DE1625261A1 - Feder aus Gummi oder aehnlichen nachgiebig-elastischen Werkstoffen - Google Patents

Description

Andre Rubber Co Limited

a British Company of,

Kingston By-Pass, Surbiton, Surrey, England

Feder aus Gummi
oder ähnlichen nachgiebig-elastischen Werkstoffen

DieErfindung "betrifft Federn aus Gummi oder ähnlichen nachgiebig-elastischen Werkstoffen mit einem vom elastischen Werkstoff umgebenen Hohlraum. Federn dieser Art werden beispielsweise als Fender für an einer Kaimauer anlegende Schiffe verwendet.

Es sind bereits verschiedene Gummifedern für den genannten Zweck in Gebrauch» Die bekannten federn bestehen zumeist aus rohrförmigen Gummiprofilen, die an der Kaimauer aufgehängt und durch das anlegende Schiff mehr oder weniger zusammengedrückt werden. Bei Zunahme der Schiffsgröße, insbesondere bei den Öltankern, die bereits 100 000 !Donnen aufweisen und in naher Zukunft bis zu 300 000 Sonnen erreichen werden, hat es sich ale erforderlich erwiesen, größere Fender zu verwenden, die die bei© Anlegen derart großer Schiffe zu absorbierenden Energien aufnelimen können. Würde man die bisher üblichen Gummifedern verwenden wollen, müssten diese im Querschnitt immer gröü-^r ausgebildet werden. Dies scheitert aber an den Schwierigkeiten, die sich dann einstellen, wenn Gummiwerkstüoke yon sehr großem Querschnitt gleichmäßig verfestigt und vulkanisiert werden sollen. Um diese Schwierigkeiten zu über-₉ müssten sahr hohe Kosten aufgewendet werden.

cafe.; der Erfindung ist es daher, eine Feder der genannten so auszubilden, dass sie zu jeder erforderlichen Größe

werden kann, um auch größte Belastungen auf-

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zunehmen, jedoch aus einzelnen Teilen von kleinen Abmessungen besteht, die leicht und ohne besonder· Kosten hergestellt werden können.

Biese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Feder aus zwei den Hohlraum zwischen sich bildenden, mindestens an den einander zugewandten Seiten nach zueinander entgegengesetzten Richtungen bogenförmig gewölbten Wandteilen besteht, die an beiden Enden aneinander liegen oder miteinander verbunden sind.

Mit Hilfe dieses erfindungsgemäö vorgeschlagenen Elements ist es möglich, Federn, insbesondere für Pender, in jeder beliebigen Größe zusammenzubauen.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Abbildungen näher erläutert.

Es zeigt¹

Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgebildete Feder in der Seitenansicht,

Fig. 2 eine aus zwei Federn gemäß Fig. 1 bestehend· Anordnung,

Fig. 3 eine Anordnung, bei der vier Federelemente nach £ig. 1 verwendet werden,

Fig. 4 eine aus zwei miteinander verbundenen Federn bestehende Anordnung,

Fig. 5 eine weitere Ausführung des Vorschlags nach -^ig. 4-, wobei vier Federelemente miteinander vereinigt sind,

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Pig. 6 eine andere Ausfülirungsfora der Erfindung, wobei die Anordnung aus sechs miteinander verbundenen Federelementen besteht,

Fig. 7 einen Teilschnitt durch eine Anordnung mit vier Federelementen gemäß Pig. I, wobei der Schnitt auf der Linie VII - VlI in Pig. 8 geführt ist,

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Anordnung nach ?i. 7,

Fig. 9 eine weitere Ausführungeform der erfin-

dungsgemäSen Feder, wobei eine noch größere Aneahl von Einzelelementen zusammengefasst

Fig.10 eine abgewandelte Ausführungsform für die Federelemente und

Fig.11 ein© weitere Aueführungsform der Erfindung

unter Verwendung des Vorschlags nach Fig.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäfies Federelement im Quer» schnitt. Dfts Federeleaent besteht aus zwei Wand teilen 10 und 11, die in zueinander entgegengesetzten Eichtungen gewölbt sind und die in den Endbereichen bei 12 und 13 ineinander übergehen, wobei sie eine etwa rechtwinklige Kante bilden. In den Endbereichen 12 und 13 fallen die Seitenflächen 15, 16, 17 und 18 etwa mit einem (gedachten) Rechteck 14, vorzugsweise einem Quadrat, zusammen, das die Feder umgibt. Der zwischen den beiden innen liegenden Flächen β und 9 der Wandteile 10 und 11 gebildete Hohlraum 19 entspricht im Querschnitt etwa einer Ellipse.

Beim Gebrauch wird die Feder so angeordnet, dass die aufzunehmenden Kräfte entweder zwischen den Außenflächenteilen

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und 16 oder'.17 ^{und 18} innerhalb des gedachten Quadrats 14 wirksam werden. Ein Beispiel für die Anwendung in dieser Weise ist in Fig. 2 dargestellt. Es handelt sich hierbei um zwei ledern 20 und 21, die eich in axialer Richtung in die Zeichen©"ben© hinein erstrecken und die in einem Rücksprung eines festen Bauteils 22, beispielsweise der Kaimauer, liegen und auf die ein beweglicher Bauteil 23, beispielsweise ©in Seil des Penders, einwirkt. Die Eckbereiohe 12 und 13 der ledern 20 und 21 greifen mit ihren Spitzen in rechtwinklige Sitze an den Bauteilen 22 und 23 ein.

Wenn auf den Bauteil 23 eine zum Bauteil 22 gerichtete Last einwirkt, beispielsweise das an der Kaimauer anlegende Schiff, werden die ledern 20 und 21 nachgiebig verformt. Die Art, in der diese Verformung stattfindet, ist ein wich-. tiges Merkiaal der Erfindung und lässt sich am besten an Band der S¹Ig₀ 1 erläutern. Wenn man annimmt, dass die in Fig. 1 dargestellte Feder in der Lage sich befindet, in der die Feder 20 in Fig. 2 dargestellt ist, und der Bauteil 23 aus Fig. 2 in Sichtung zum Bauteil 22 verschoben wird, bewegt sich die Seite 15, nunmehr bezogen auf Fig. 1, des gedachten Rechtecke 14 in Sichtung zur Seite 16 dee gleichen Rechtecks. Die anderen Seiten 17 und 18 des Rechtecks 14 Ψ bleiben imwesentlichen unverändert. Das gedachte Rechteck nimmt somit eine langgestrecktere Form ein* Hierbei wirken auf die Wandteile 10 und 11 Biegespannungen ein und die Wände suchen sich in Richtung der Ecken 24 und 25 nach außen zu verformen.

Wenn dies erfolgt, verändert sich der Winkel zwisohen den AußenfEchenan den Wandteilen 10 und 11 in den Eckbereichen 12 und 13; in denen die Außenflächen zusammenstoßen, nicht. Auch die Winkel, in denen die den inneren Hohlraum begrenzenden Flächen 8 und 9 zusammenstoßen und die bei ent-

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apanxtter Feder einen etwa rechten Winkel einsohliefieny bleiben bein Zusammendrücken der Feder im wesentlichen unverändert imd vergrößern sich nur geringfügig, wenn der innere Hohlraum 19 eichin seinemQuerschnitt einem Rechteck annähert. Hieraus ergibt sich, dass die Spannungen im Material der Feder in überwiegendem Maße auf die Wandteile und 11 als Biegespannungen zur Binwirkung kommen, während die Eckbereiche 12 und 13 im wesentlichen durch Druckbeansprucht werden.

Hierdurch ergeben sich zwei wichtige Vorteile der erfimdungsgemäßen feder. Der erste bee tent darin, dass die notwendigerweise auf kleinem Badius gekrümmten Übergänge an den Ecken 26 und 27 des inneren Hohlraums 29 nicht überffläßig beansprucht werden und dass aus diesem Grunde der kleine Rasius des Übergangs keine schädlichen Auswirkungen auf die Belastbarkeit oder die Ermüdbarkeit der Feder hat. An Gummifedern sollen häufig Metallteile befestigt werden, die für fli© Halterung der Feder sorgen. Hierbei ergibt sich für die Erfindung der weitere Vorteil, dass diese Metallteil© an den Eekbereichen 12 und 13 an den mit den Seiten: des Hsohtecks 14 zusammenfallenden Flächen befestigt werden können. Da an den Eckbereichen 12 und 13 keine hohen Beanspruchungen oder Verbiegungen auftreten, sind dort vorgesehene Guiiaai-Metallverbindungen außerordentlich dauerhaft und ermöglichen es, die Feder höher als sonst zu belasten, ohne dass die Verbindung zwischen dem Metall und dem Material äsr. Feder zerstört wird. ^f

Die genannten Vorteile bleiben sogar dann erhalten, wenn ■die Feder Tollständig zusammengedrückt ist und die innen !lachen 8 und 9 der Wandteile 10 und 11 sich Xn diesem Zustand ist der'innere Hohlraum 19

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verschwunden und es lässt sich nur noch eine quer zur Richtung der Druckkraft verlaufende Berührungsfläche feststellen. Mach dem Erreichen dieser vollständigen Zusammendrückung verhält sich die Teder wie ein massiver Gummiblook. Das Diagramm, welches die Verformung in Abhängigkeit von der Belastung darstellt, zeigt im Bereich der geringeren Belastung eine angenähert lineare Abhängigkeit der Verformung von der Belastung. Die Kurve wird bei größeren Belastungen steiler bis zu dem Punkt, an dem der Hohlraum 19 verschwunden ist und die Feder das Verhalten eines massiven Werkstücks annimmt. Von hier aus entspricht die Kurve im wesentlichen den Werten, die bei massiven Gummifedern festgestellt werden.

Wie sich hieraus ergibt, weist die erfindungsgemäße ?eder ein günstiges Last-Verformunge-Verhältnis bis zu dem Punkt, an dem sie sieh wie ein massiver Körper verhält, auf. Gleichzeitig zeigt sich, dass die Feder aiish außerordentlich hohe Überlastungen ohne Gefahr für das Material oder die Konstruktion zu ertragen vermag.

Die beiden Wandteile 10 und 11 der in fig. I dargestellten Feder bestehen aus einem Stück, das durch Formen, Strangpressen oder auf sonstige geeignete Weise hergestellt worden ist.

Die erfindungegemäße Feder kann auf verschiedene Weise verwendet werden, line davon wurde im Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert.

Fig. 5 zeigt die gleichzeitige Verwendung von zwei Anordnungen gemäß Fig. 2, wobei die beiden, jeweils aus zwei Federn bestehenden Anordnungen spiegelbildlich zueinander angeordnet sind. Die in Fig. 4 dargestellte, gegenüber der Fig. 1 verdoppelte Feder besteht wiederum aus einem Stück

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und kann eon it ebenfalls nach der in Fig. 2 und 3 dargestellten Weise verwendet «erden. Geaäß Pig. 5 werden Tier Federn, die durch Formen oder Strangpressen einstückig ausgebildet sind, zusammengefasst. Bei der Ausfübxungsform nach Fig. 6 sind sechs Federn naeh Fig. ι aneinandergereiht. Bei den in den Fig. 4, 5 oder 6 dargestellten Ausführungsbeispielen werden die Federn jeweils.so eingebaut, dass die Last, "bezogen auf die Zeichnung, von oben nach unten zur Einwirkung gelangt. Hierbei ergeben sich die besten Ergebnisse, wenn die Feder, die gegebenenfalls aus mehreren Einzelfedern zusammengefasst sein kann, ata seitlichen Ausweichen gehindert wird.

In Fig. 7 ist eine Anordnung dargestellt, welohe Tier Einzelfedern geaäß Fig. 1 in sich vereinigt. Da die Bokbereiehe und 13 der Einseifedern bei der Belastung nur unter verhältnismäßig geringe Spannung geraten, können die Einzelfedern aus zwei Stücken hergestellt und dann miteinander verbunden werden. Sie beiden Stück®, aus denen die Federn zusammengesetzt sind, entsprechen den Wandteilen 10 und 11 nach Fig.l, wobei allerdings ineinandergreifende Vorsprung© 26 vorgesehen sind, wie sich aus Fig. 8 ergibt, um eine Verschiebung der beiden feile in axialer Richtung gegeneinander zu verhindern. Sie ineinandergreifenden Vorsprünge 26 an den Wandteilen 10 und 11 werden mit Hilfe eines Stabes oder einer Stange 27 zusammengehalten, die sich in Achsrichtung durch die gesamte Feder eratreokt, zu welchem Zweck in den ineinandergreifenden Vorsprüngen 26 entsprechende Bohrungen vorgesehen sind. Aus Fig. 7 ergibt sich ferner die Verwendung von Halteplatten 28, durch welche die Stäbe 27 mit ihren Enden hindurchgehen und an denen die Haltemuttern an den Enden der Stäbe 27 anliegen. Damit die Feder, wie weiter oben erwähnt wurde, bei Belastung am seitlichen Aueweichen gehindert wird, befindet sich auf beiden Seiten der Anordnung je eine ^strebe 29, die mit Hilfe von zwei

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an den Enden angeordneten Queretäten 30 gehaltert ist. £e ergibt eich hieraus, dass eine Federvorrichtung zusammengesetzt werden kann, die, bezogen auf Fig. 7, in vertikaler Richtung hohen Belastungen ausgesetzt werden kann und dennoch aus verhältnismäßig kleinen und daher leicht herzustellenden Gummiteilen besteht.

Sie Wirkungsweise der zuletzt beschriebenen Anordnung stimmt mit derjenigen des Einzelelements nach Pig. 1 überein. Die Federkennlinie folgt im wesentlichen den bekannten Kriterien, d.h. die Verformung hängt von der Anzahl der parallel zueinander angeordneten Einzelfedern ab; bei der Anordnung nach lig. 7 und 8 handelt es sich hierbei um zwei zueinander parallel angeordnete Federvorrichtungen. Die Gesamtverfor-Bung bis zum Eintritt der Eigenschaften eines massiven Körpers ist abhängig von der Anzahl der hintereinander angeordneten Einzelfedern. Bei der Anordnung nach 'ig. 7 und 8 handelt es eich um zwei hintereinander angeordnete Federvorrichtungen.

Wenn eine höhere Belastbarkeit und eine größere Verformbarkeit gewünscht werden, können die vorgeschlagenen Einzelfedern zu größeren Anordnungen zusammengebaut werden. Fig. 9 zeigt hierfür ein Beispiel, wobei gleichzeitig ersichtlich ist, dass die Balteplatten 28 zum Verbinden der zu Vierergruppen zusammengefassten Federn untereinander herangezogen werden können. Ea ist auf diese Weise möglich, Gummifedern von sehr großer Belastbarkeit herzustellen, ohne dass hierzu andere ale die leioht zu fertigenden Gummieinzelteile erforderlich werden.

Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungebeispiel nach der Erfindung, bei welchem die Grundform der Feder etwas verändert ist. Die beiden bogenförmigen Seitenwände 10 und

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sind durch zwei Wandteile 40 und 41 ersetzt, die an den zueinandergekehrten flächen 38 und 39 "bogenförmig gekrümmt sind und daher einen Hohlraum 37 zwischen sich einschließen, die jedoch an ihren außen liegenden Flächen eben sind» Die Wandteile 40 und 41 sind an den oben und unten liegenden Enden miteinander verbunden. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, lässt sich dem Oberteil der Fig. 10 entnehmen. Hierbei sind die Seitenwände 40 und 41 mit ineinandergreifenden Vorsprüngen 42 und 43 ausgestattet, die durch in Längsrichtung angeordnete Stangen oder Stäbe 44 zusammengehalten werden. Die Belastung wird bei der dargestellten Ausführungsform zwischen den oberen und unteren Stirnflächen 45 und 46 aufgenommen. Unter der Last biegen sich die Seitenwände 40 und 41 bogenförmig nach außen, wobei sie im wesentlichen Biegespannungen ausgesetzt sind. Anordnungen dieser Art können zu größeren Einheiten, wie zuvor erläutert, zusammengebaut werden.

Um zu gewährleisten, dass/axe Seitenwände 40 und 41 in zueinander entgegengesetzten Richtungen nach außen biegen und sich bei Belastung nicht beide nach innen oder beide nach einer Seite verformen, sind die den inneren Hohlraum umgebenden Flächen 34 und 39, wie aus der Zeichnung ersichtlich, bogenförmig gestaltet. Zu Beginn der Belastung werden daher die Seitenwand® 40 und 41 unsymmetrisch Spannungen ausgesetzt und sie verformen sich daher nach außen, so dass wiederum im wesentlichen nur Biegespannungen auftreten.

Eine andere Möglichkeit, die Seitenwände 40 und 41 zusammenzuhalten, besteht darin, sie in ein Rinnenprofil 46, 47, wie im unteren ΪθίΙ übt Fig. 10 dargestellt ist, einzusetzen. Die Breite des Rinnenprofils ist so bemessen, dass die Seitenwände mit ihren Innenflächen unterhalb des Hohlraums aneinander liegen. Bei dieser Ausführungsform erübrigt sich die Anbringung der ineinandergreifenden Vorsprünge 42 und 43·

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Eine andere Ausführungsform der Erfindung ergibt eich aus Pig. 11, wobei eine federanordnung, wie in Pig. IO dargestellt ist, verwendet wird. Einander entsprechende Teile sind daher mit gleichen Bezugsziffern rersehen.

Die Seitenwände 40 und 41 sind im Gegensatz zu fig. IO bei dieser Ausführungsform mit Hilfe von Schraubenbolzen 50 miteinander verbunden. Die Schraubenbollen werden gleichzeitig dazu verwendet, Winkelprofile 51 an den Enden der feder zu befestigen, so dass sich eine größere Auflagefläche für die Last ergibt. Sie Winkelprofile 51 sind mit Löchern 52 ausgestattet, um die Peder mit weiteren Bauteilen verbinden zu können.

Sowohl bei der Aus führ ungs form naeli fig. 10 wie auch nach fig. 11 können die beiden Seltenwände 40 und 41 einstückig hergestellt werden, wenn sie nicht, wie in den figuren wiedergegeben, miteinander verbunden werden sollen.

Wenn in der vorstehenden Beschreibung davon ausgegangen worden ist, dass die Einzelfeder oder deren Bestandteile aus Gummi bestehen, so ist dies lediglich als Beispiel aufzufassen. Es kann ohne weiteres auch anderes geeignetes , synthetisches Material, beispielsweise Neopren, Chloropren, Polyurethan oder dgl. Werkstoff mit gummiartigen, elastischen Eigenschaften Verwendung finden. Bei allen Anordnungen, bei denen die Einzelfeder, nach fig. 1 verwendet wird, sind nach den dargestellten Ausführungsbeispielen einander benachbarte Einzelfedern stets spiegelbildlich zueinander angeordnet, wobei die außen liegenden Ecken gegenseitig gegen Verschiebung gesichert sind. Wenn eine federung zwischen zwei Bauteilen angebracht werden soll, die zwar gegeneinander verschiebbar sind, hierbei jedoch geradlinig geführt werden, ist es möglich, auch nur ein federelement gemäß fig. I zu

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verwenden» daa mit seinen beiden Endteilen in rechtwinklig geformte Sitze an den beiden Bauteilen eingreift.

In der Torstehenden Beschreibung ist erwähnt worden, dass die Federn für Pender, wie sie an Xaiaauern Verwendung finden, bestirnt sind. SelbstTerständlich ist die Anwendung des erfindungsgemäfien Vorschlags nicht hierauf beschränkt; vielmehr können federn der hier beschriebenen Art liberall dort eingesetzt werden, wo die besondere Charakteristik dieser Federn Terlangt wird. Schließlich ist es auch möglich, die Charakteristik und Eigenschaften der aus mehreren Einzelfedern bestehenden Anordnungen, dadurch zu beeinflussen, dass Einzelfedern mit voneinander abweichenden Eigenschaften, insbesondere Rückstellkraft, Terwendet werden.

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Claims (11)

Patentansprüche :

1. Feder aus Gummi oder ähnlichen nachgiebig-elastischen Werkstoffen mit einem vom elastischen Werkstoff umgebenen Hohlraum, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus zwei den Hohlraum (19) zwischen sich bildenden, mindestens an den einander zugewandten Seiten nach zueinander entgegengesetzten Richtungen bogenförmig gewölbten Wandteilen (10, 11) besteht, die an ihren beiden Enden aneinander liegen oder miteinander verbunden sind.

2. Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einstückig durch Formen oder Extrudieren hergestellt ist.

3. Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Wandteile (10, 11; 40, 41) an den Enden mit ineinanderfassenden Tor- und Rücksprüngen (26; 42, 43) versehen sind, welche durch einen oder mehrere, in Achsrichtung durch die Feder hindurchgehende Stifte oder Stäbe (27» 44) zusammengehalten werden.

4* Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandteile (40, 41) mit einem oder beiden Enden in ein Rinnenprofil (46, 47) eingreifen.

5. Feder nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, dass die Wandteile (40, 41) an einem oder beiden Enden mit Hilfe von Schraubenbolzen (50) od. dgl. aneinander befestigt sind.

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6. Feder nach den Ansprüchen 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenflächen der Wandteile (40, 41) eben sind.

7. Feder nach den Ansprüchen 1 -·3, dadurch gekennze ichne t , dass die Außenflächen (15, 16) der Wand teile in der gleichen Sichtung wie die Innenflächen (8, 9) der Wandteile (10, 11) gewölbt sind.

8φ· Feder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Wandteil an der AuSenseite einen ebenen Flächenteil (15, 16, 17, 18) bildet, der sowohl im entsprechenden Flächenteil aa benachbarten Wandteil wie auch zum Flächenteil am anderen Ende des gleichen Wandte ils einen Winkel γόη etwa 90° bildet.

9. ifeder nach δ en Ansprüchen 1-8, dadurch gekennz® lehnet , dass nehrere Federanordnungen hinter- unä/oder nebeneinander angeordnet sind.

10. Feder nach den Ansprüchen 8 und 9, gekennzeichnet durch Einrichtungen, welche die ebenen Seile (15 - 18) der Einzelfedern (10, 11) gegen Bewegungen quer zur Sichtung der einwirkenden Last sichern.

11. Feder nach den Ansprüchen 1-10, gekennzeichnet durch die Verwendung bei Schiff s-Fendem.

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