DE1186696B - Aus Kautschuk oder einem anderen Elastomeren bestehende, zwischen zwei Elemente zur Daempfung deren Relativbewegungen zueinander einzusetzende Feder - Google Patents

Aus Kautschuk oder einem anderen Elastomeren bestehende, zwischen zwei Elemente zur Daempfung deren Relativbewegungen zueinander einzusetzende Feder

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DE1186696B DEE21302A DEE0021302A DE1186696B DE 1186696 B DE1186696 B DE 1186696B DE E21302 A DEE21302 A DE E21302A DE E0021302 A DEE0021302 A DE E0021302A DE 1186696 B DE1186696 B DE 1186696B
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Internat. Kl.: F06f
Deutsche Kl.: 47 a-17
Nummer: 1186 696
Aktenzeichen: E 21302 XII/47 a
Anmeldetag: 28. Juni 1961
Auslegetag: 4. Februar 1965
Die Erfindung bezieht sich auf eine aus Kautschuk oder einem anderen Elastomeren bestehende, zwischen zwei Elemente zur Dämpfung deren Relativbewegungen zueinander einzusetzende Feder.
Es ist allgemein bekannt, die elastische Kompressibilität von Kautschuk auszunutzen, um unter Verwendung dieses Werkstoffes elastische Elemente herzustellen, die in den verschiedensten Anwendungsbereichen, inbesondere bei der Abfederung von Fahrzeugen, Stahlfedern ersetzen können.
Die Verwendung solcher Federelemente erfolgte jedoch bisher trotz ihrer Vorteile nur in verhältnismäßig beschränktem Umfang, weil es trotz der guten elastischen Eigenschaften von Kautschuk nicht möglich ist, diesen Werkstoff über ein bestimmtes Maß hinaus zusammenzudrücken, ohne seine schnelle Zerstörung hervorzurufen.
In der Praxis ist es kaum möglich, einen Kautschukkörper um mehr als ein Drittel der Länge, die er in freiem Zustande einnimmt, zusammenzudrücken.
Deshalb ist es, falls, wie z. B. im Falle der federnden Aufhängung von Kraftfahrzeugrahmen, welche sehr weich sein muß, ein großer Federweg erforderlich ist, notwendig, Kautschukkörper von großer Länge zu verwenden. Die Unterbringung von Kautschukkörpern solcher Abmessungen ist meist schwierig. Außerdem haben langgestreckte Kautschukkörper das Bestreben, sich gegenüber ihrer Achse zu verbiegen, statt sich zusammenzudrücken, wodurch sie wirkungslos werden.
Die Versuche, diese Schwierigkeiten zu beseitigen, haben zu Konstruktionen geführt, deren Ziel es ist, sei es durch besondere Formgebung der Kautschukkörper, welche die Federn bilden, oder durch Kombination von Stahl mit Kautschuk, deren Verhalten zu verbessern, wobei aber bisher nur unvollkommene Erfolge erzielt werden konnten.
So ist bekannt, solche Kautschukfedern unter zusätzlicher pneumatischer Wirkung so auszubilden, daß bei ihrer Belastung zuerst ein membranförmiger Teil derselben auf Biegung und bei zunehmender Einfederung ein anderer Teil auf Kompression beansprucht wird. Hierdurch werden zwar Verbesserungen der Wirkungsweise, nämlich der Kennlinie der Feder, jedoch nur in immer noch unbefriedigendem Grade erzielt.
Die Erfindung geht von pneumatischen Kautschukfedern der letztbeschriebenen bekannten Bauart aus, bei welchen ein in seiner Längsrichtung auf Kompression arbeitender den gegen Verformung widerstandsfähigen Teil der Feder bildender Block und
Aus Kautschuk oder einem anderen Elastomeren bestehende, zwischen zwei Elemente zur
Dämpfung deren Relativbewegungen zueinander einzusetzende Feder
Anmelder:
Etablissements Hutchinson
(Compagnie Nationale du Caoutchouc), Paris
Vertreter:
Dipl.-Ing. R. H. Bahr und Dipl.-Phys. E. Betzier, Patentanwälte, Herne, Freiligrathstr. 19
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom l.Juni 1961 (863 618)
eine mit diesem Block aus einem Stück bestehende
s5 quergerichtete Membran vorgesehen ist, die ihrerseits dicht mit einem sich an einem ihrer Elemente abstützenden glockenartigen, normalerweise von dem ihm zugeordneten Ende des Blockes unter Bildung eines geschlossenen Hohlraums getrennten Tragkörper verbunden ist.
Gemäß der Erfindung ist bei einer in dieser Weise ausgebildeten Kautschukfeder der an sich geschlossene Hohlraum über eine in dem glockenartigen Tragkörper gebildete Öffnung mit einer Druckgasquelle verbunden, und die auf Biegung und Zug beanspruchte Membran legt sich bei der Einfederung fortlaufend unter Verringerung ihrer wirksamen Fläche bis auf den Wert Null, der erreicht wird, wenn die Verbindungsöffnung durch die Membran völlig geschlossen ist, an das Innere des Glockenkörpers an.
Hierdurch wird eine Feder geschaffen, die sich durch ihre Wirkungsweise grundsätzlich und vorteilhaft von den bekannten Konstruktionen von Luftfedern mit den obenerwähnten Merkmalen, welche ebenfalls sowohl pneumatisch wie durch das Zusammendrücken eines Kautschukblockes wirken, unterscheidet.
Die neue Feder hat eine größere Empfindlichkeit gegenüber geringeren Belastungen und ergibt eine Vielzahl von Wirkungsbereichen, wobei der Übergang zwischen diesen Bereichen stark progressiv
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3 4
verläuft, was sich daraus ergibt, daß entsprechend Im unbelasteten Zustand der Feder (F i g. 2) wirkt
dem Maße, in welchem der Glockenkörper durch die der Druck des von der Druckmittelquelle kommen-
Membran ausgefüllt wird, die wirksame Fläche den Gases 20 auf den Glockenkörper 5 und verformt
immer kleiner und schließlich zu Null wird. die Membran 4 so lange, bis deren Spannung in
Die neue Feder ermöglicht es, im Gegensatz zu 5 Gleichgewicht mit dem Gasdruck gelangt. Hierdurch
bekannten Konstruktionen von pneumatischen Fe- ergibt sich eine Vergrößerung des Volumens des
dem, die mit veränderlichen Luftdrücken arbeiten, Raumes 6 und der Gesamtlänge der Feder auf ein
gleiche Ergebnisse mit einem konstanten Luftdruck gegenüber der freien Länge gemäß F i g. 1 größeres
zu erzielen, wobei die Luft nur bei geringen Be- Maß.
lastungen der Feder wirksam wird und ihr Druck io Der Gasdruck braucht nicht hoch zu sein, weil
immer sehr klein ist — in der Größenordnung von die Membran 4, die ursprünglich die Form einer
2 kg/cm2 liegt —, während bei den bekannten pneu- im wesentlichen flachen Scheibe hat, sehr leicht ver-
matischen Federn die erforderlichen Drücke in un- formbar ist. Wenn die Feder nunmehr einer leichten
günstiger Weise um ein Mehrfaches höher liegen. Belastung ausgesetzt wird, beginnt die Abflachung
In den Figuren sind Ausführungsformen der neuen 15 der Membran augenblicklich, da die Membran,
pneumatischen Feder dargestellt. welche das Bestreben hat, wieder ihre Ausgangs-
Die Fig. 1 bis 5 sind Längsschnitte einer ersten stellung einzunehmen, in der gleichen Richtung wie
Ausführungsfonn der neuen Feder in verschiedenen die Belastung bis zu dem Zeitpunkt wirkt, in wel-
Phasen ihrer Kompression; die . ehern die in F i g. 3 dargestellte Situation — ähnlich
Fig. 6 bis 8 zeigen in den Fig. 1 bis 5 ent- 20 der gemäß Fig. 1 — erreicht ist. In diesem Zustand
sprechender Darstellung eine andere Ausführungs- wird die Belastung lediglich durch den auf die
form der neuen Feder. Membran 4 wirkenden Gasdruck ausgeglichen.
In allen Figuren sind gleiche Elemente mit Mit ansteigender Belastung wird die Membran in
gleichen Bezugszeichen versehen. Richtung nach unten verformt, wie das in F i g. 4
Im Falle der in den F i g. 1 bis 5 dargestellten 25 dargestellt ist. Dann wird die Belastung durch die
Ausführungsfonn ist die Feder zwischen zwei EIe- Summe des auf die Membran wirkenden Gasdruckes
mente 1 und 2 eingeschaltet, deren Relativbewegun- und des elastischen Widerstandes, welcher durch die
gen in bezug aufeinander gedämpft werden sollen. Verformung der Membran wirkt, ausgeglichen. Sobald
Die Membran 4 ist dicht mit dem starren Glocken- die Belastung noch weiter ansteigt, gibt die Mem-
körper 5, z. B. aus Metall, verbunden, der so ge- 30 bran 4 fortlaufend unter deren Wirkung nach, und es
staltet ist, · daß in seinem freien Zustand, der in wird ein ansteigender Widerstand erzeugt, bis die
F i g. 1 gezeigt ist, zwischen ihm und der Membran 4 Membran zur Anlage an die Innenfläche des Glok-
ein freier Raum 6 gebildet ist, welch'er mit einer kenkörpers 5 gelangt (Fig. 5). Der Glockenkörper
inneren Kammer 7 eines mit der Membran 4 aus liegt dann auf dem Block 3 auf und schließt die öff-
einem Stück bestehenden Blockkörpers 3 über eine 35 nung 8 der Kammer 7, so daß die Verbindung der-
zentrale öffnung 8 in Verbindung steht. selben mit der Druckmittelquelle 20 unterbrochen ist.
Die Dichtverbindung zwischen dem Glocken- Von diesem Zeitpunkt an kann sich die Membran
körpers und der Membran4 wird auf folgende nicht weiter verformen, und der Ausgleich der Be-
Weise erreicht. lastung erfolgt nunmehr durch Verformung des
Ein metallischer Ring 9 wird durch Anvulkani- 40 Blockes 3 und den Druck des in dem kleinen Innen-
sieren an dein Umfang der Membran 4 befestigt, von raum der Kammer enthaltenen Gases. Da der Block
der ein Teil am oberen Rand in Form eines ring- voll an, dem Glockenkörper 5 anliegt, sind die gün-
förmigen Vorsprunges 10 übersteht. Der Ring 9 wird stigsten Voraussetzungen für die Aufnahme der
von Bolzeall durchdrangen. Ein Flansch, in Druckkräfte, denen er unterworfen ist, geschaffen,
welchem der Glockenkörper endet, ermöglicht das 45 Wie hieraus ersichtlich ist, wird durch die Erfin-
Verspannen des letzteren mit der Membran 4, wo- dung eine Aufhängefeder geschaffen, deren Gesamt-
bei die Abdichtung durch Zusammenpressen des federweg bezogen auf ihre freie Länge sehr groß ist
ringförmigen Vorsprungs 10 und eines Dichtungs- und die sehr weich wirkt, weil ihre verschiedenen
ringes 12 bewirkt wird. Die Feder kann mit den wirksamen Elemente, und zwar in neuartiger Weise
Flächen 1 und 2 sehr einfach durch Schrauben 13 50 aufeinanderfolgend, kontinuierlich zur Wirkung
und 14 verbunden werden, deren erste in den kommen.
Glockenkörper 5 durch eine Bohrung des Teiles 1 Die Kraft, die die Feder ihrem Zusammendrücken
zentral eingeschraubt wird und deren zweite sich entgegensetzt, ist am Anfang des Federweges viel
durch den Boden des Blockkörpers 3 unter Zwi- kleiner als am Ende desselben, und es ergibt sich
schenschaltung einer Metallbuchse 15 erstreckend in, 55 eine hyperbolische Kinnlinie, wie sie immer ins-
das Element 2 eingeschraubt wird. besondere bei federnden Aufhängungen von Fahr-
Der Blockkörper 3 weist auf seinem äußeren Um- zeugen, vor allem Kraftfahrzeugen, anzustreben ist.
fang ringförmige Ausnehmungen 16 auf, welche sein Die in den F i g. 6 bis 8 dargestellte Ausführungs-
Zusammenpressen erleichtern. form der neuen Feder zeichnet sich gegenüber der
Der GlockenkörperS ist mit einer seitlichen Ge- 60 vorstehend beschriebenen durch eine noch bessere
windebohrung 17 versehen, die durch einen Stopfen Wirkungsweise aus.
18 geschlossen ist, um den entspannten Zustand der F i g. 6 zeigt diese Ausführungsfonn in der F i g. 1
Feder anzuzeigen. entsprechenden und F i g. 7 diese Ausführungsfonn
Dieses Loch 15 dient zur Aufnahme eines Rohr- in der F i g. 2 entsprechenden Darstellung,
anschlüsse» 19, welcher zu einer Druckgasquelle 20, 65 Wie sich aus einem Vergleich der F i g. 3 und 6
z. B. einer Druckluftquelle, führt. ergibt, unterscheidet sich die Ausführungsfonn nach
Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen den F i g. 6 bis 8 von der erstbeschriebenea Ansfüh-
Vorrichtung ist wie folgt: rungsform lediglich dadurch, daß an der Basis der
Feder zusätzlich eine zweite Membran 4 α und ein zweiter Glockenkörper 5 α angebracht ist. Die Membran 4 α ist mit dem Blockkörper 3 in der gleichen Weise verbunden, wie die Membran 4 der erstbeschriebenen Ausführungsform. Sie ist außerdem abgedichtet mit dem Glockenkörper 5 α ebenso wie die Membran 4 mit dem Glockenkörper 5 der ersten Ausführungsform verbunden.
Der Durchmesser der Membran 4 α ist bei der Ausführungsform gemäß den F i g. 6 bis 8 kleiner als der der Membran 4. Jedoch handelt es sich hierbei nur um ein Ausführungsbeispiel.
Der Glockenkörper 5 α liegt im Abstand von der Membran 4 α, derart, daß sich ein freier Hohlraum 6 a ergibt, welcher über eine Öffnung 8 α mit dem Raum 7 und dem Raum 6 in Verbindung steht. Wenn der Raum 6 an die Druckgasquelle 20 angeschlossen ist, so vergrößern sich die Räume 6 und 6 a (F i g. 7) gegenüber ihrer Ausbildung im freien Zustand (F i g. 6), und die Feder längt sich.
Es ist also durch den zusätzlichen Glockenkörper 5 α möglich, einen noch größeren Federweg als im Falle der Feder gemäß F i g. 1 zu erzielen.
Da die Verformung der Feder mit beginnender Belastung eine Kraft erfordert, die geringer ist als die im Falle der Anordnung gemäß F i g. 1 aufzuwendende, ist die Kurve des Federweges flacher als im Falle der Feder gemäß F i g. 1, jedoch ist das Wirkungsprinzip das gleiche.
Aus den vorstehenden Erläuterungen sind die Vorteile, die durch die Kautschukfederausbildung gemäß der Erfindung erzielt werden, klar ersichtlich. Die neue Kautschukfeder kann durch zweckentsprechende Wahl der Durchmesser und Bandstärken der Elemente aus Kautschuk oder einem äquivalenten Elastomeren und der Tiefen der GlokkenkörperS und 5 a jedem besonderen Verwendungszweck angepaßt werden.
Da das von der Druckgasquelle 20 gelieferte Gas lediglich dem Ausgleich der Belastungen in den niedrigen Belastungsbereichen dient, braucht der Druck dieses Gases immer nur niedrig zu sein. Dadurch wird die Rückprallwirkung vermieden, die bei bekannten Federn auftritt, bei welchen der Gasdruck verwendet wird, um die gesamte Belastung auszugleichen, und deshalb wesentlich höher sein muß.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Aus Kautschuk oder einem anderen Elastomeren bestehende, zwischen zwei Elemente zur Dämpfung deren Relativbewegungen zueinander einzusetzende Feder mit einem zwischen den beiden Elementen in seiner Längsrichtung auf Kompression arbeitenden, den gegen Verformung widerstandsfähigen Teil der Feder bildenden Block und einer mit diesem Block aus einem Stück bestehenden quergerichteten Membran, die ihrerseits dicht mit dem einen sich an einem der Elemente abstützenden glockenartigen Tragkörper verbunden ist, welcher normalerweise von dem ihm zugeordneten Ende des Blockes unter Bildung eines geschlossenen Hohlraumes entfernt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (6) über eine in dem Glockenkörper (5) gebildete Öffnung (17) mit einer Druckgasquelle verbunden ist und die auf Biegung und Zug beanspruchte Membran (4) sich bei der Einfederung fortlaufend unter Verringerung ihrer wirksamen Fläche bis auf den Wert Null, wenn die Verbindungsöffnnng durch sie völlig geschlossen ist, an das Innere des Glockenkörpers anlegt.
2. Feder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine an einem zweiten Glockenkörper (5 a) dicht befestigte zweite Membran (4 ä), wobei jede der beiden Membranea (4, 4 a) an einem der Längsenden des hohlen Blockes (3) angeordnet ist, dessen Hohlraum die Verbindung des durch den zweiten Glockenraum gebildeten Raumes mit der Druckgasquelle herstellt.
3. Feder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durclunesser der zweiten Membran (4 a) kleiner ist als der der ersten Membran (4), so daß die zweite Membran als erste in Kontakt mit ihrer Glocke (5 a) gelangt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 801 868;
deutsche Auslegeschriften Nr. 10O6 275,
1021733, 1068 515;
britische Patentschrift Nr. 452 858;
französische Patentschrift Nr. 1078 292;
USA.-Patentschriften Nr. 1571713, 2447712.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
509 507/162 1.65 © Bundesdruckerei Berlin
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