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Federnde Verbindung zwischen zwei Flugzeugbauteilen Die Erfindung
betrifft eine federnde Verbindung zwischen zwei Flugzeugbauteilen mittels zwischengeschalteter
elastischer Glieder aus Gummi in rollfähiger Form. Bei den bekannten Verbindungen
dieser Art werden die Gummiglieder fest eingespannt und erfahren bei Belastungen
und Lageänderungen molekulare Beanspruchungen, insbesondere durch Abscherkräfte,
durch welche diese Glieder schnell beschädigt oder zerstört werden. Die bekannten
federnden Gummiverbindungen haben daher eine verhältnismäßig kurze Lebensdauer und
bieten namentlich für den Flugzeugbau nicht die erforderliche Sicherheit.
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Erfindungsgemäß werden die Nachteile der bekannten Gummiverbindungen
dadurch beseitigt, daß die elastischen Glieder als Rollglieder ausgebildet und zwischen
-zwei zueinander verschiebbaren Flugzeugbauteilen angeordnet sind, welche mit ihren
im Abstand voneinander gegenüberliegend angeordneten Rollflächen für die Rollglieder
Räume bilden, die, von einem bestimmten Querschnitt der Bauteile an gerechnet, durch
Neigung bzw. Krümmung zumindest einer der Rollflächen zur gegenüberliegenden Rollfläche
sich erweitern oder verengern. Dabei wird durch die Zusammenpressung der elastischen
Rollglieder im Zusammenhang mit der besonderen Formgebung der Rollfläche der zueinander
bewegbaren Bauteile eine Rückfederkraft erzeugt, die bestrebt ist, Verlagerungen
der Bauteile zu begrenzen und andrerseits letztere in ihre Lage zurückzuführen.
Im Gegensatz zu den bekannten Verbindungen, bei denen die elastischen Glieder durch
Abscherkräfte beansprucht werden, sind bei der erfindungsgemäßen federnden Verbindung
die elastischen Glieder im wesentlichen nur auf Druck beansprucht.
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Bei parallelem Verlauf der gegenüberliegenden Rollflächen weisen erfindungsgemäß
ferner zum mindesten die zwischen diesen Rollflächen befindlichen Rollglieder einen
etwas elliptischen Querschnitt auf.
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Soll die elastische Verbindung zum elastischen Aufhängen eines Flugzeugmotors
am Traggerüst dienen, so sind erfindungsgemäß zwischen den beiden zu verbindenden
Teilen die Gummiglieder in Form von Walzen oder Kugeln auf einem zur Motorachse
gleichachsigen Kreisring bzw. Kranz in Vertiefungen des Motortraggerüstes oder Rumpfteils
angeordnet, die eine Rollbewegung der Gummiglieder ermöglichen. Dabei werden
zweckmäßig
die Gummiglieder zwischen drei mit entsprechend vertieften Rollflächen versehenen
Kränzen angeordnet, von denen der mittlere Kranz mit einem Motortraggerüst und die
beiden übrigen Kränze mit dem Flugzeugrumpf bzw. umgekehrt verbunden sind.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
federnden Verbindung dargestellt.
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Fig. i bis io zeigen im Schnitt verschiedene allgemeine Ausführungen
der Berührungsflächen der Rollglieder mit den zu verbindenden Organen.
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Fig. z r zeigt, teilweise in axialem Längsschnitt, die Lagerung eines
Motortraggerüstes ini Flugzeugrumpf.
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Fig. 12 und 13 zeigen vergrößert im Schnitt zwei weitere Ausführungsformen
der federnden Verbindung.
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Fig. 1q. zeigt einen Schnitt nach der Linie XIV-XIV der Fig. 12.
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Fig. 15 zeigt einen Schnitt nach der Linie XV-XV der Fig. 1q..
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Fig. 16 zeigt einen Teil einer andern Ausführungsform.
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Gemäß Fig. i werden die beiden Teile, «-elche federnd miteinander
verbunden werden sollen, von zwei zylindrischen Hülsen oder Buchsen i und :2 gebildet,
die konzentrisch angeordnet sind. Zwischen diesen beiden Buchsen ist ein elastischer,
törischer Ring 3 aus Gummi o. dgl. angebracht, dessen radialer Querschnitt in der
Ruhelage kreisförmig ist, wobei. die Durchmesser und demnach die Dicke dieses Ringes
3 derart gewählt sind, daß er leicht oder stark gequetscht wird, wenn er zwischen
den beiden Buchsen i und 2 eingesetzt. ist.
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Es sollen jetzt nach Maßgabe der besonderen Ausbildung des elastischen
Ringes 3 zwei verschiedene Fälle betrachtet werden.
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Im Falle, wo dieser elastische Ring 3 von einem einfachen, kreisförmigen
Gummistab gebildet wird, der um die innere Hülse oder Buchse gerollt ist und dessen
Enden z. B. durch Verleimen verbunden sind, ist ersichtlich, daß in bezug auf den
Zylinder, welcher die mittleren oder neutralen Fasern des Ringes 3 enthält; die
äußeren Fasern gespannt sind, während die inneren Fasern zusammengedrückt sind,
und zwar ist dies bei jeder be- -liebigen Lage des Ringes 3 der Fall. Infolgedessen
ist leicht einzusehen, daß sich das Ganze, wie auch immer die Lage des elastischen
Ringes 3 sein möge, in einem indifferenten Gleichgewicht befindet. In diesem Falle
ist die axiale Verschiebung der Buchsen i und 2 bei jedem beliebigen Ausschlag der
Verschiebung möglich, wobei die Scheibe 3 lediglich dazu dient, die Verschiebungelastisch
zu führen und zu gestatten; daß die Büchsen i und 2 auch gewisse andere Verschiebungen
als die axiale Verschiebung erfahren können. Auf diese Weise können sich die Achsen
der Hülsen r und 2 entweder parallel oder winkelmäßig zueinander verschieben;- ebenso
kann eine relative Drehbewegung zwischen den Buchsen i und 2 stattfinden, wobei
alle diese Bewegungen entgegen der elastischen Wirkung des Ringes 3 erfolgen.
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Wenn andererseits der Ring 3 von einem geformten oder gegossenen Gummi-
o. dgl. Ring von rundem Querschnitt gebildet wird, der gespalten oder auch nicht
gespalten sein kann, so ist ersichtlich, daß alle Fasern eines solchen Ringes neutrale
Fasern sind, wenn der Ring 3 sich in Ruhelage befindet. Wenn dagegen dieser zwischen
die beiden Buchsen i und 2 gesetzte Ring 3 von seiner Ruhelage um ein geringes entfernt
wird, und zwar infolge- einer axialen Relativverschiebung zwischen den beiden Hülsen
i und 2, durch welche der Ring 3 gezwungen wird, auf sich selbst zu rollen, so werden
die Fasern dieses Ringes 3 gespannt oder komprimiert, je nachdem, wie ihre relative
Lage in bezug auf den angenommenen Mittelzylinder ist, welcher die neutralen Fasern
enthält. Dadurch wird ein elastischer Rückzug erzeugt, der die Fasern des Ringes
3 in ihre Anfangslage zurückzuführen sucht und folglich auch die Buchsen i und 2
in ihre Anfangslage zurückzubringen sucht. Wenn d der Durchmesser des Querschnitts
dieses Ringes 3 ist, so sieht man, daß; falls die Rollbewegung dieses Ringes 3:
größer als
wird, d. h. wenn die axiale Relativverschiebung der Buchsen i und 2 diesen Wert
überschreitet, der Ring 3 suchen wird; diese Verschiebung zu vergrößern, uni seinen
Gleichgewichtszustand wiederzufinden, was bei einer Verschiebung um: eine Amplitude
eintreten wird, die gleich az # d ist. Man kann dann. nebenstehende Tabelle
aufstellen.
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Wenn der Ring 3 nicht von einer zylindrischen, ringförmig aufgerollten
Stange gebildet wird, wie in dem ersten oben beschriebenen Falle, sondern von einem
polygonalen Stab gebildet wird, so ist ersichtlich, daß man auch auf diese Weise
einen elastischen Rückzug für eine gewisse Axialverschiebung der Buchsen i und 2
erhalten wird: Die Periode ist dann gleich der Breite der Polygonseite, falls es
sich um ein regelmäßiges Polygon handelt, d.h. wenn i die Breite dieser Seite ist
und wenn angenommen wird, daß der Ring 3 in seiner Ruhelage sich in der Stellung
C der Buchsen oder Hülsen i und 2 befindet, so wird dieser Ring diese Buchsen in
diese Stellung C zurückholen, - solange die Amplitude der Verschiebung kleiner als
I bleibt, wird dagegen diese Buchsen in die
Stellung D zu ziehen
suchen, welche um i in bezug auf die Stellung C versetzt ist, wenn die Anplitude
der Verschiebung zwischen 1/2 und i liegen wird. Bei einer Amplitude gleich-11-2
werden sich die beiden Buchsen i und 2 in nichtstabilem Gleichgewicht befinden.
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Bei der auf Fig. ß dargestellten Ausführungsform bleibt die innere
Buchse i zylindrisch, während die äußere Hülse q: zwei divergierende, stumpf abgeschrägte
Teile 5 enthält, die in der Mitte der Buchse d. zusammenstoßen. Wenn der Ring 3
geformt oder gegossen ist, so. wird ersichtlich, daß in der Stellung 3a dieses Ringes
ein stabiles Gleichgewicht besteht, unter der Voraussetzung, daß sich der Ring 3
in dieser Stellung in seiner Ruhelage befindet. Wenn nun der Ring 3 einen inneren
Durchmesser hat, der größer ist als der äußere Durchmesser der
| Größe der Verschiebung Stellung |
| o .................... A (Stabiles Gleichgewicht) |
| kleiner als 'i * d ............
. ....... sucht nach A zurückzukehren |
| 2 |
| d-- ..................... B (Nichtstabiles Gleichgewicht) |
| z |
| größer. als d .................... sucht nach
B zurückzukehren |
| z.d .................... C (Stabiles Gleichgewicht) |
Die beiden Stellungen
A und C sind um n
- d versetzt. Das gleiche
Ergebnis würde man erhalten, wenn man einen geformten Ring 3c nehmen würde, dessen
äußerer Durchmesser zwischen dem minimalen und dem maximalen inneren Durchmesser
der Buchseq. liegt, wobei -dann der Ring 3c ständig mit der Buchse i zwangläufig
verbunden bliebe.
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Man könnte auch, wie im Falle der Fig i, einen Ring 3 benutzen, der
von einem ringförmig aufgerollten, kreisrunden Gummistab gebildet wird. Man hätte
dann einen elastischen Rückzug, der auf die Torsion des Ringes zurückzuführen wäre,
wobei der Ring 3 in jeder beliebigen Lage sich im Gleichgewicht befinden würde.
Man könnte auch einen Stab mit polygonalem Querschnitt verwenden, wobei dann der
elastische Rückzug in der weiter oben dargelegten Weise erzeugt wird.
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Bei der auf Fig. 3 gezeigten Ausführungsform bleibt die innere Buchse
i zylindrisch, während die äußere Buchse 2 auf der Innenseite von zwei konvergierenden,
kegelstumpfartigen Teilen 6 gebildet wird, die mit ihrer großen Basis zusammenstoßen.
Man sieht dann, daß bei Verwendung eines geformten Hülse i, wie bei 3b gezeigt ist,
so sind in der Ruhestellung die beiden Buchsen i und z ausgerückt; dabei ist der
Ring 3 mit der Buchse 2 fest verbunden, während durch eine relative Axialverschiebung
der Hülsen i und 2, welche den Ring 3 in die Stellung 3a bringt, die beiden Buchsen
i und a untereinander fest verbunden werden, und zwar mit oder ohne elastischen
Rückzug, je nachdem, ob die Stellungen 3a und 3b voneinander um einen Abstand gleich
n2 d oder ai - d getrennt sind, wobei d der Durchmesser des kreisförmig
angenommenen Querschnitts des Ringkörpers ist. Bei einem Abstand gleich Ihn
- d ist dann das Gleichgewicht nicht stabil. Dabei muß natürlich zu dem elastischen
Rückzug noch die durch die Kompression des Ringes 3 hervorgerufene Kraft hinzugefügt
werden. Gummiringes 3 sich der auf das Rollen dieses Ringes zurückzuführende elastische
Rückzug um den durch die Kompression des Gummis erzeugten elastischen Rückzug vermehrt,
sobald man die Buchsen i und 2 axial zueinander verschiebt. Die Größen dieser elastischen
Rückzugwirkungen können in beliebiger geeigneter Weise derart ausgewählt werden,
daß man eine Rückzugskomponente von jedem beliebigen gewünschten Wert erhält. Zu
diesem Zweck wird man auf den Durchmesser d des Querschnitts des Ringkörpers und
auf den Winkel a1 der Konvergenz der kegelstumpfartig ausgebildeten Flächen 6 einwirken.
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Bei der auf Fig.4 dargestellten Ausführungsform ist die äußere Hülse
:2 zylindrisch, während die innere Hülse i außen von zwei kegelstumpfartigen Teilen
7 gebildet wird, die mit ihrer kleinen Basis zusammenstoßen. Man fügt dann zu den
beiden elastischen Kräften, die für den Fall der Fig. 3 angegeben waren, noch eine
dritte elastische Kraft hinzu, die auf die Vergrößerung des Durchmessers des Ringes
3 zurückzuführen
ist, wenn dieser Ring auf den kegelförmig abgeschrägten
Flächen 7 rollt.
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Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, welche die Kombination der in den
Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsformen darstellt.
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Die Winkel a1 und a2 bezeichnen die Konizitätswinkel der Flächen
6 und der Flächen 7. Wenn a1 - a2 ist, so hat man zwei elastische Rückzugskräfte,
die auf die Torsion des Ringes 3 und die Änderung der Länge seiner Mittelfaser zurückzuführen
sind. Wenn a1 und a2 sich unterscheiden, so fügt man zu den beiden Kräften eine
dritte elastische Kraft hinzu; welche auf die Kompression des Gummis zurückzuführen
ist.
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Bei den Ausführungsformen der Fig: 6 und 7 hat man eine nichtstabile
Gleichgewichtslage, ausgenommen den Fall, daß der Ring 3 sich in seiner Ruhelage
befindet, wenn er an der Stelle der maximalen Einschnürung zwischen den Buchsen
i und 2 liegt. Außerhalb der auf diesen Figuren dargestellten Lage unterliegen die
Hülsen i und 2 zwei elastischen Kräften, von denen die eine auf die Kompression
des Gummis, die andere auf die Torsion des Ringes 3 beim Rollen auf den Oberflächen
der Buchsen zurückzuführen ist. Diese Kräfte können sich zueinander addieren oder
voneinander abziehen, je nachdem, wie die Lage der Buchsen, der Durchmesser des
Querschnitts des Ringkörpers und der Anfangszustand des Ringes 3 ist. Außerdem erfolgt
eine Abnahme der Adhäsion zwischen dem Ring 3 und den Hülsen, wenn man sich von
der in den Fig.6 und 7 dargestellten Lage entfernt.
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Bei den in den Fig. ö und 9 dargestellten Ausführungsformen befinden
sich die beiden kegelstumpfartigen Oberflächen der Buchsen i und 2, die einander
gegenüberliegen, in gleichbleibendem Abstand unter der Voraussetzung, daß die Konizitätswinkel
a1 und a2 gleich sind. Man hat dabei drei elastische Kräfte, die auf die Kompression
des Gummis, auf das Rollen des Ringes (im Falle eines geformten Ringes) und schließlieh
auf seine Deformation zurückzuführen sind. Indem man «l verschieden von a2 macht,
kann man nach Belieben, je nach der Lage der Buchsen i und 2, die Kompression des
Gummis verändern.
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Man kann auch bei den verschiedenen Ausführungsformen diekegelstumpfförmigenTeile
mit gerader Mantellinie durch Umlaufflächen mit gekrümmter Mantellinie ersetzen,
wobei die Form der gekrümmten Mantellinie von dem Ergebnis abhängt, das man erreichen
will.
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Der tonische Ring 3 von kreisförmigem Querschnitt kann auch von einem
Ring ersetzt werden, dessen Querschnitt polygonal 'st, wie mit Bezug auf Fig. i
dargelegt wurde, oder Eiform hat oder elliptisch ist usw., wobei der Ring durch
Formung oder durch einen ringförmig aufgerollten Gummistab hergestellt werden kann.
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Bei der auf Fig. io dargestellten Ausführungsform sind die Neigungswinkel
der kegelstumpfartigen Flächen verhältnismäßig groß, so daß hei einer kleinen axialen
Verschiebung zwischen den Hülsen i und 2 der Gummi erheblich gequetscht wird; und
bei dieser Figur wird der elastische Rückzug fast ausschließlich durch diese Deformation
hervorgerufen.
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Bei der in Fig.ii in Betracht gezogenen Anwendung enthält ein Traggerüst
i i, z. B. für einen Motor 12, einen hinteren Kranz i ia, der zwischen zwei Kränzen
13d und 13b eingesetzt ist, die mit dem Flugzeugrumpf 13
fest verbunden sind.
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Erfindungsgemäß werden zwischen den entsprechenden Seiten der Kränze
Gummiblöcke 14 eingelegt; die von Walzen i4a, welche radial angeordnet sind (Fig.
i2), oder von Kugeln i4 b gebildet werden (Fig. i3).
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Die elastisch deformierbaren Blöcke sind zum Teil in Rillen, Nuten
oder Zellen eingesetzt, die gleichzeitig in den Kränzen iia, i3 b und i3a vorgesehen
sind.
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Bei Verwendung von Walzen i4a werden dieselben, wie dargestellt, radial
angeordnet. Die erfindungsgemäße federnde Verbindung gestattet die Dämpfung der
Änderungen des Antriebsmoments und verhütet jegliche Erschütterung.
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Man könnte auch, wie auf Fig. 16 gezeigt, einen Zwischenring 2o verwenden,
wodurch die Benutzung von zwei Gruppen von Walzen i4k möglich wird.