DE628838C - Gummifedern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Gummifedern, die in Reihen auf Metallplatten, z. B. doppelseitig, befestigt sind und parallele Druckflächen aufweisen.

Gummifedern, bei denen die Federeinheiten jeweils parallel angeordnete Gummistreifen oder -stäbe aufweisen, sind bekannt; sie haben den Vorteil, daß die zur Herstellung der Einheiten erforderlichen Formen vereinfacht werden können und sich zugleich eine Federkonstruktion ergibt, die sich in besonderem Maße zum Abfedern von Pufferstößen, z. B. bei Eisenbahnfahrzeugen, eignet, gleichgültig, ob sie in Längsrichtung des Fahrzeuges oder in einem Winkel dazu beansprucht wird, z. B. beim · Auflaufen der Fahrzeuge in Kurven. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei Gummifedern oder -puffern, die die beschriebenen Streifen- oder Stabelemente aufweisen und Druckbeanspruchungen unterworfen werden, der Werkstofffluß bzw. die Verformung der Gummielemente eine wesentliche Rolle spielt, da einerseits die Verformung in Querrichtung der Streifen oder Stäbe größer ist als in der Längsrichtung und andererseits die Federelemente, die sich frei unter Last ausdehnen können, in ihrem mittleren Teil stärker verformt werden als an ihren Enden. Dies hat zur Folge, daß bei den seither üblichen Gummielementen mit parallelen Seitenbegrenzungen der zwischen den Elementen vorhandene Raum in beträchtlichem Maße unausgenutzt bleibt, da erhebliche Flächenteile der metallischen Grund- oder Tragplatte unbedeckt bleiben, wenn die Federn beansprucht werden. Außerdem zeigt sich, daß die Gummifedern, sofern alle Stabelemente parallel zueinander liegen, zu seitlichen Bewegungen neigen, da es an Stabilität in Richtung quer zu den Streifen fehlt.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, eine Form für die Federelemente zu schaffen, die einen möglichst hohen Widerstand unter bestimmter Last gewährleistet und die gesamte verfügbare Oberfläche der Tragplatte unter dieser Last nutzbar zu machen gestattet.

Gemäß der Erfindung ist die Breite der unbelasteten Gummielemente in Längsrichtung ausgespart, und zwar nach einer solchen Kurve, daß bei einer bestimmten Druckbelastung die Seitenwände geradlinig verlaufen und sich hierbei an die Wände benachbarter Elemente abstützend anlegen.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Federelemente ergibt sich eine gleichmäßige Verteilung der Last auf den einzelnen Gummikärper; die Abnutzung¹ der Elemente ist gering und damit eine hohe Lebensdauer derselben gewährleistet. Zugleich aber ermöglicht die Erfindung eine besonders günstige, wirtschaftliche Ausnutzung der Federfläche (Tragplatte), wie sie bei Federelementen mit ίο unter Last ausgebogenen Seitenwänden nicht erreichbar ist. Im besonderen ist es nunmehr möglich, bei geeignetem Abstand der unbelasteten Elemente unter Druck eine gegenseitige Abstützung auf im wesentlichen die ganze Länge der Elemente zu bewirken und hierdurch eine günstige Federcharakteristik, hohe seitliche Stabilität der Feder und geringe Beanspruchung der einzelnen Elemente zu erzielen.

Die Erfindung kann beispielsweise bei stabförmigen Gummielementen verwirklicht werden, die demgemäß eine von der Mitte nach den vorzugsweise abgerundeten Seiten hin zunehmende Breite aufweisen, derart, daß sich ihre Seitenwände unter Druck im wesentlichen parallel richten. Dabei werden die Elemente vorteilhaft in parallelen Reihen auf der Tragplatte angeordnet, und zwar in einem solchen Abstand, daß die unter einer bestimmten Last entstehende Verformung die Stabelemente gegenseitig im wesentlichen über ihre ganze Länge in Berührung miteinander bringt, so daß unter hohem Druck eine über die Länge der Elemente stetige Abstützung zwischen den Seiten benachbarter Streifen gewährleistet ist und damit der Widerstand und die seitliche Stabilität der Gummifeder erheblich gesteigert wird.

Zweckmäßig ordnet man die Längsachsen der stabförmigen Federelemente senkrecht zu der benachbarten Kante der Tragplatte an oder vermeidet es jedenfalls, daß in unmittelbarer Nähe der Plattenkanten Gummistäbe parallel den Kanten liegen.

Bei einem anderen Anwendungsbeispiel des Erfindungsgedankens werden sektorartige Gummielemente verwendet, die, strahlenförmig auf einer Tragplatte angeordnet, eine entsprechende, vorteilhaft gegen den Außenso radius des Sektors hin stärker werdende mittlere Verjüngung aufweisen, so daß die Seitenwände des Elementes unter Druck im wesentlichen radial verlaufen.

Ausführungsbeispiele der. Erfindung sind in der Zeichnung veranschaulicht.

Die Fig. 1 und 2 geben schaubildlich die Verformung von Gummistäben wieder, die erfindungsgemäß ausgebildet sind, und zwar zeigt Fig. ι Stabelemente, wie sie gewöhnlich für Gummifedern verwendet werden, bei denen also die Seitenflächen 1 und 2 jedes Elementes zueinander und zur Streifenlängsachse parallel sind, wenn das Element sich im Ruhezustand befindet.

Wird ein derartiges Element gepreßt, so ist die relative Ausdehnung in Querrichtung des Streifens größer als in der Längsrichtung, wie dies durch die gestrichelte Linie 3 angedeutet ist, die die Horizontalabmessungen eines Stabes zeigt, der zwischen zwei ebenen Flächen zusammengedrückt wird. Der mittlere Teil zwischen der oberen und unteren Grundfläche überschreitet dann an Größe sowohl der Länge als auch der Quere nach die normale Fläche des Elementes.

, Zugleich aber erfährt der Gummistab unter Pressung angenähert in der Mitte seiner Länge die größte Quer aus dehnung, die sich dann gegen die Enden des Streifens hin verfingert. Der Grund für diese Erscheinung liegt in dem erheblichen Widerstand, der einem Ausweichen oder einer Ausdehnung des Werkstoffs der mittleren Stabzone in der Längsrichtung durch die benachbarten Endteile entgegengesetzt wird, so daß die Verformung, die sich aus der Pressung des Elementes ergibt, in ihrem Hauptteil notwendigerweise in der Querrichtung erfolgt. Aus diesem Verhalten des stabförmigen Elementes ergibt sich, wie bereits erwähnt, der Nachteil, daß, wenn 'die Stabelemente auf einer Tragplatte, z. B. nach Art der Fig. 4, vereinigt werden, an Stelle einer gleichmäßigen gegenseitigen Abstützung zwischen benachbarten Stäben, die nur auftreten würde, falls die Seitenwände der Feder sich über ihre ganze Länge gleichmäßig verformen, die Abstützung nur an dem mittleren Teil 4 der Stabe vorhanden ist.

Um diesen Nachteil zu beheben und eine Federkonstruktion zu schaffen, deren Elemente sich auf beiden Seiten und über den größten Teil ihrer Länge gegenseitig abstützen, sind die Stabelemente gemäß der Erfindung nach Art der Fig. 2 geformt. Der mittlere Teil der Streifen, der durch die Linien 5 begrenzt wird, ist hier ausgespart oder verkleinert, so daß sich an dieser Stelle eine Breite ergibt, die wesentlich geringer als an den Endteilen des Streifens ist, wobei no die Breite des Stabes gegen die Enden hin stetig zunimmt.

Werden Stabelemente von rechteckigem Grundriß verwendet, so liegen die breiteren Teile derselben in unmittelbarer Nähe der Stabenden. Es hat sich aber gezeigt, daß die Eckteile sich beim Gebrauch infolge der hohen inneren Beanspruchung sehr schnell abnützen, wenn die Stäbe durch die Pressung verformt werden. Man gibt daher den Enden der Streifen oder Stäbe vorzugsweise eine halbkreisförmige oder halbelliptische Gestalt, wie

ζ. B. bei 6, 7 (^Fi&· ²)> wobei dann die größte Breite der Streifen etwa bei 8 liegt, wo die Endhalbkreise sich an die Seitenwände anschließen.

Werden nun die Stabelemente gemäß der Erfindung gepreßt, so richten sich, infolge des größeren Widerstandes gegen den molekularen Werkstofffluß in der Längsrichtung, die Seiten 5 der Stäbe im wesentlichen parallel

zueinander, wie es bei 9 und 10 (Fig. 2) in gestrichelten Linien angedeutet ist.

In Fig. 3 ist ein erfindungsgemäß mit ausgesparten Seiten wänden versehener, abgerundete Endteile 6, 7 aufweisender Federstab veranschaulicht, der hier mit einem Gegenstab durch ein abgesetztes Zwischenstück aus Gummi vereinigt ist, derart, daß die Innenfläche der Federelemente auf der Tragplatte aufliegende Kanten 63 aufweist.

Diese Anordnung von Elementen 20, 23, 26, 27 auf einer metallischen Grundplatte 12 zeigt Fig. 4 in Draufsicht und Fig. 5 im Raumbild. Die Einrichtung ist hier zur Erzielung großer Stabilität so getroffen, daß beispielsweise jeder Stab der parallelen Gruppen 20 mit seiner Längsachse senkrecht" zu der benachbarten Plattenkante 21 und jene der Stäbe 23 auf der anderen Seite der Platte senkrecht zur Kante 22 liegt. Zwischen diesen beiden Gruppen sind, benachbart den Kanten 24 bzw. 25 der Platte 12, zwei weitere Gruppen von parallelen Elementen 26 und 27 angeordnet, deren Längsachsen senkrecht zu den Kanten 24, 25 verlaufen. Dabei besitzt jedes der Stabelemente 20, 23, 26, 27 einen nach der Mitte hin verengten Querschnitt und weist daher bei der Ausdehnung unter Druck die erwähnte Eigenschaft auf, daß seine Seitenflächen bei einem bestimmten Druck sich parallel zueinander richten.

Durch diese Anordnung wird eine größtmögliche gegenseitige Abstützung zwischen benachbarten Stäben erreicht, da die einander benachbarten Seiten der Stäbe oder Streifen im wesentlichen auf ihrer ganzen Länge in Berührung miteinander gelangen, wo'bei die veranschaulichte Stabanordnung zugleich den verfügbaren Flächenraum der Platte 12 auszunutzen gestattet und einen hohen Grad von Stabilität gewährleistet.

Fig. 6 zeigt den Aufbau einer Federvereinigung aus Einheiten ähnlich derjenigen nach Fig. 5. Die Tragplatten 12 mit ihren erfindungsgemäß ausgebildeten und angeordneten Federelementen 18 sind reihenweise unter Zwischenschaltung von metallischen Zwischenplatten 13 und zusammen mit Endplatten 16, 17 auf einen Zugbolzen 14 einer Eisenbahnwagenkupplung aufgesetzt, an dessen hinterem Ende eine Zugstange 15 gelenkig angreift.

Die Gummistreifen ragen von jeder Seite der metallischen Stützplatte 12 ab, wobei die einander auf beiden Seiten der Platte jeweils gegenübex-liegenden Streifen durch Gummi- g₅ und Z.ugstücke verbunden werden, die durch Aussparungen in den Platten treten, wie bei 19 (Fig. 6), "veranschaulicht.

Die Gummielemente können in der Achse gerade oder gekrümmt sein. Auch können Ringe oder Rahmen, und zwar entweder in einem Stück oder auch mit Unterbrechungen mit solchen Elementen zusammen benutzt werden. Sind unterbrochene kreisförmige oder ovale Ringe vorgesehen, so wird die Breite der einzelnen Abschnitte nach der Mitte hin verengt oder verkleinert, so daß bei Belastung die eintretende Verformung die Stabbreite auf der ganzen Länge der Abschnitte im wesentlichen gleichmäßig gestaltet.

Mit Rücksicht auf eine bequeme Herstellung der Gummistäbe sind diese, wie aus Fig. 6 zu erkennen und in Fig. 7 schaubildlich in größerem Maßstab dargestellt, mit leicht gegen die Grundfläche hin geneigten Seitenwänden versehen, indem die Elemente einen kegelstumpfförmigen Querschnitt aufweisen, mit dem sie von der Tragplatte nach beiden Seiten abragt, derart, daß die größte Breite des Kegelstumpfes an der Metallplatte vorgesehen ist.

Fig. 8 zeigt eine Anordnung, bei welcher erfindungsgemäß strahlenförmig auf einer mit Mittelöffnungen 71 versehenen Tragplatte 70 angeordnete Gummielemente 73 mit ausgesparten S ei ten wänden 76 in Sektorabschnitten vorgesehen sind, wobei die Seitenwände sich unter Druck radial einstellen, wie bei 80 angedeutet.

Wie die Zeichnung zeigt, sind die Gummisegmente entsprechend geformt, z. B. mit Rücksicht auf die Querabmessungen des Blocks vorteilhaft gegen den Außenradius des Sektors hin stärker eingeengt. Auch könnten die peripherischen Außenwände der Sektoren im unbelasteten Zustand etwas abgeflacht sein, so daß sie sich unter Druck konzentrisch zur Grundplatte 70 wölben. Auch bei der Anordnung nach Fig. 8 wird unter Last eine gegenseitige Abstützung über die ganze Länge benachbarter Gummielemente und eine weitgehende Ausnutzung der Tragfläche erzielt, so daß die Feder hohe Stabilität und Widerstandkraft aufweist. Um eine unerwünschte Abnutzung der Sektoren zu vermeiden, sind diese an den Ecken (yj, 79, Fig. 8) abgerundet.

Die Gummifederelemente oder -stäbe können im Profil quadratisch oder reckteckig sein, soweit sie nicht die erwähnte kegelstumpfartige Form besitzen. In allen Fällen

werden sie mit nach der Mitte hin verengtem Querschnitt versehen, wobei die Erfindung naturgemäß alle Streifen umfaßt, die unter Druck eine im wesentlichen regelmäßige Gestalt von gleichmäßiger Form oder Breite annehmen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Gummifedern, in Reihen an Metallplatten, z. B. doppelseitig befestigt, für parallele Druckflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der unbelasteten Gummielemente in Längsrichtung nach einer solchen Kurve ausgespart ist, daß bei einer bestimmten Druckbelastung die Seitenwände gradlinig verlaufen und hierbei - sich an die Nachbarelemente abstützend anlegen.

2. Gummifedern nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch stabförmige Gummielemente, die eine von der Mitte nach den vorzugsweise- abgerundeten Enden hin zunehmende Breite aufweisen, derart, daß ihre Seitenwände sich unter Druck im wesentlichen parallel richten.

3. Gummifedern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß strahlenförmig angeordnete Gummielemente mit ausgesparten Seitenwänden und vorteilhaft abgerundeten Ecken in Sektorabschnitten vorgesehen sind, wobei die Seitenwände sich unter Druck radial einstellen.

4. Gummifedern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Gummielemente kegelstumpfartig geformt ist, wobei die größte Breite des Kegelstumpfes an der Metallplatte vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen