DE6926438U - Vorrichtung mit kegelstumpffeder - Google Patents

Description

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PATENTANWALT DIPL.-ING. ULRICH KINKELIN 7032 Sindelfingen - Auf dem Goldberg- Weimarer Str. 32/34 - Telefon 07031/86501

19. Juni 1969 10 928

stop - choc SCHWINGUNGSTECHNIK GmbH & Co. K.G 7032 SINDELFINGEN, Max- Eyth -Straße 10

VORRICHTUNGMIT KEGELSTUMPFFEDER

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer mehrere Windungen mit Rechteckquerschnitt aufweisenden Kegelstumpffeder deren eines Ende mit einem von zwei Bauteilen verspannt ist und auf deren anderem Ende sich das zweite Bauteil abstützt.

Kegelstumpffedern werden oft als Pufferfedern bei der Eisenbahn verwendet. Sie haben die Eigenschaft, daß sie hohe Beiüstungen aufnehmen und trotzdem eine kleine Bauhöhe haben können. Sie wurden auch schon vereinzelt als Fahrzeughauptfedern verwendet.

Bislang ist es nicht gelungen, zwei Bauteile miteinander so zu verbinden, daß die verbindende Vorrichtung die Bewegung des einen Bauteils relativ zum anderen in einer

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Koordinatenachse nachgiebig dämpft, in den andern beiden Koordinatenachsen jedoch eine steife Verbinuümj vorfnsndsn ist. Solche Probleme treten zum Beispiel auf, wenn man das Fahrhaus eines Lastkraftwagens am zugehörigen Fahrgestell lagern will. Dort tritt noch zusätzlich das Problem auf, daß der Abstand zwischen dem Fahrgestell und der Unterseite des Fahrhauses klein sein muß, daß dort wenig Raum zur Verfügung steht und daß die Eigenfrequenz der Verbindung zwischen dem Fahrgestell und dem Fahrhaus extrem niedrig, zum Beispiel in der Gegend von 2 hz liegen muß, weil die auftretenden Frequenzen am Fahrgestell bzw. am Fchrhaus ebenfalls niedrig liegen, zum Beispiel dann, wenn der schwere Motor relativ weit vor der Vorderachse des Fahrzeugs liegt.

Aufgabe der Erfindung Ist es, eine Vorrichtung anzugeben, die in einer koordinaten Richtung nachgiebig ist, in den beiden anderen koordinaten Richtungen [edoch wesentlieh steifer 1st, jedoch nicht so steif ist, daß Schwingungen in diesen beiden zuietzt genannten koordinaten Richtungen direkt übertragen werden, die eine niedere Eigenfrequenz hat, die sich zu beiden Seiten des Kennlinienarbeitspunkts möglichst wenig öndert und die eine niedere Bauhöhe hat.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mit einem der beiden Bauieile ein zur Kegelstumpffeder koaxialer Stab verbunden ist, und daß mit dem anderen Sauieil ein koaxialer Käfig verbunden ist, zwischen dessen Innenwand und dem Stab

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ein elastisches Medium eingebracht ist, das senkrecht zur Längsachse des Stabs steif ist.

Vorteilhaft ist, wenn das elastische Medium eine Metalldraht-Gewebekissenvorrichtung ist. Bei dieser kann man im Gegensatz zu einem aus Gummi bestehenden elastischen

Medium auf eine Hülse verzichten, die aus Gummi vor einem Abrieb des Stabs schützen müßte. Metalldraht-Gewebekissenvorrichtungen jedoch sind hier völlig abriebfest,

J sind wesentlich wärmebeständiger als gummiartTge Medien und können in ansich

bekannter Weise hergestellt wenden.

Günstig ist, wenn die Metal Idraht-Gewebekissenvorrichtung ein koaxial und außen liegendes Kissen und ein angrenzendes koaxial und innen liegendes weniger steifes Kissen umfaßt, das am Stab anliegt. Damit kann der Stab sich in radialer Richtung eine kurze Strecke, z. B. 2 mm, fast frei bewegen und stößt dann sehr schnell auf den rasch wachsenden Widerstand der beiden Kissen. Dabei erfolgt kein Anschlag, vielmehr ist r\ trotz des rasch wachsenden Widerstands der Übergang stetig. Ferner erhöht sich durch

diese Maßnahme die Lebensdauer der Kissen, da die im Kissen verwendeten Drähte im Mittel sich weniger radial erstrecken. Das innen liegende Kissen braucht im Normalfall nicht so stramm am Stab anliegen, wodurch der Abrieb vermindert wird.

Förderlich ist, wenn das steife Kissen zwei übereinender angeordnete Kissenhälften hat. Hierdurch kann man das zunächst aus einem Strumpf bestehende Kissen besser herstellen, denn Je niedriger das fertig, ringförmige Kissen spater ist, desto weniger lang braucht der Strumpf zu sein. Außerdem kann man die steiferen Kissen besser in den

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Käfig einsetzen, wenn man es nur mit zwei Kissenhälften zutun hat, die beim Einsetzen natürlich einen kleineren Widerstand bilden wie ein einziges großes steifes Kissen.

Zweckmäßig Ist, wenn parallel zur Kegelstumpffeder eine Dämpfungsvorrichtung vorgesehen ist. Hierdurch können die Bewegungen in der Längsachse des Stabs auch gedämpft werden, so daß die beim einen Bauteil vorhandenen Schwingungen nicht auf das andere Bauteil gelangen.

Vorteilhaft ist, wenn die Dämpfungsvorrichtung eine zweite MetalIdraht-Gewebekissenvorrichtung ist, die koaxial zum Stab in der Kegelstumpffeder angeordnet ist und sich einerseits am einen und andererseits am anderen Bauteil abstützt. Ansich wäre es

V_ möglich, die Dämpfungsvorrichtung auch neben der Kegelstumpffeder vorzusehen. Die

angegebene Lösung hat jedoch den Vorteil, daß man nicht mehr Platz braucht, als die Kegelstumpffeder ohnehin benötigt und daß man von den Eigenschaften der Wärmebeständigkeit und Dämpfungsfähigkeit der Metalldraht-Gewebekissenvorrichtung Nutzen ziehen kann.

Günstig ist, wenn die eine Abstützung das Käfig ist und wenn der Außendurchmesser der zwaten MetalJdraht-Gewebekissenvorrichtung und des Käfigs etwa gleich groß

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und wenig kleiner eis der Innendurchmesser der innersten Windung der Kegelstumpffeder ist. Domiä· kann man auch noch den Käfig innerhalb der Kegelstumpffeder vorbringen und nutzt ihn zugleich als Anschlag aus, und zwar so, daß er die zweite Metalldraht-Gewebekissenvorrichtung vollständig abstürzt.

Fördeiräich ist, wenn der Stob eine runde Hülse ist. Man kann dann ein genormtes, preisgünstiges Rohr verwenden, das beim Einbau der Vorrichtung eine einfache Montage ermöglicht.

Zweckmäßig ist, wenn parallel zur Kegelstumpffeder eine elastische Anschlagvorrichiung vorgesehen ist. Bei der Entlastung der Vorrichtung wird damit verhindert, daß sich die beiden Bauteile zisveit voneinander entfernen können, ohne daß im Endbereich _ des maximal möglichen Wegs ein harter Stoß auftreten würde, der sich dann einstellen

würde, wollte man den Anschlag starr ausbilden.

Vorteilhaft ist, wenn eine dritte Metallgewebe-Vorrichtung zwischen den Anschlägen der Anschlagvorrichtung Hegt. Auch hierdurch kann man die Abriebfestigkeit und die Wärmebeständigkeit sowie die guten Dämpfungseigenschaften der Metalldraht- Gewebe-IkTssen ausnutzen.

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Günstig Ist, wenn die dritte Metalldraht-Gewebekissenvorrichtung koaxial zum Stab liegt und die der zweiten Metalldraht-Gewebekissenvorrichtung abgewandte Seile des Käfigs als der eine Anschlag dient, während eine am freien Ende des Stabs angebrachte Scheibe als der andere Anschlag dient. Es wäre ansich möglich, die Ansdaiegvornchtong neben der Kegelstumpffeder vorzusehen. Auf die angegebene Weise erspart man sich jedoch eine Sonderkonstruktion und kann die ohnehin vorhandenen Teile auch zu Aufgaben der Anschlagbegrenzung heranziehen. Man erhält so eine kompakte Baueinheit, die sowohl in zwei Richtungen steif als auch in einer Richtung nachgiebig ist, in der einen Richtung dämpft und in der gleichen Richtung auch noch einen dämpfenden Anschlag hat.

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Förderlich ist, wenn der eine Anschlag mit dem ihm benachbarten Bauteil fluchtet. Hierdurch kann man erheblich an Bauhöhe sparen und die gesamte Anschlagvorrichtung in den anderen Bauteil, der zum Beispiel ein Fahrgestell sdin kann, hinein verlagern.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Maßstab 1 : 1 hervor. In der Zeichnung zeigen:
F ig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Stoßdämpfers,

eingespannt zwischen zwei Bauteile,

Fig. 2 eine teilweise Draufsicht auf den Stoßdämpfer,

Fig. 3 ein Schaubild.

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£ΐη erstes BauJeil 11, zum Beispiel ein Fahrerhaus, hat eine Unterseite 12. Ein zweites Bauteil 13 hat eine Oberseite 14 und kann zum Beispiel ein Teil eines Fahrgestells sein. Das Bauteil 13 hat eine kreisrunde Ausnehmung 16. Zwischen beiden Bauteilen 11, 13 ist ein Dämpfer Ϊ7 mit einer Vorlast von 270 kg eingespannt. Sein

EiRfederunasweg bei dieser Lost beiröat etwa 150 irm. Eine Kegelstumpffeder 18 hat Windungen 19 mit rechteckigem Querschnitt. Die innerste Windung sitzt auf einer eine Stufe aufweisenden Stuhlplatte 21, die ringförmig ausgebildet ist und koaxial zur Kegelstumpffeder 18 Hegt. Eine «niere Stützplafäe 22 weist vier Befestigungslöcher 23 auf, die von nicht dargestellten, in den Bauteil 13 hineingeschraubte Schrauben durchquert werden, die somit die untere Stützplatte 22 fest am Bauteil 13 halten. Zur Versteifung weist die untere Stützplafte 22 einen hochgebördelten Rand 24 auf. An dar Stützpiatte 22 sind sechs Winkel 26 angeschweißt, die auf einem Radius sitzen, "^) der kleiner ist als der Radius, den die äußerste Windung 19 einnehmen würde. Die

äußerste Windung 19 wird auf einen etwas kleineren Durchmesser gebracht, in den

Raum zwischen den Winkeln 26 eingesetzt und freigegeben, so daß sie sich zwischen

te den Winkeln 26 verspannt, mit diesen jedoch nicht starr verbunden ist. Koaxial zu*

Kegelstumpffeder 18 ist in der Stützplatte 22 ein kreisförmiges Loch 25 vorgesehen.

% Koaxial zur Kegelstumpffeder 18 liegt außerdem ein Käfig 27, der die Gestalt eines

U Topfs hat, dessen Rand 28 fest mit der Stützplatte 22 verschweißt ist und dessen Boden

29 ein zur Kegelstumpffeder 18 kooxiales Loch 31 aufweist. In die obere Stützplatte

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ist eine mit ihr oben fluchtend endende Hülse 32 eingebördelt, die ebenfalls koaxial zur Kegelstumpffeder 18 liegt und nach unten ein Stück über die untere StUtzplatte hinausragt und an ihrem dortigen freien Ende eine angebördelte Scheibe 33 trägt.

Innerhalb des Käfigs 27 sind in einem äußeren Bereich zwei ringförmige, recht steife MetalIdraht-Gewebekissenhälften 34 und 36 stramm eingebracht. Sie sind zusammen gerade so hoch, wie der Käfig 27. Auf einem inneren Bereich folgt ein weniger steifes, einstückiges Metalldraht-Gewebekissen 37, dessen Innenseite an der Hülse 32 anliegt. Nach oben wird der Käfig 27 durch den Boden 29 und nach unten durch einen entsprechenden Bereich der unteren Stützplatte 22 abgeschlossen.

Zwischen dem Boden 29 und der oberen Stützplatte 21 befinden sich drei weitere Metalldraht-Gewebekissen 39, 38 und 41, die den gegebenen Raum der Hehe nach ganz ausfüllen und sich vollständig auf der Stützplatte 21 und dem Boden 29 abstützen können. Ein weiteres Metalldraht-Gewebekissen 42 , das ebenso wie die Metalldraht-Gewebe 37, 38, 39 weniger steif ist, d. h„ weniger stark gepresst wurde bei seiner Herstellung, befindet sich auf der Scheibe 33 und hat Im Normalzustand einen Abstand von der unteren Stützplatte 22„

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Die Hülse 32 wird von einem Schraubenbolzen 43 durchquert, dessen oberes Ende im Bauteil 11 verankert ist und dessen unteres Ende eine Tragscheibe 44 und eine Mutter 45 trägt.

Im Betrieb zeigt der Dämpfer 17 die aus der Fig. 3 ersichtlichen Eigenschaften. Im Bereich des Arbeitspunkts 46 verläuft die Kennlinie 47 relativ horizontal, so daß sich dort die Eigenfrequenz wenig ändert. Links davon erhält man einen erwünschten stetigen Übergang dann, wenn das Metalldraht-Gewebekissen 42 anfängt, bei Entlastung an der Unterseite der Stützplatte 22 anzuliegen. Der rechts vom Arbeitspunkt 46 stark ansteigende Bereich gibt die Tätigkeit der Metalldraht-Gewebekissen 38,39 und 41 wieder, die umso progressiver wirken, je mehr sie zusammengedrängt werden. Der beschriebene Dämpfer hat eine Resonanzfrequenz von 2 Hz bei einer Steifigkeit von 32 kp cm bei einem Hub von - 5 mm. Die maximale Wegamplitude ist - 15 mm. Die Bauhöhe bei einer Nennlast von 270 kg ist 110 mm.

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   SCHUTZANSPRÜCHE

   Vorrichtung mit einer mehrere Windungen mit Rechteckquerschmtr aufweisenden Kegelstumpffeder, deren eines Ende mit einem von zwei Bauteilen verspannt ist und auf deren anderem Ende sich das zweite Bauteil abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem der beiden Bauteile (11) ein zur Kegelstumpffeder (18) koaxialer Stab (32) verbunden ist, und daß mit dem anderen Bauteil (13) ein koaxialer Käfig (27) verbunden ist, zwischen dessen Innenwand und dem Stab (32) ein elastisches Medium (34,36,37) eingebracht ist, das senkrecht zur Längsachse des Stabs (32) steif ist.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Medium eine Metalldrahf-Gewebekissenvorrichtung (34,36,37) ist.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalldraht-Gewebekissenvorrichtung (34,36,37) ein koaxial und außen liegendes

   j Kissen (34,36) und ein angrenzendes koaxial und innen liegendes weniger

   steifes Kissen (37) umfaßt, das am Stab (32) anliegt.

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   Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,, daß dos steife Kissen (34,36) zwei übereinander angeordnete Kissenhälften (34,36) hat.

   Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Kegelstumpffeder (18) «Tne Dämpfungsvorrichtung (38,39,41) vorgesehen ist,

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   Vorrichtung nach Arepruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung (38,39,41) eine zweite Metalldraht-Gewebekissenvorrichtung ist, die koaxial zum Stab (32) in der Kegelstumpffeder (18) angeordnet ist und sich einerseits am einen (11) und andererseits am anderen (13) Bauteil abstützt.

   7.

   Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Abstützung das Käfig (27) ist und daß der Außendurchmesser der zweiten MetaHdraht-Gewebekissenvorrichtung (38,39,41) und des Käfigs (27) etwa gleich groß und wenig kleiner als der Innendurchmesser der innersten Windung (19) der Kegelstumpffeder (18) ist.

   8.

   Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (32) eine runde Hülse ist.

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   9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß parallel zur Kegelstumpf feder (18) eine elastische Anschlagvorrichtung (44,33,42,22) vorgesehen ist.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Metalldraht-Gewebekissenvorrichtung (42) zwischen den Anschläge (22,33,44) der Anschlagvorrichtung (44,33,42,22) liegt.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Metalldraht-Gewebekissenvorrichtung (42) koaxial zum Stab (32) liegt und die der zweiten Metalldraht-Gewebekissenvorrichtung (38,39,41) abgewandte Seite des Käfigs (27) als der eine Anschlag dient, während eine am freien Ende des Stabs angebrachte Scheibe (33,44) als der andei Anschlag dient.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Anschlag (22) mit dem Ihm benachbarten Bauteil (13) fluchtet.

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