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Gedämpfte Feder Die Erfindung betriffteine gedämpfte, aus einem geteilten
Preßluftbdhälter bestehende Feder, die insbesondere bei Fahrzeugen zur Verwendung
kommt und zur Isolierung von Schwingungen und Geräuschen sowie zur Unterdrückung
von Stößen, die durch die Fahrbahn hervorgerufen werden, dient. Auch kann die Feder
zur elastischen Lagerung von Motoren und Fahrzeugaufbauten u. dgl. verwendet werden.
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Man hat bisher durch verschiedene Arten der Federung, z. B. durch
Federn aus Metall oder Massivgummi, versucht, Stöße, Schwingungen und Geräusche
vom Fahrzeug oder vom Fahrgestell und der Karosserie fernzuhalten. Auch sind bereits
pneumatische Stoßdämpfer und luftgefüllte Gummikissen oder solche, die als Luftfederbalg
ausgebildet sind, bekanntgeworden. Außerdem sind pneumo-hydraulische Stoßdämpfer
bekannt, welche aus steifen metallischen Behältern bestehen, in welche ein Stempel
hineingedrückt wird, der auf ein hydraulisches Druckmittel wirkt, welches seinerseits
durch eine sehr enge Verbindung auf die vorgepreßte Luft eines starren Behälters
wirken kann.
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Bei der erfindungsgemäßen Feder sind demgegenüber die Behälterteile
des geteilten Preßluftbehälters gleichen oder ungleichen Volumens durch ringförmige
elastische Verbindungsstücke, z. B. Gummi, miteinander verbunden, und zwar neuartigerweise
dadurch, daß die Verbindungsstücke an den sich gegenüberliegenden stirnseitigen
Trennstellen des Behälters fest oder lösbar angeordnet und gegen seitliches Herauspressen
des elastischen Materials und/oder eine übermäßige Streckung desselben gesichert
sind.
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Es kann vorgesehen werden, daß die Verbindungsstücke an Metallringe
gehaftet sind, welche ihrerseits mechanisch luftdicht an den Behälterteilen montiert
sind.
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Der auf diese Weise entstandene Hohlkörper wird mit Druckluft gefüllt
und derart in Spannung gebracht, daß die beiden starren Teile die Tendenz haben,
sich voneinander zu trennen, was durch die gehaftete Gummizwischenlage aber bis
zu einem zu errechnenden Grad verhindert wird. Der Hohlkörper wird also durch den
Innendruck bei Dehnung des gehafteten Gummis verlängert. Der Innendruck kann derart
berechnet sein, daß bei einer normalen Belastung sich die beiden starren Hälften
wieder auf dasselbe Maß zusammendrücken, welches vor dem Einblasen der Druckluft
vorhanden war.
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Unter diesen Umständen liegt dann das ganze normale Gewicht des Fahrzeuges
oder eines Rades oder einer Achse auf der gepreßten Luft, die je nach den
Drücken natürlich auch eine verschiedene Härte hat, und der Gummi ist in erster
Linie ein Dichtungsmittel, dann aber erlaubt er eine Zusammenpressung des unbelasteten
Gummis und ebenfalls eine Dehnung im entgegengesetzten Sinne.
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Die besondere Eigenschaft des vulkanisierten Kautschuks, die Schwingungsschluckung,
wird voll ausgenutzt, da er ja normalerweise nicht vorbelastet ist. Bei allen Gummimetallteilen,
die bisher zur Schwingungsdämpfung zur Anwendung kommen, muß der Gummi zunächst
einmal seinen Teil tragen, ist also schon vorbeansprucht und kann dann nur noch
einen weiteren Teil seiner besonderen Eigenschaft hergeben.
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Beispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.
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F i g. 1 stellt im Schnitt einen Stoßdämpfer unter normaler
Belastung dar, der aus zwei gegenüberstehenden starren Zylindern besteht, welche
an beiden äußeren Enden geschlossen und in der Mitte mit den offenen Kanten über
einen gehafteten Gummiring, auf dem kein Gewicht lastet, verbunden sind; F i
g. 2 stellt einen Teil des Dämpfers im Augenblick einer Überbelastung dar,
wobei die etwas zusammengedrückte Luft einen Teil der Mehrbelastung aufnimmt, während
ein anderer Teil dieser Mehrbelastung den Gummiring zusammengedrückt hat; F i
g. 3 zeigt eine augenblickliche Unterbelastung, die den Körper verlängert
undden Gummi dehnt;
F i g. 4 ist ein Detail mit einer verbreiterten
Haftfläche; F i g. 5 stellt einen weiterentwickelten Stoßdämpfer dar, bei
dem eine bedeutend größere Gummiauflage zwecks besserer Haftung und Druckausgleichs
vorgesehen ist; Fig. 6 und 7 stellen Ausführungsbeispiele dar, nach
denen ein Dämpfer nicht nur auf Druck, sondem auch gleichzeitig auf seitlichen Schub
beansprucht werden soll.
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In den Figuren ist 1 ein starrer, metallischer, oben geschlossener
und unten offener Zylinder, 2 ist ein oben offener und unten geschlossener starrer
Zylinder, 3 und 4 sind die kreisförinigen Kanten der beiden starren Zylinder,
mit denen ein hoher Ring aus Gummi oder einem entsprechenden Elastomeren
5
festhaftend verbunden ist, der einen ringförmigen Hohlraum 6 zur
Erhöhung seiner Elastizität und seines Verformungsvermögens aufweist. Dies wird
aus den F i g. 2 und 3 ersichtlich.
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Wenn Luft in den geschlossenen Zylinder eingepreßt wird, so verlängert
sich der Zylinder, und der Gummiring nimmt die Form nach F i g. 3
an. Wird zuviel Luft eingepreßt, so kann der Gummi abreißen und der Dämpfer zerstört
werden. Um dies zu vermeiden, ist der Sicherungsteil 9, der auch ein unten
geschlossener Zylinder sein kann, vorhanden. Es genügt aber, diesen als Brücke auszubilden,
wodurch eine weitere Ausdehnung des Dämpfungszylinders vermieden wird. Um zu vermeiden,
daß der Gummi seitlich herausgepreßt wird, ist die zylindrische Verlängerung
7 vorgesehen, auf welche der Teil 9 aufgeschraubt wird. Dies kann
geschehen, indem der Sicherungsteil 9 bis an den Anschlag 8 fest aufgeschraubt
wird. Es kann aber auch die Entfernung durch Zwischenscheiben geändert und dadurch
der Federweg verlängert oder gekürzt werden.
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F i g. 4 zeigt eine Art Schulter 10, die nach innen
ragt und die Haftfläche vergrößert. In diesem Fall kann der Ring 11 eine
normale, weder gepreßte noch gedehnte Form darstellen, wodurch ein weiterer größerer
Federweg erreicht wird. Der Hohlraum 6 kann mit einem Schmiermittel, wie
Talkum, angefüllt sein.
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F i g. 5 zeigt eine Verbindung der beiden Zylinderhälften
1 und 2 mit nach außen gerichteten Flanschen la und 2 a, zwischen denen sich
der Ring 5,
der auch Hohlräume 6 haben kann, befindet. Die Flanschen
la und 2 a sind mit den Metallringen 12 a
und 12 b dicht verschraubt.
Die Darstellung in F i g. 5
zeigt, daß ein gesondertes Begrenzungsmittel
gemäß F i g. 1 entfallen k
Die Vergrößerung der Haftfläche nach F i
g. 5
macht deutlich, daß der Innendruck den Gummi nicht mehr seitlich herausdrücken
kann. Die ringförmige Innenkante des Zwischengununis bewirkt, daß die Preßluft auch
im Sinne der beiden kleinen Pfeile auf die abgeschrägten Kanten drückt und der besseren
Haftung dient. Je größer also der Luftdruck, desto größer ist auch der Druck auf
die Lippen, deren Ab-
reißen dadurch immer im gleichen Maße erschwert wird.
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Zusätzlich tritt eine neue Kraft in Erscheinung dadurch, daß der Gunimiring
mit seinen beiden Metallringen 12 a und 12 b sehr breit gewählt ist, so daß
ein breiter Ringabschnitt nach innen oder außen in den unter Preßluft stehenden
Hohlraum eindringt. Die Wirkung des Luftdruckes ist nun zweifach: Zunächst hat der
Druck auf die beiden Zylinderenden die Tendenz, die beiden Metallringe, welche durch
Schrauben 13 an den Flanschen la und 2 a befestigt sind, voneinander zu entfernen
und den Gummi zu dehnen. Andererseits drückt die Preßluft nicht nur auf die beiden
Zylinderenden, sondern auch auf die beiden in das Innere ragenden Ringabschnitte,
d. h., hier ist die Tendenz der ersten entgegengesetzt: die Preßluft drückt
den Gummi zusammen. Durch eine richtige Dimensionierung kann der Gummi daher auch
im Falle des Beispiels der F i g. 5 drucklos bleiben, so daß auch
in diesem Falle, bei der als normal vorgesehenen Belastung, nur die Luft allein
tragend ist und der Gummi mit seinen vollen besonderen Charakteristiken nur bei
den auftretenden Belastungsschwankungen beansprucht wird.
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Nachdem also der Gummi nicht vorbelastet ist, kann ein derartiger
Schwingungsdämpfer für sehr verschiedene Belastungen benutzt werden dadurch, daß
Luft von sehr verschiedenem Druck durch den Zulaß 14 eingepreßt wird.
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Unter der Voraussetzung, daß die Metallteile stark genug sind, kann
ein solcher Schwingungsdämpfer von z. B. 100 inm Durchmesser bei
10 atü eine normale Last von 760 kg und bei 100 atü eine normale
Last von 7600 kg tragen, ohne daß dabei der Gummi vorbelastet wird, der dann
bei Schwingungen nur die Differenzen weichelastisch aufnehmen kann, da er erfindungsgemäß
nicht vorbelastet ist. Zwischen den beiden erwähnten Extremen wird man in der Praxis
natürlich andere Mittelwerte annehmen.
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F i g. 6 ist eine Abwandlung der F i g. 5, wodurch
auch noch ein seitlicher Schub der beiden Metallteile 12a und 12b gegeneinander
durch die Wellenform 15 der mit dem Gummi 5 gehafteten Metallteile
vermieden oder zumindest elastisch abgefangen wird.
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Nach F i g. 7 werden die Ausweichräume 6 für den sich
deformierenden Gummi an andere Stellen verlegt. Durch diese Formgebung wird eine
noch größere Elastizität erreicht.