DE69833544T2

DE69833544T2 - Mehrteilige gummifeder

Info

Publication number: DE69833544T2
Application number: DE69833544T
Authority: DE
Inventors: G. David Chesterton ANDERSON
Original assignee: Miner Enterprises Inc
Current assignee: Miner Enterprises Inc
Priority date: 1997-04-11
Filing date: 1998-03-17
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2018-03-18
Also published as: EP0974024B1; DE69833544D1; CA2285068C; EP0974024A1; WO1998046930A1; ATE318388T1; EP0974024A4; US5868384A; AU6560298A; CA2285068A1; AU724888B2

Description

Gebiet der Efrindung
Die Erfindung betrifft allgemein Elastomerkompressionsfedern und insbesondere eine Verbundelastomerfeder zur Aufnahme von Kräften zwischen zwei Massen, so beispielsweise zwischen zwei Eisenbahnwaggons.
Hintergrund der Erfindung
Die Verwendung eines Elastomermaterials bei Kompressionsfedern ist gemeinhin bekannt. Gemäß der Offenbarung in dem am 5. April 1980 an den Anmelder der vorliegenden Anmeldung erteilten US-Patent 4,198,037 und dem am 28. Januar 1986 an den Anmelder der vorliegenden Anmeldung erteilten US-Patent 4,566,678 ist ein nützliches thermoplastisches Elastomer ein Kopolyesterpolymerelastomer, wie es beispielsweise von der Firma E. I. duPont de Nemours & Co. aus Wilmington, Delaware unter der Handelsbezeichnung HYTREL vertrieben wird. In den genannten Patenten wird ausgeführt, dass HYTREL aus drei Bestandteilen besteht, nämlich aus Dimethylterephthalat, aus Polyglykolen wie beispielweise Polytetramethylenetherglykol, Polyethylenetherglykol oder Polypropylenetherglykol sowie aus kurzkettigen Diolen wie beispielsweise Butandiol und Ethylenglykol.
Üblicherweise weist diese Art von Polymerelastomermaterial inhärente physikalische Eigenschaften auf, die es für eine Verwendung als Druckfeder beziehungsweise Kompressionsfeder ungeeignet machen. Gleichwohl beschreiben die vorgenannten Patente ein Verfahren, durch das das Kopolyesterpolymerelastomermaterial in ein Kompressionsfedermaterial umgewandelt werden kann. Im Allgemeinen umfasst das Verfahren das Einwirken einer Kompressionskraft auf einen Körper aus dem genannten Material, wobei die Kraft den Körper in axialer Richtung in einem Ausmaß komprimiert, das größer als 30% der ursprünglichen axialen Länge ist. Das Patent US 4,566,678 stellt auf eine Verbesserung ab, bei der eine Hohlfeder ausgebildet wird, um die HYTREL zueigenen Eigenschaften mit Blick auf den Druckverformungsrest beziehungsweise Kompressionsrest zu überwinden. Das Vorsehen eines zentralen Kernes beziehungsweise einer zentralen Öffnung verbessert, so hat man herausgefunden, die Eigenschaften der Feder und er weitert den Anwendungsbereich, in dem eine derartige Feder verwendet werden kann. Durch Variieren der Form und Größe des Hohlkernes können Elastomerfedern mit verschiedenen Federraten hergestellt werden, die auf Belastungen und Biegungen abgestimmt sind, die bei bestimmten Federanwendungen auftreten.
Ungeachtet der genannten Verbesserungen besteht weiterhin die Notwendigkeit der Verbesserung der Eigenschaften von Elastomerkompressionsfedern durch Verbesserung von deren Energieabsorption bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung erwünschter funktioneller Eigenschaften hiervon. Üblicherweise weisen Elastomerfedern Weg-Biegungs-Kurven auf, die in Abhängigkeit von dem Material und der Ausgestaltung der Feder variieren. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Beschreibung bezeichnet der Begriff „steif' jene Abschnitte der Kraft-Biegungs-Kurve, die eine vergleichsweise steile Steigung nach oben aufweisen, womit eine vergleichsweise hohe Federrate einhergeht. Unabhängig davon, ob die Kurve mit konstanter oder im Allgemeinen ansteigender Rate ansteigt, ist eine derartige Steigung für einen progressiv zunehmenden Widerstand gegenüber einer Kompressionsverformung kennzeichnend. Der Begriff „weich" bezeichnet hingegen diejenigen Abschnitte der Kraft-Biegungs-Kurve, die eine vergleichsweise gemäßigte Steigung aufweisen, und ist für eine im Vergleich niedrigere Federrate kennzeichnend, und zwar unabhängig davon, ob die Steigung konstant, zunehmend oder abnehmend ist.
Die Druckschrift US-A-4,566,678 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern, die dadurch gebildet werden, dass ein Block aus thermoplastischem Elastomermaterial mit vorbestimmter anfänglicher axialer Höhe hergestellt wird, und der Block mit einer vorbestimmten axialen Kernöffnung versehen wird. Auf den Block wirkt eine axiale Kraft ein, die ausreichend ist, um den Block in merklichem Ausmaß zu komprimieren, damit die freie Höhe des Blockes verringert wird, und damit die Kernöffnung quer nach außen erweitert wird, wodurch Seitenwände für den Hohlkörper festgelegt werden. Die axiale Kraft wird sodann abgestellt, woraufhin der Hohlkörper für eine Verwendung als Kompressionsfeder oder als andere nutzbringende Vorrichtung präpariert wird. Die Druckschrift US-A-4,566,768 offenbart die Merkmale des Oberbegriffes der beigefügten unabhängigen Ansprüche.
Die Druckschrift US-A-4,673,314 offenbart einen Knickfender mit einem zylindrischen Körper, der aus wenigstens zwei gummiartigen elastischen Materialien gussgeformt ist, die sich bezüglich ihres Elastizitätsmoduls unterscheiden. Die Druckschrift US-A- 4,673,314 offenbart die Merkmale des Oberbegriffes von Anspruch 17 der beigefügten Ansprüche.
Zusammenfassung der Erfindung
Eingedenk des Vorgesagten und entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundelastomerfeder vorgesehen, die eine größere Energieabsorption bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung erwünschter funktioneller Eigenschaften aufweist. Die Feder besteht aus einem ersten Element eines Elastomermaterials mit einer ersten Durometerhärte und einem zweiten Element eines Elastomermaterials mit einer von der Durometerhärte des ersten Elementes verschiedenen zweiten Durometerhärte. Das zweite Element weist eine vorbestimmte anfängliche Form auf, die zu dem ersten Element komplementär ist. Das zweite Element wird angrenzend an das erste Element in Umgebendbeziehung um das erste Element herum angeordnet. Anschließend wirkt auf das Vorformlingsverbundfederelement eine Kraft ein, die ausreichend ist, um das erste Element und das zweite Element gleichzeitig zu komprimieren, wodurch die Form des ersten Elementes und des zweiten Elementes derart verändert werden, dass die Gestalt des ersten Elementes und des zweiten Elementes im Vergleich zu ihren jeweiligen vorbestimmten Anfangsformen dauerhaft verändert ist. Die auf das erste Element und das zweite Element einwirkende Kraft wird anschließend abgestellt.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das erste Element vor der Kompression ein zylindrischer innerer Block, während das zweite Element als ringförmige äußere Schicht ausgestaltet ist, die mittels eines Gussformungsvorganges auf den inneren Block auflaminiert ist. Vorzugsweise umgibt die äußere Schicht die radiale Oberfläche des inneren Blockes vollständig und weist eine Dicke auf, die zwischen ungefähr 5% und 35% des Außendurchmessers des Vorformlingsverbundfederelementes liegt. Vorzugsweise sind der innere Block und die äußere Schicht zudem beide aus Kopolyesterpolymerelastomermaterial. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Durometerhärte des inneren Blockes kleiner als die Durometerhärte der äußeren Schicht. Daher weist der innere Block bei Einwirken einer Kraft hierauf eine größere Rückfederungsneigung als die steifere äußere Schicht auf.
Vorzugsweise weist der innere Block eine anfängliche zylindrische Kernöffnung auf, die sich axial durch ihn hindurch erstreckt. Bei Einwirken der axialen Anfangskraft erweitert sich die Gestalt der anfänglichen Kernöffnung dauerhaft quer nach außen, wodurch ein Kompressionsfederelement bereitsteht.
Die vorliegende Erfindung zeigt unerwartete Ergebnisse und bringt merkliche Vorteile gegenüber anderen Elastomerfedern mit sich. Die äußere Schicht aus Elastomermaterial mit einer im Vergleich zu dem inneren Block anderen Durometerhärte ermöglicht eine größere Energieabsorption und setzt sich gleichzeitig einem übermäßigen Rückprall entgegen, wodurch erwünschte funktionelle Eigenschaften erhalten bleiben.
Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundelastomerfeder vorgesehen, umfassend das Bereitstellen eines ersten länglichen Elementes aus Elastomermaterial mit einer ersten Durometerhärte, wobei das erste Element eine eine axiale Länge einschließende vorgegebene Anfangsform aufweist. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das erste längliche Element ein Verhältnis zwischen der plastischen Verformung und der elastischen Verformung aufweist, das größer als 1,5 zu 1 ist; dass ein zweites längliches rohrförmiges Element aus Elastomermaterial mit einer von der ersten Durometerhärte verschiedenen zweiten Durometerhärte bereitgestellt wird, wobei das zweite Element ein Verhältnis zwischen der plastischen Verformung und der elastischen Verformung aufweist, das größer als 1,5 zu 1 ist, wobei das zweite Element eine eine axiale Länge einschließende vorgegebene Anfangsform aufweist, die zu dem ersten Element komplementär ist, und dafür ausgelegt ist, in Umgebendbeziehung um das erste Element herum angeordnet zu werden; dass zweite Element angrenzend an das erste Element in der Umgebendbeziehung angeordnet wird, um ein Vorformlingsverbundfederelement festzulegen; dass eine auf das Vorformlingsverbundfederelement wirkende Kraft angestellt wird, die ausreichend ist, um das erste Element und das zweite Element derart gleichzeitig zu stauchen, dass die jeweiligen Anfangsformen des ersten Elementes und des zweiten Elementes dauerhaft geändert werden; und dass die auf das Vorformlingsverbundfederelement wirkende Kraft abgestellt wird.
Entsprechend einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Verbundelastomerfeder mit einer Endform vorgesehen, umfassend ein erstes längliches Element aus Elastomermaterial mit einer ersten Durometerhärte und einer ersten Federrate sowie ein zweites längliches Element aus Elastomermaterial, das angrenzend an eine Seitenfläche des ersten Elementes und in Umfangsumgebendbeziehung relativ zu dieser angeordnet ist, wobei das zweite Element eine zweite Durometerhärte mit einer zweiten Federrate aufweist, und sich die zweite Durometerhärte von der ersten Durometerhärte unterscheidet. Die Verbundelastomerfeder zeichnet sich dadurch aus, dass das erste längliche Element ein Verhältnis zwischen der plastischen Verformung und der elastischen Verformung aufweist, das größer als 1,5 zu 1 ist, wobei das erste Element eine in wenigstens einer Richtung orientierte molekulare Struktur aufweist, wobei das zweite Element des Weiteren ein Verhältnis zwischen der plastischen Verformung und der elastischen Verformung, das größer als 1,5 zu 1 ist, sowie eine in wenigstens einer Richtung orientiere molekulare Struktur aufweist; wobei die Endform der Verbundelastomerfeder eine dritte Federrate innehat, die bei der Verwendung der Verbundelastomerfeder im Stauchmodus oder im Streckmodus als Ergebnis der relativ zueinander gegebenen Beziehung des ersten Elementes und des zweiten Elementes wirkt, wobei sich die dritte Federrate sowohl von der ersten Federrate wie auch von der zweiten Federrate unterscheidet.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen.
Die Verbundelastomerfeder der vorliegenden Erfindung kann bei zahlreichen Anwendungen, bei denen die Absorption von Energie eine Rolle spielt, von Nutzen sein. So kann die Verbundelastomerfeder beispielsweise in Zugkupplungen eingebaut sein, die bei Eisenbahnwaggons zur Absorption von Stößen während des Kuppelns oder zur Absorption anderer einwirkender physikalischer Kräfte, die gegebenenfalls zwischen Eisenbahnwaggons auftreten, verwendet werden. Die Feder kann zudem in Lagereinheiten zur Verwendung in einem gelenkigen Eisenbahnwaggon oder als Kombination von Federn mit den Reibungsschuhen in einem Federungs-/Stoßdämpfersystem für Eisenbahnwaggons verwendet werden. Die Feder kann darüber hinaus zu Zwecken ausgestaltet und verwendet werden, die über diejenigen industrieller Kompressionsfedern hinausgehen, so beispielsweise als Isolation und Vibrationsdämpfer, wie sie in Motormontageanwendungen Verwendung finden. Die Feder ist schließlich auch als Energieabsorptionsdämpfer oder Kissen in der Automobilindustrie oder auf anderen Gebieten von Nutzen.
Die vorliegende Erfindung nebst weiterer Ziele und Vorteile hiervon erschließt sich am besten bei Betrachtung der nachfolgenden Detailbeschreibung in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine strukturelle Vorderansicht eines zylindrischen inneren Blockes aus Kopolymerpolyesterelastomermaterial, wobei der innere Block zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Verbundelastomerteder verwendet werden kann.
2 ist eine strukturelle Frontquerschnittsansicht einer Vorformlingsverbundfeder vor dem Einwirken einer axialen Kompressionskraft, wobei ein zentraler axialer Kern in dem inneren Block und eine in dem inneren Block gussgeformte ringförmige äußere Schicht aus Elastomermaterial gezeigt sind.
3 ist eine strukturelle Frontquerschnittsansicht der Verbundfeder von 2 während des Vorganges, bei dem eine axiale Kompressionskraft auf die Verbundfeder einwirkt.
4 ist eine strukturelle Frontquerschnittsansicht der Verbundfeder von 3 nach Abstellen der auf die Verbundfeder einwirkenden axialen Kompressionskraft.
5 ist ein Kraft-Weg-Diagramm, das die Ergebnisse statischer Tests an einer ersten Elastomerfeder mit einer ersten Durometerhärte, an einer zweiten Feder mit einer zweiten Durometerhärte und an einer erfindungsgemäß hergestellten sowie die erste Durometerhärte und die zweite Durometerhärte aufweisenden Verbundfeder darstellt.
6 ist ein Kraft-Weg-Diagramm, das die Ergebnisse dynamischer Belastungen an den Federn von 5 zeigt.
7 bis 10 sind Kraft-Weg-Diagramme einzelner Bauteile der Federanordnungen von 1 bis 4.
12 ist eine strukturelle Teilquerschnittsansicht einer Reihe von Verbundfedern, die mittels Zwischenplatten untereinander verbunden und für die Verwendung in einem Federungssystem oder einer ähnlichen Anwendung vorgesehen sind.
13 ist eine Teilquerschnittsansicht eines alternativen Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung, die ohne zentrale Öffnung gezeigt ist.
14 ist eine strukturelle Frontquerschnittsansicht eines weiteren alternativen Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung, wobei eine Vorformlingsverbundfeder vor dem Einwirken einer axialen Kompressionskraft gezeigt ist, und wobei ein zentraler axialer Kern in dem inneren Block und mehrere in dem inneren Block gussgeformte äußere Schichten aus Elastomermaterial dargestellt sind.
15 ist eine strukturelle Querschnittsansicht der Verbundfeder von 14 in deren anfänglicher Anordnung in einer Kompressionsvorrichtung.
16 ist eine strukturelle Frontquerschnittsansicht der Verbundfeder von 14 während des Vorganges, bei dem eine axiale Kompressionskraft auf die Verbundfeder einwirkt.
17 ist eine strukturelle Teilquerschnittsansicht einer Reihe von Verbundfedern, die nach Abstellen der axialen Kompressionskraft dargestellt sind, die mittels gussgeformter Flansche untereinander verbunden und für ein Federungssystem oder eine ähnliche Anwendung vorgesehen sind.
18 ist eine strukturelle Frontquerschnittsansicht eines weiteren alternativen Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung, wobei eine Vorformlingsverbundfeder vor Einwirken einer axialen Kompressionskraft gezeigt ist, und wobei ein zentraler axialer Kern in dem inneren Block und eine Mehrzahl sich von einer äußeren Schicht radial nach außen erstreckender Flansche gezeigt sind.
19 ist eine strukturelle Frontquerschnittsansicht eines weiteren alternativen Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung, wobei eine Vorformlingsverbundfeder vor Einwirken der axialen Kompressionskraft gezeigt ist, und wobei ein zentraler axialer Kern in dem inneren Block und eine Mehrzahl sich von einer äußeren Schicht radial nach außen erstreckender Entlastungskerben gezeigt sind.
Detailbeschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispieles beziehungsweise der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Eingedenk dessen, dass die vorliegende Erfindung durch verschiedene Ausführungsbeispiele verwirklicht werden kann, sind in der Zeichnung sowie in der nachstehenden Beschreibung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter der Maßgabe darge stellt, dass die vorliegende Offenbarung als Niederlegung beispielhafter Umsetzungen der Erfindung betrachtet werden soll, die keinerlei Beschränkung der Erfindung auf das jeweils dargestellte Ausführungsbeispiel beinhalten.
In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Ansichten jeweils gleiche Bestandteile. In 1 ist ein innerer Block 10 aus Elastomermaterial gezeigt. Der Block 10 ist vorzugsweise zylindrisch und weist eine zentrale Kernöffnung 12 auf, die sich axial hierdurch von einer oberen Endwand 14 zu einer unteren Endwand 16 erstreckt. Der Block 10 besteht aus einem Elastomermaterial mit Zugfestigkeitseigenschaft dergestalt, dass das Verhältnis zwischen der plastischen Verformung und der elastischen Verformung größer als 1,5 zu 1 ist. Ein derartiges Elastomer ist das Kopolyesterpolymerelastomer, das von der Firma E. I. duPont de Nemours unter der Handelsbezeichnung HYTREL hergestellt und vertrieben wird. Dieses Elastomer ist vergleichsweise träge und haltbar, und es ist sogar bei Herstellung vergleichsweise dünner Querschnitte nicht reiß- oder bruchanfällig. Vorzugsweise besteht der innere Block 10 aus der 55556er HYTREL-Verbindung der Firma duPont, da diese Verbindung vergleichsweise weich ist, um einen Widerstand gegenüber einem anfänglichen Druckverformungsrest beziehungsweise Kompressionsrest bereitzustellen, wodurch die elastischen Eigenschaften im Einsatz verbessert werden. Üblicherweise wird das ausgewählte Elastomer in Pelletform erworben und in eine Gussform gespritzt oder extrudiert, aus der der innere Block 10 gebildet wird. Verschiedene Kunststoffgussformungstechniken, so beispielsweise Schmelzgießen, Spritzgießen, Drehgießen und dergleichen mehr, können bei der Herstellung des inneren Blockes 10 zum Einsatz kommen. Die zentrale Kernöffnung 12 kann zudem als Teil eines Gussformungsvorganges geformt werden. Alternativ kann eine zentrale Kernöffnung 12 durch einen festen Block 10 gebohrt werden. Wie in 1 dargestellt ist, weist der innere Block 10 eine äußere seitliche oder radiale Oberfläche 18 und eine anfängliche axiale Länge auf, die als Abstand zwischen der oberen Endwand 14 und der unteren Endwand 16 festgelegt ist.
Der nächste Schritt des genannten Verfahrens besteht in der Aushärtung des inneren Blockes 10. Die Aushärtzeit kann für bestimmte Anwendungen bis zu etwa 180 Stunden betragen. Nach Durchführung des Aushärtens für eine gewünschte Zeitspanne wird der innere Block 10 in eine (nicht gezeigte) Gussform verbracht, woraufhin eine ringförmige Hülse 20 aus einem Elastomermaterial um die äußere radiale Oberfläche 18 des inneren Blockes 10 herum gussgeformt wird. Vorzugsweise umgibt die Hülse 20 die radiale Oberfläche 18 des inneren Blocks 10 vollständig und weist eine anfängliche axiale Länge auf, die im Wesentlichen dieselbe wie die anfängliche axiale Länge des zylindrischen Blockes 10 ist. Das fertige Erzeugnis ist ein zylindrisch geformter Verbundvorformling 22, der in 2 dargestellt ist. Vorzugsweise besteht die Hülse 20 aus der 7246er HYTREL-Verbindung von duPont, da diese Verbindung vergleichsweise hart ist, wodurch der Widerstand gegenüber einer Biegung des Verbundvorformlings 22 vergrößert wird. Entsprechend einem Verfahren kann der Verbundvorformling 22 anschließend in gewünschtem Umfang ausgehärtet werden, um unerwünschte Restverformungen zu beseitigen, und um die kristalline Struktur des Materials zu verbessern.
Es ist einsichtig, dass andere geläufige Herstellungstechniken zum Einsatz kommen können, um die Hülse 20 um den inneren Block 10 herum anzuordnen. Darüber hinaus kann die Hülse 20 gegebenenfalls an dem inneren Block angeklebt oder auf andere Weise gesichert werden.
Vorzugsweise macht die Dicke der Hülse 20 weniger als 15% des Außendurchmessers des Verbundvorformlings 22 aus, wobei jedoch, so hat man herausgefunden, ein Bereich zwischen ungefähr 5% und 35% für zufriedenstellende Ergebnisse ebenfalls ausreichend ist. Einem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet erschließt sich, dass die Betriebskennwerte der erfindungsgemäßen Verbundfeder dadurch variiert werden können, dass Form und Größe des inneren Blocks 10, der Kernöffnung 12 und der ringförmigen Hülse 20 verändert werden. Wünscht man beispielsweise eine weichere Feder mit einer höheren Federbiegungsrate pro Belastungseinheit, so kann beispielsweise die Größe der Kernöffnung 12 vergrößert werden, oder es kann die Dicke der Hülse 20 verringert werden, oder es kann beides vorgenommen werden. Die Form des Verbundvorformlings 22 kann ebenfalls variiert werden, damit sie zu bestimmten Anwendungen passt. Der Verbundvorformling 22 kann beispielsweise einen zylindrischen, ovalen, rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweisen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Querformen des inneren Blocks 10, der Kernöffnung 12 und der äußeren Hülse 20 ähnlich und koaxial, weshalb die Symmetrie des Verbundvorformlings 22 gewahrt ist.
Der Verbundvorformling 22 kann jedoch nicht als Kompressionsfeder verwendet werden, bevor nicht weitere Herstellungsschritte durchgeführt worden sind. Dies ist vornehmlich der Tatsache geschuldet, dass HYTREL und ähnliche Elastomere bei einer anfänglichen Kompression von mehr als 20% einen Kompressionsrest aufweisen und deshalb nicht wieder ihre ursprüngliche Länge annehmen. Die Kompressionskennwerte des Elastomers können durch eine anfängliche Kompression über etwa 30% hinaus überwunden werden. Jenseits dieses Kompressionsgrades tritt eine Orientierung der Molekülstruktur auf.
Bei der Herstellung der vorliegenden Erfindung wird, wie in 2 gezeigt ist, der Verbundvorformling 22 derart hergestellt, dass er eine vorbestimmte Gussformungshöhe MH aufweist. Der Verbundvorformling 22 mit der vorbestimmten Gussformungshöhe MH wird anschließend in eine geeignete Kompressionsvorrichtung, so beispielsweise eine Presse 44 (15 und 16), eingelegt, in der er um wenigstens 30% seiner axialen Länge auf eine Festhöhe SH, siehe 3, komprimiert wird. Es ist einsichtig, dass der Umfang der auf den Vorformling einwirkenden Kompression von der Endanwendung der Feder abhängt. Wird die nach unten wirkende Kraft der Presse 44 abgestellt, so steht eine Verbundkompressionsfeder 26 bereit, die wieder eine freie oder installierte Höhe FH, wie in 4 dargestellt, annimmt beziehungsweise sich zu dieser zurückbegibt. Augenscheinlich ist die freie Höhe FH der Kompressionsfeder 26 von der vorgegebenen Gussformungshöhe MH des Verbundvorformlings verschieden. Wie dargestellt ist, wurde der zylindrische Verbundvorformling 22 in einen kreisförmigen oder torischen Abschnitt 28 rückgeformt. Nach dem Bildungsschritt und der teilweisen Rückformung ist die sich ergebende Kompressionsfeder 26 vergleichsweise frei von Kompressionsrestproblemen und nimmt bei nachfolgenden Kompressionen (Weg) im Allgemeinen wieder die in 4 dargestellte freie Höhe FH an.
Die jeweiligen Federeigenschaften der vorliegenden Erfindung sind das Ergebnis der Ausgestaltung der Elemente, die den Verbundvorformling bilden, wie auch der gegenseitigen Abstimmung der verschiedenen (Durometer-)Härten der eingesetzten Elastomere. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist, wie im Stand der Technik bekannt ist, der weiche innere Block 10 die Neigung auf, bei einer Kompression keine Energie aufzunehmen und keine elastische Rückbewegung auszuführen. Während die steife äußere Hülse 20 bei einer Kompression ebenfalls einen Widerstand gegenüber der Energie zeigt, führt sie eine erheblich geringere elastische Rückbewegung als der innere Block 10 aus. Dies bedeutet, dass bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die steife äußere Hülse 20 dazu neigt, bei Abstellen der äußeren Kraft den Rückfederungseigenschaften des inneren Blockes zu widerstehen.
Diese Eigenschaften sind in den Kraft-Biegungs-Kurven von 5 und 6 dargestellt. Die Vertikalachsen, an denen die Kurven aufgetragen sind, stellen die auf die Feder einwirkende axiale Kraft in kN (1000 pounds) dar. Die Horizontalachsen stellen die aus der einwirkenden Kraft folgende axiale Versetzung der Feder in cm (Inch) dar. Wie in 5 gezeigt ist, stellen die drei Kraft-Biequngs-Kurven die Eigenschaften der drei Federn S1, S2 und S3 bei statischer Belastung nach dem zweiten Schließen dar, wobei jede Feder eine andere Kraft-Weg-Kurve aufweist. Bei jedem Beispiel bestehen die Federn S1, S2 und S3 aus einem Block eines Kopolyesterpolymerelastomermaterials mit einem Außendurchmesser von etwa 14,73 cm (5,80 Inch). Jede der Federn S1, S2 und S3 weist in diesem Beispiel zudem einen Hohlkern auf, der einen Innendurchmesser von etwa 6,35 cm (2,50 Inch) aufweist. Die Schritte zur Bildung der drei Federn waren in diesem Beispiel dieselben. Dies bedeutet, dass man bei allen drei Federn S1, S2 und S3 von einer Gussformungshöhe MH von 13,89 cm (5,47 Inch) ausging. Die Federn wurden anschließend auf eine feste Höhe SA von 5,64 cm (2,22 Inch) komprimiert. Bei dieser speziellen Anwendung wird die Feder, so beispielsweise die Feder S1, nicht auf eine Höhe komprimiert, die geringer als 5,64 cm (2,22 Inch) ist. Aus diesem Grunde wurde während der Herstellung jeder Vorformling auf die gleiche Weise komprimiert, jedoch nur so weit, dass sich eine für die jeweilige Anwendung geeignete Feder ergab.
Die Leistungseigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten Verbundfeder S1 sind in 5 gezeigt. Die Verbundfeder S1 weist einen inneren Block aus einem 5556er Durometerelastomermaterial, siehe oben, und eine äußere Hülse aus dem vorgenannten 7246er Durometerelastomermaterial auf. Die Wanddicke der Hülse liegt bei ungefähr 19,36 cm (0,76 Inch).
Auf ähnliche Weise sind die Leistungseigenschaften der „weichen" Feder S2 mit im Vergleich zu der Feder S1 identischen Abmessungen in 5 dargestellt, wobei diese Feder jedoch lediglich aus dem vorgenannten 5556er Durometermaterial besteht.
Die Leistungseigenschaften der dritten Feder S3, die die Eigenschaften einer „harten" Feder verkörpert, sind ebenfalls in 5 schematisch dargestellt. Die Feder S3 weist zu S1 und S2 identische Abmessungen auf, ist jedoch nur aus dem vorgenannten 7246er Durometermaterial geformt.
Zur Vertiefung des Verständnisses der Information von 5 sollte beachtet werden, dass ungeachtet der Tatsache, dass alle drei Federn S1, S2 und S3 von derselben Gussformungshöhe MH (das heißt mit denselben Abmessungen des Vorformlings) ausgehen und auf dieselbe Festhöhe SA komprimiert werden, die freie Höhe FH einer jeden Feder verschieden ist. Bei dem dargestellten Beispiel weist die Feder S3 eine freie Höhe FH von ungefähr 8,30 cm (3,27 Inch) auf, während die Feder S2 eine freie Höhe FH von ungefähr 10,29 cm (4,05 Inch) aufweist. Dies ist zu erwarten, da weichere Elastomere im Vergleich zu harten Elastomeren näher zu ihrer ursprünglichen Gussformungshöhe zurückkehren. Die Feder S1 weist eine freie Höhe FH auf ungefähr 11,48 cm (4,52 Inch) auf.
Ein Kennwert von Kompressionsfedern ist die Effektivfederwirkung. Dieses Wert kann gemessen werden, indem der verfügbare Weg durch die vorbestimmte Festhöhe SH der Elastomerfeder geteilt wird. Die Verbundfeder S1, die entsprechend der technischen Lehre der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, zeigt überraschende Ergebnisse. Im Vergleich zu den festen Elastomerfedern S2 und S3 weist, wie in 11 dargestellt ist, die der Verbundfeder 1 zugeordnete Kurve die beste Leistung auf, da der mit Blick auf das „zweite Schließen" verfügbare Weg etwa dem Doppelten des mit Blick auf das „zweite Schließen" verfügbaren Weges der harten Feder S3 entspricht und dem zweiten Schließen der weichen Feder S2 ähnlich ist. Wie in 5 gezeigt ist, weist die Feder S1 einen verfügbaren Weg von 5,84 cm (2,30 Inch) auf, weshalb diese Feder den Erwartungen mehr entspricht, als man es aus einer Analyse der Eigenschaften der Feder S2 (verfügbarer Weg von 4,64 cm (1,83 Inch)) und S3 (verfügbarer Weg von 2,67 cm (1,05 Inch)) hätte voraussagen können. Daher hat die Verbundfeder eine erheblich größere „Effektivfederwirkung", was die Absorption erleichtert, ohne dass sich dies negativ auf den verfügbaren Weg auswirken würde.
Ein weiterer Messkennwert im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist die Absorption, das heißt diejenige Energiemenge, die von der Feder gehalten und bei Federentlastung nicht als elastische Energie zurückgegeben wird. Diese wird, wie in 6 dargestellt ist, als W_a/W_e dargestellt, wobei W_e die zur Kompression der Feder notwendige Energie darstellt, während W_r (in dieser Beschreibung nicht verwendet) die von der Feder während der Entlastung zurückgegebene Energie darstellt. In einem typischen Kompressionsentlastungsdiagramm entspricht „W_e" der Fläche zwischen der oberen Kurve und der x-Achse. „W_r' entspricht der Fläche unterhalb der unteren (Rückkehr)Kurve und der x-Achse. „W_a" ist die Fläche zwischen den vorgenannten beiden Kurven (W_e – W_r).
Die drei Kraft-Biegungs-Kurven D1, D2 und D3 stellen, wie in 6 gezeigt ist, dieselben drei Federn S1, S2 beziehungsweise S3 dar, wie sie, siehe 5, bei einem dynamischen Zyklustest im kritischen Betriebsbereich von 8,9 kN bis 44,49 kN (2000 Ibs bis 10000 Ibs) getestet worden sind. Wie dargestellt ist, weist die Kurve D1 die höchste Energieabsorption (W_a/W_e) auf, da die Fläche innerhalb der Kurven am größten ist. Überraschenderweise liegt der Wert von „W_a/W_e" (D1) nicht zwischen den Werten von D2 und D3, sondern weist einen Wert auf, der beträchtlich größer als D2 und D3 ist. Aus diesem Grunde bewirkt die Verbundfeder der vorliegenden Erfindung eine Energieabsorption auf höherem Niveau, wobei dies mit der Aufrechterhaltung der gewünschten Kraft-Weg-Leistungsanforderungen verträglich ist. Daher bringt die Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung ein vorzügliches Erzeugnis für Federungs- und Stoßfängeranwendungen mit sich.
7 bis 11 sind Kraft-Weg-Kurven einzelner Bauteile der Verbundfeder von 4. Insbesondere wurden mehrere Verbundfedern, ähnlich der Kompressionsfeder 26 von 4, mit denselben Spezifikationen, das heißt der Gussformungshöhe MH und der Festhöhe FH, wie vorstehend beschrieben, hergestellt.
7 zeigt das Kraft-Weg-Diagramm einer Feder, die ähnlich der Feder S1 der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, bei der jedoch das 5556er Durometermaterial in der Mitte (das heißt der innere Block 10 in 4) gänzlich entfernt wurde, nachdem die Feder S1 hergestellt worden ist. Dies bedeutet, dass die Kraft-Weg-Kurve von 7 Leistungskennwerte nur des Hülsenabschnittes 20 zeigt, der aus dem vorgenannten 7246er Durometerelastomermaterial gebildet ist.
8 zeigt die Kraft-Weg-Kurve einer Hülse 20 aus dem 7246er Durometermaterial mit denselben Abmessungen wie in 2, die unter Anwendung der vorgenannten Spezifikationen hergestellt ist. Dies bedeutet, dass die Hülse aus dem 7246er Durometermaterial mit denselben Abmessungen wie vorher hergestellt, komprimiert und entlastet wurde, wobei die Leistungskennwerte der Hülse 20 für sich schematisch in 8 dargestellt sind.
9 stellt die Kraft-Weg-Kurve einer Feder dar, die ähnlich der Feder S1 der vorliegenden Erfindung gebildet ist, bei der jedoch das gesamte 7246er Durometermaterial der Hülse entfernt worden ist. Das bedeutet, 8 stellt schematisch ein Kraft-Weg-Diagramm eines für sich stehenden inneren Blocks dar.
10 zeigt das Kraft-Weg-Diagramm lediglich des inneren Blocks 10 aus dem 5556er Durometermaterial mit denselben Abmessungen wie in 2, der für sich unter An wendung der vorgenannten Spezifikationen hergestellt worden ist. Dies bedeutet, dass das 5556er Durometermaterial mit den vorgenannten Abmessungen gebildet, komprimiert und entlastet worden ist, wobei die Leistungseigenschaften jedes Materials für sich genommen schematisch in 10 dargestellt sind.
12 zeigt eine Mehrzahl erfindungsgemäßer Verbundkompressionsfedern, die mit Montageplatten ausgestattet und aneinander auf herkömmliche Weise angebracht sind, um eine Kompressionsfederanordnung 30 zu bilden. Die Federanordnung 30 kann beispielsweise in Puffern oder Zuggetrieben an Eisenbahnwaggons eingesetzt werden, um Stöße während des Kuppelns oder andere einwirkende physikalische Kräfte zu absorbieren, die gegebenenfalls zwischen Eisenbahnwaggons auftreten. Es können entsprechend der vorliegenden Erfindung verschiedene Arten von Federanordnungen unter Verwendung anderer Typen von Montageplatten, Flanschen oder anderen Vorrichtungen zur auf geeignete Weise erfolgenden Verbindung mehrerer Federn zum Einsatz kommen.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 13 gezeigt. Wie dort dargestellt ist, wird eine Verbundfeder 32 ohne einen zentralen Kern, wie dieser beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel vorliegt, hergestellt. Da die Feder 32 der vorbeschriebenen Feder 26 ähnlich ist, werden ähnliche Teile in 13 mit denselben Bezugszeichen wie in 1 bis 4 bezeichnet. Wie bereits bemerkt wurde, können Größe und Form des inneren Blockes 10 und der ringförmigen Hülse 20 in 13 verändert werden, damit sich die gewünschten Eigenschaften der Feder 32 ergeben.
Ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 14 gezeigt. Wie dort dargestellt ist, wird eine Verbundfeder 34 mit einem zentralen Kern 36 entsprechend dem Ausführungsbeispiel von 1 bis 3 hergestellt. Die Feder 34 umfasst mehrere Schichten oder Laminierungen 38 des Elastomermaterials mit unterschiedlicher Härte. Es kann eine beliebige Anzahl von Schichten gebildet werden, wobei zwei oder mehrere Schichten dieselbe Durometerhärte aufweisen. Zudem sind die Formen jeder Schicht komplementär und weisen kegelstumpfartig geformte Abschlussendabschnitte 40 auf. Anstatt dass wie in 12 getrennte Montageplatten zur Anwendung kommen, weist das Ausführungsbeispiel von 14 Flansche 42 auf, die sich von gegenüberliegenden Kanten 42 der äußeren Schicht 38 radial nach außen sowie zwischen diesen hindurch erstrecken.
15 zeigt, wie die Verbundfeder 34 anfänglich in eine Kompressionsvorrichtung 44 eingelegt ist, während 16 zeigt, wie auf die Verbundfeder 34 eine axiale Kompressionskraft einwirkt. 17 zeigt eine Reihe von Verbundfedern 34, nachdem die axiale Kompressionskraft abgestellt worden ist, wobei die Verbundfedern 34 mittels gussgeformter Flansche 42 verbunden sind, damit der Einsatz in einem Federungssystem oder einer ähnlichen Anwendung erfolgen kann.
18 zeigt einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei hier auf ein Verfahren zur Herstellung einer sich symmetrisch wölbenden Elastomerfeder 50 abgestellt wird. Ein einstückiges zylindrisches Element 52 aus einem Elastomermaterial wird, vorzugsweise in einem Gussformungsvorgang, mit einer Mehrzahl beabstandeter Flansche 54 gebildet, die sich radial hiervon nach außen erstrecken. Das zylindrische Element 52 weist eine vorbestimmte anfängliche axiale Länge auf, die mittels der Flansche 54 in Abschnitte 56 unterteilt ist. Vorzugsweise sind die Flansche 54 gleichmäßig beabstandet, sodass jeder Abschnitt 56 eine seitliche Oberfläche 58 mit einer anfänglichen Querform aufweist. Sodann wirkt eine axiale Kraft auf das zylindrische Element 52 ein, um dessen axiale Länge zu komprimieren, wodurch die Abschnitte 56 veranlasst werden, sich in im Wesentlichen gleichem Ausmaß gemäß Vorgabe durch die Flansche 54 nach außen zu wölben. Die auf das zylindrische Element 52 einwirkende axiale Kraft wird anschließend abgestellt, sodass sich die Formen der einzelnen Federabschnitte 56 ausgehend von ihren anfänglichen Querformen, wie gestrichelt in 13 gezeigt ist, dauerhaft quer erweitern. Vorzugsweise weist, wie in dem Ausführungsbeispiel von 18 gezeigt ist, ein inneres Element 60 aus einem Elastomermaterial eine vorbestimmte anfängliche Form auf, die zu dem zylindrischen Element 52 komplementär ist, und ist innerhalb eines Hohlraumes 62 angeordnet, der in dem zylindrischen Element 52 ausgebildet ist. Das Einwirken der Kraft veranlasst damit die entsprechenden Abschnitte 56 des inneren Elementes 60, sich mit den Abschnitten 56 des äußeren zylindrischen Elementes 52 nach außen zu wölben. Und die erwünschten Kraft-Weg-Eigenschaften, auf die vorstehend in Verbindung mit den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen eingegangen wurde, zu erhalten, weist das zylindrische Element 52 eine erste Durometerhärte auf, wohingegen das innere Element eine zweite Durometerhärte aufweist.
19 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Bildung der gleich beabstandeten Entlastungskerben 54 entlang des Umfanges des zylindrischen Elementes 52 dargestellt ist, um so die jeweiligen Abschnitte zu veranlassen, sich in Proportionalbeziehung nach außen zu wölben.
Es wird mithin eine verbesserte Kompressionsfeder aus einem Verbundelastomermaterial bereitgestellt, die die Energieabsorption vergrößert, während erwünschte funktionelle Eigenschaften beibehalten werden. Obwohl die vorliegende Erfindung in Kombination mit der Anwendung einer hierauf einwirkenden axialen Kompressionskraft beschrieben worden ist, erschließt sich einem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet unmittelbar, dass die technische Lehre der vorliegenden Erfindung gleichermaßen dann zur Anwendung kommen kann, wenn andere Kräfte als eine axiale Kompressionskraft auf die geformte Feder einwirken, so beispielsweise eine radial gerichtete Kraft, die radial zu der Mittellinie des Verbundvorformlings hin wirkt. Selbstredend gilt, dass das Vorhandensein einer anderen Kraft als der axialen Kompressionskraft zur Kompression des Vorformlings gleichermaßen im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung liegen soll.
Aus alledem ergibt sich, dass verschiedenartige Abwandlungen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne dass vom Gehalt und Sinn des neuartigen Konzeptes der vorliegenden Erfindung abgewichen würde. Es ist einsichtig, dass die vorliegende Offenbarung der Beschreibung beispielhafter Umsetzungen der Erfindung dient, wobei dies keine Beschränkung der Erfindung auf die jeweils beschriebenen Ausführungsbeispiele impliziert. Die Offenbarung soll alle diese Abwandlungen durch die beigefügten Ansprüche als im Schutzumfang der Ansprüche enthalten abdecken.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Verbundelastomerfeder (26), umfassend den Schritt: des Bereitstellens eines ersten länglichen Elementes (10) aus Elastomermaterial mit einer ersten Durometerhärte, wobei das erste Element (10) eine eine axiale Länge einschließende vorgegebene Anfangsform aufweist; gekennzeichnet durch: das Merkmal, dass das erste längliche Element (10) ein Verhältnis zwischen der plastischen Verformung und der elastischen Verformung aufweist, das größer als 1,5 zu 1 ist; das Bereitstellen eines zweiten länglichen rohrförmigen Elementes (20) aus Elastomermaterial mit einer von der ersten Durometerhärte verschiedenen zweiten Durometerhärte, wobei das zweite Element (20) ein Verhältnis zwischen der plastischen Verformung und der elastischen Verformung aufweist, das größer als 1,5 zu 1 ist, wobei das zweite Element (20) eine eine axiale Länge einschließende vorgegebene Anfangsform aufweist, die zu dem ersten Element (10) komplementär ist, und dafür ausgelegt ist, in Umgebendbeziehung um das erste Element (10) herum angeordnet zu werden; und das Anordnen des zweiten Elementes (20) angrenzend an das erste Element (10) in der Umgebendbeziehung, um ein Vorformlingsverbundfederelement (22) festzulegen; das Anstellen einer auf das Vorformlingsverbundfederelement (22) wirkenden Kraft, die ausreichend ist, um das erste Element (10) und das zweite Element (20) derart gleichzeitig zu stauchen, dass die jeweiligen Anfangsformen des ersten Elementes (10) und des zweiten Elementes (20) dauerhaft geändert werden; und das Abstellen der auf das Vorformlingsverbundfederelement (22) wirkenden Kraft.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend den Schritt des Bereitstellens eines dritten Elementes (38) aus Elastomermaterial, wobei das dritte Element (38) eine vorgegebene Anfangsform aufweist, die zu denjenigen des ersten Elementes (10) und des zweiten Elementes (20) komplementär ist, und dafür ausge legt ist, in Umfangsumgebendbeziehung um das zweite Element (20) herum angeordnet zu werden, wodurch das Anstellen der Kraft das erste Element (10), das zweite Element (20) und das dritte Element (38) derart gleichzeitig staucht, dass die vorgegebenen Anfangsformen des ersten Elementes (10), des zweiten Elementes (20) und des dritten Elementes (38) dauerhaft geändert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das erste Element (10) und das zweite Element (20) komplementäre kegelstumpfartig geformte Endabschnitte (40) aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend gussgeformte Flansche (43, 54), die integral mit gegenüberliegenden Enden des zweiten Elementes (20) ausgebildet sind und sich radial von diesen nach außen sowie zwischen diesen erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die axiale Anfangslänge des ersten Elementes (10) im Wesentlichen dieselbe wie die axiale Anfangslänge des zweiten Elementes (20) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Material des ersten Elementes (10) und das Material des zweiten Elementes (20) derart gewählt sind, dass die Verbundelastomerfeder (26) einen wesentlichen Teil der Formänderung des Vorformlingsverbundfederelementes (22) dauerhaft beibehält, nachdem der Schritt des Abstellens der auf das Verbundfederelement (22) wirkenden Kraft durchgeführt worden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Durometerhärte des ersten länglichen Elementes (10) kleiner als die Durometerhärte des zweiten länglichen Elementes (20) ist, weshalb das erste Element (10) bei Anstellen einer hierauf wirkenden Kraft eine größere Rückfederungsneigung als das zweite Element (20) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das zweite Element (20) des Vorformlingsverbundfederelementes (22) eine Außenschicht umfasst, die das erste Element (10) des Vorformlingsverbundfederelementes (22) umfänglich umgibt.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die von dem zweiten Element (20) gebildete Außenschicht eine Dicke in einem Bereich zwischen etwa 5% und etwa 35% eines Querschnittes des Vorformlingsverbundfederelementes (22) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das zweite Element (20) in einem Gussformungsvorgang in Umfangsbeziehung zu dem ersten Element (10) ausgebildet und angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die von dem zweiten Element (20) gebildete Außenschicht an dem ersten Element (10) angeklebt ist.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die vorgegebenen Anfangsformen des ersten Elementes (10) und des zweiten Elementes (20) im Wesentlichen zylindrisch sind, wobei das erste Element (10) eine Kernöffnung (12) aufweist, die sich hierdurch derart in im Allgemeinem koaxialer Beziehung zu der Längsachse des ersten Elementes (10) erstreckt, dass das erste Element (10) und das zweite Element (20) bei Stauchung durch die Kraft eine im Allgemeinen torische Form aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das erste Element (10) und das zweite Element (20) beide ein Kopolyesterelastomermaterial enthalten.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das erste Element (10) eine sich im Wesentlichen hierdurch erstreckende Anfangskernöffnung (12) aufweist, wobei das erste Element (10) und die Öffnung (12) gleichmäßig im Querschnitt senkrecht zu einer Mittelachse sind, und die Ausgestaltung der Anfangskernöffnung (12) bei Anstellen der Kraft dauerhaft quer nach außen gestreckt wird, um hierdurch ein Hohlstauchungsfederelement (22) bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem sich die Kernöffnung (12) gänzlich durch das erste Element (10) erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die axiale Kraft das erste Element (10) und das zweite Element (20) des Vorformlingsverbundfederelementes (22) auf etwa 30% der axialen Anfangslängen staucht.
Verbundelastomerfeder (26) mit einer Endform, umfassend: ein erstes längliches Element (10) aus Elastomermaterial mit einer ersten Durometerhärte und einer ersten Federrate sowie ein zweites längliches Element (20) aus Elastomermaterial, das angrenzend an eine Seitenfläche des ersten Elementes (10) und in Umfangsumgebendbeziehung relativ zu dieser angeordnet ist, wobei das zweite Element (20) eine zweite Durometerhärte mit einer zweiten Federrate aufweist, wobei sich die zweite Durometerhärte von der ersten Durometerhärte unterscheidet, dadurch gekennzeichnet, dass das erste längliche Element (10) ein Verhältnis zwischen der plastischen Verformung und der elastischen Verformung aufweist, das größer als 1,5 zu 1 ist, wobei das erste Element (10) eine in wenigstens einer Richtung orientierte molekulare Struktur aufweist, wobei das zweite Element (20) des Weiteren ein Verhältnis zwischen der plastischen Verformung und der elastischen Verformung, das größer als 1,5 zu 1 ist, sowie eine in wenigstens einer Richtung orientierte molekulare Struktur aufweist; wobei die Endform der Verbundelastomerteder (26) eine dritte Federrate innehat, die bei der Verwendung der Verbundelastomerfeder (26) im Stauchmodus oder im Streckmodus als Ergebnis der relativ zueinander gegebenen Beziehung des ersten Elementes (10) und des zweiten Elementes (20) wirkt, wobei sich die dritte Federrate sowohl von der ersten Federrate wie auch von der zweiten Federrate unterscheidet.
Feder nach Anspruch 17, des Weiteren umfassend ein drittes Element (38) aus Elastomermaterial, wobei das dritte Element (38) ein Verhältnis zwischen der plastischen Verformung und der elastischen Verformung, das größer als 1,5 zu 1 ist, sowie eine in wenigstens einer Richtung orientierte molekulare Struktur aufweist, wobei das dritte Element (38) in Angrenzend- und Umgebungsumfangsbeziehung relativ zu dem ersten Element (10) und dem zweiten Element (20) ausgestaltet ist, und wobei das dritte Element (38) darüber hinaus die dritte Federrate der Verbundelastomerfeder (26) bewirkt.
Feder (26) nach Anspruch 17, des Weiteren umfassend gussgeformte Flansche (43, 54), die sich von den gegenüberliegenden Enden des zweiten Elementes (20) radial nach außen sowie zwischen diesen erstrecken.
Feder (26) nach Anspruch 17, bei der das erste Element (10) eine axiale Länge aufweist, die im Wesentlichen dieselbe wie die axiale Länge des zweiten Elementes (20) ist.
Feder (26) nach Anspruch 17, bei der die erste Durometerhärte kleiner als die zweite Durometerhärte ist, weshalb das erste Element (10) aus einem im Allgemeinen weicheren Material als das zweite Element (20) besteht, sodass das erste Element (10) bei Ausübung einer hierauf wirkenden Kraft eine größere Rückfederungsneigung als das zweite Element (20) aufweist.
Feder (26) nach Anspruch 17, bei der das zweite Element (20) eine im Wesentlichen gleichmäßige radiale Dicke in einem Bereich zwischen etwa 5% und etwa 35% eines Querschnittes der Endform der Verbundelastomerfeder (26) aufweist.
Feder (26) nach Anspruch 17, bei der die Querformen des ersten Elementes (10) und des zweiten Elementes (20) im Wesentlichen torisch sind.
Feder (26) nach Anspruch 17, bei der das erste Element (10) und das zweite Element (20) beide ein Kopolyesterpolymerelastomermaterial enthalten.
Feder (26) nach Anspruch 17, bei der das erste Element (10) einen hierin ausgebildeten Hohlkern (12) umfasst.
Verbundfeder (26) nach Anspruch 17, bei der das erste Element (10) an dem zweiten Element (20) angeklebt ist.
Verfahren zur Herstellung einer Verbundelastomerfeder (26) nach Anspruch 1, bei der der Schritt des Anstellens einer auf das Vorformlingsverbundfederelement (22) wirkenden Kraft das Anstellen einer auf das Vorformlingsverbundfederelement (22) wirkenden axialen Kraft umfasst, um das erste Element (10) und das zweite Element (20) um einen geeigneten Teil ihrer jeweiligen axialen Längen zu stauchen, wodurch die Anfangsformen derselben geändert werden, indem das erste Element (10) und das zweite Element (20) radial nach außen gestreckt werden, um eine im Allgemeinen torische Form zu festzulegen.
Verfahren zur Herstellung einer Verbundelastomerfeder (26) nach Anspruch 1, umfassend des Weiteren den Schritt des Versehens des zweiten länglichen Elementes (20) mit einer ringförmigen Belastungskonzentrationsfläche hierauf, wodurch die axiale Anfangslänge hiervon durch die Belastungskonzentrationsfläche in Abschnitte geteilt wird, von denen jeder eine Seitenfläche aufweist, die eine Anfangsquerform aufweist, und wodurch sich jeder der Abschnitte in einem im Wesentlichen gleichen Ausmaß in Reaktion auf das Anstellen der auf das Vorformlingsverbundfederelement (22) wirkenden axialen Kraft wölbt.
Verfahren nach Anspruch 28, bei dem das zweite Element (20) mit gussgeformten Flanschen (43, 54) versehen ist, die sich von gegenüberliegenden Enden des zweiten Elementes radial nach außen sowie zwischen diesen erstrecken, wobei die Belastungskonzentrationsfläche durch einen Flansch (54) festgelegt ist, der sich senkrecht von einem Randgebiet des länglichen zweiten Elementes (20) erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 28, bei dem die Belastungskonzentrationsfläche durch eine Umfangsentlastungskerbe (62) festgelegt ist, die sich um ein Randgebiet des länglichen zweiten Elementes (20) herum erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 28, bei dem die Belastungskonzentrationsfläche durch einen Flansch (52) festgelegt ist, der sich von einem Randgebiet des zweiten länglichen Elementes (20) senkrecht nach außen erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 28, bei dem die Belastungskonzentrationsfläche durch eine ringförmige Entlastungskerbe (62) festgelegt ist, die um ein Randgebiet des zweiten länglichen Elementes (20) herum ausgebildet ist.
Verbundelastomerfeder (26) nach Anspruch 17, bei der das zweite längliche Element (20) eine Belastungskonzentrationsfläche festlegt, die das zweite längliche Element (20) in Abschnitte teilt, von denen jeder eine Seitenfläche aufweist, die sich zu einem wesentlichen Teil nach außen wölbt, um eine sich symmetrisch wölbende Endform für die Elastomerfeder (26) festzulegen.
Verbundelastomerfeder (26) nach Anspruch 17, bei der die gegenüberliegenden Enden des zweiten Elementes (20) jeweils einen Flansch (43, 54) aufweisen, der sich von einer Randbereichsaußenfläche des zweiten Elementes (20) radial nach außen erstreckt.
Verbundelastomerfeder (26) nach Anspruch 35, bei der das zweite längliche Element (20) eine Belastungskonzentrationsfläche festlegt, die das zweite längliche Element (20) in Abschnitte teilt, von denen jeder eine Seitenfläche aufweist, die sich zu einem wesentlichen Teil nach außen wölbt, um eine sich symmetrisch wölbende Endfläche für die Elastomerfeder (26) festzulegen.