werden die gleichen hohen Energieabsorptionen erreicht, wie mit einer Flüssigkeitsfeder ähnlicher Größe und ähnlichen Gewichtes. Die Feder nach der Erfindung ist jedoch nahezu unempfindlich gegen Temperaturänderungen.

Anmelder:

Cleveland Pneumatic Industries, Inc.,
Cleveland, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dr. O. Gadamer, Patentanwalt,
München 22, Rosenheimer Str. 46

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 9. November 1959 (Nr. 851765)

William B. Westcott jun., Cleveland, Ohio (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

Der komprimierbare Feststoff ist vollkommen von einer Druckflüssigkeit umgeben, diese Flüssigkeit bewirkt eine hydraulische Kupplung zwischen dem KoI-ben und dem komprimierbaren Feststoff, so daß der Feststoff auf allen seinen Seiten gleichem Druck ausgesetzt ist. Dies ergibt den doppelten Vorteil, daß eine gleichmäßige Verteilung der Druckkraft auf den Feststoff erfolgt und daß ein verhältnismäßig langer Hub mit einem Kolben geringen Durchmessers erreicht wird.

In der Zeichnung ist ein Beispiel der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht im Längsschnitt einer Feder nach der Erfindung, wobei sich der Kolben in der ausgefahrenen Stellung befindet;

Fig. 2 ist eine Darstellung ähnlich der Fig. 1, jedoch befindet sich die Feder in der zusammengedrückten Stellung.

Die Feder besteht aus einem Zylinder 10, der an seinem äußeren Ende durch eine Dichtungseinheit 11 und einen Kolben 12 abgeschlossen ist. Die Dichtungseinheit 11 kann in bekannter Weise ausgebildet sein und wird durch eine ringförmige Schulter 13 und eine Gewindescheibe 14 in ihrer Stellung gehalten. Die Dichtungseinheit 11 bildet eine hydraulische Abdichtung zwischen dem Zylinder 10 und dem Kolben 12, wobei sie gestattet, daß sich der Kolben axial in dem Zylinder bewegen kann. Auf diese Weise wird in dem Zylinder 10 eine Kammer 16 gebildet, deren Volumen durch axiale Bewegung des Kolbens 12 geändert werden kann. Um den Kolben 12 zu schützen

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und seine Auswärtsbewegung zu begrenzen, ist eine glockenförmige Kappe 17 auf das äußere Ende des Kolbens 12 geschraubt und durch eine Gegenmutter 18 festgeklemmt. An dem entgegengesetzten Ende trägt die Kappe 17 ein Gewinde, um einen als Anschlag dienenden Ring 19 mit Außengewinde aufzunehmen, der gegen eine ringförmige Schulter 21 des Zylinders 10 anstößt, wenn sich die Feder in der gestreckten Stellung nach Fig. 1 befindet. Befestigungsaugen 22 sind am Zylinder 10 und am Kolben 12 vorgesehen, um die Feder einbauen zu können.

Der komprimierbare Feststoff 23 hat die Form der Kammer 16, in der er untergebracht ist. Der Feststoff 23 hat ferner eine zentrale Bohrung 24, um das innere Ende des Kolbens 12 aufzunehmen, wenn dieser in die Feder einfährt. Nachdem der Feststoff 23 in die Kammer eingebracht ist, wird der frei bleibende Raum der Kammer vollständig mit einer Flüssigkeit gefüllt, die als hydraulisches Kupplungsmittel dient, um den Feststoff 23 zu komprimieren. so

Wenn sich der Kolben 12 in der ausgefahrenen Stellung befindet (Fig. 1), kann die Kammer 16 eine beliebige gewünschte Vorspannung erhalten. Um die Kammer 16 mit Flüssigkeit zu füllen, ist eine Füllschraube 26 vorgesehen. Da die Kammer 16 vollständig mit dem komprimierbaren Feststoff und der Flüssigkeit gefüllt ist, bewirkt eine Bewegung des Kolbens 12 nach rechts in die in der Fig. 2 dargestellte, eingefahrene Stellung eine Erhöhung des Druckes der Flüssigkeit, der wiederum auf den komprimierbaren Feststoff übertragen wird und dessen Kompression bewirkt. Die Abmessungen des Feststoffkörpers 23 sollten so gewählt sein, daß zwischen den Innenwandungen des Zylinders 10 und dem Feststoff 23 etwas Spiel ist, so daß der komprimierbare Feststoff vollständig von Flüssigkeit umgeben ist. Die Verwendung einer solchen Konstruktion gewährleistet, daß der Feststoff gleichmäßig an allen seinen Oberflächen zusammengepreßt wird, so daß kein plastischer Fluß auftreten muß, um eine gleichförmige Druckverteilung herzustellen.

Es wurden die verschiedensten Feststoffe verwendet. Sie sollten jedoch einen Ausdehnungskoeffizienten haben, der dem Ausdehnungskoeffizienten des Zylinders 10 ähnelt, so daß eine Vergrößerung des Volumens des komprimierbaren Feststoffes infolge Temperaturanstieg durch eine Volumenvergrößerung der Kammer 16 in dem Zylinder 10, bedingt durch die Ausdehnung des Zylinders 10, kompensiert wird. Als Beispiel für einen komprimierbaren Feststoff sei Caesium genannt, das bei Drucken von etwa 4900 kg/cm² eine Komprimierbarkeit in der Größenordnung von 16 Prozent hat. Es können indessen auch andere Feststoffe Verwendung finden, beispielsweise organischer Silizium-Kunststoff (Silikone), polymerisiertes Tetrafluoräthylen (Teflon) oder Superpolyamide (Nylon u. dgl.).

Es ist indessen wichtig, daß der komprimierbare Feststoff elastisch ist und in sein Ausgangsvolumen; zurückgehen kann, wenn der Druck aufhört, so daß der Feststoff wie eine Feder wirkt, und zwar als ein Energiespeicher und nicht als ein Energieverbraucher.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Feder, bestehend aus einem Zylinder mit einem darin befindlichen Feststoff, der durch einen axial beweglichen Kolben komprimierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoff (23) im Zylinder (16) vollkommen von einer den Kompressionsdruck übertragenden Flüssigkeit umspült ist, wobei eine Dichtungseinheit (11) die Kammer (16) und den Kolben (12) drucksicher abschließt.

2. Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungseinheit (11) durch eine ringförmige Schulter (13) an der Kammer (16) und eine in das Ende der Kammer (16) eingeschraubte Gewindescheibe (14) in ihrer Stellung gehalten ist.

3. Feder nach Anspruch 1 und/oder 2, gekennzeichnet durch eine zentrale, den Kolben (12) aufnehmende Bohrung (24) in dem Feststoff (23).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 650 243;
USA.-Patentschriften Nr. 2 668 049, 2 681 800;
französische Patentschrift Nr, 1201668.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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