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Elastische Lagerung Die schwingungsdämpfenden Eigenschaften des Gummis
sind wohlbekannt; man hat daher bereits in zahlreichen Formen diesen Stoff dazu
benutzt; um Teile, die in Schwingungen versetzt sind, mit anderen Teilen, die flicht
schwingen sollen, untereinander -zu verbinden.
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Die Einrichtungen, «selche in der Praxis :die besten Ergebnisse gezeitigt
haben, =setzen sich aus zwei Hülsen mit gleicher Achse zusammen, zwischen denen
eine ringförmige Gummimasse eingesetzt ist;. die an diesen Hülsen festhaftet; jede
Hülse ist bzw. mit einem der Organe; die elastisch verbunden werden sollen, fest,
und. das ganze System ist derart angeordnet,:' daß die gemeinsame Achse der Hülsen
mit der Richtung der Beanspruchungen, die durch diese elastische Bindung aufgenommen
werden sollen, zusammenfällt.
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Diese bekannten Einrichtungen lassen sieh in zwei Gruppen unterteilen,
je nachdem, was für ein Mittel angewandt wird, um das Festhaften des Gummis auf
den Hülsen zu gewährleisten.
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Ein erstes Mittel besteht darin, daß der Gummiring zwischen den Hülsen
unter einer erheblichen anfänglichen Deformation eingeführt wird" so daß :der Gummi
sich, zwischen den Hülsen im Zustande starker radialer Kompression befindet. Durch
diese Kompression wird das Anhaften an den Hülsen bewirkt. Eine solche Anordnung
weist aber einen spezifischen Nachteil auf, der darauf beruht, daß die starke Komprimierung
des Gummis erheblich seine Fähigkeit; die Übertragung der Schwingungen anzuhalten,
verringert sowie auch stärk die Biegsamkeit des Systems herabsetzt.
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Ein zweites Mittel besteht im Anleimen des Gummis an den Hülsen, und
zwar beispielsweise zweckmäßig durch Vulkanisation, so daß der Gummi entweder in
neutralem oder: in gespanntem 'Zustand bleibt, keinesfalls aber eine anfängliche
Komprimierung aufweist.
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Derartige Anordnungen sind wegen des Vulkanisierungsvorgangs erheblich
teurer,: liefern aber günstige Ergebnisse; wenn. die Schwingungsamplituden nicht
zu groß sind. Andernfalls werden sie jedoch rasch zerstört, indem der Gummi sich
aus Gründen; die: nachstehend dargelegt werden sollen, Ton den Hülsen ablöst.
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Auf den beiliegenden- Zeichnungen yeranschaulichen die Abb. i bis
6 verschiedene bekannte
Ausführungsformen in verschiedenen Stellungen;
der Abb. -l kommt dabei insbesondere eine erläuternde Bedeutung zu.
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Die Abb. i und 2 stellen einen zwischen zwei Platten 2 und 3 eingesetzten
Gummiblock i dar: diese Platten können dabei eine relative Bewegung parallel zu
sich selbst ausführen. Auf Abb. i ist ein Block von rechtwinkligem Querschnitt,
auf Abb. 2 ein Block von trapezförmigem Querschnitt dargestellt, denn diese beiden
Formen sind bekannt. .Es wird angenommen, daß der Block vorher nicht 'komprimiert
worden ist, sondern daß das Anhaften durch Ankleben gewährleistet wird.
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Wenn man nun annimmt, daß die :Platte 3 sich um eine kleine Strecke
in bezug auf die Platte 2 in Richtung des Pfeils f verschiebt, so nimmt der Block
die auf Abb. 3 gezeigte Form an. Um zu prüfen, was im Innern des Gummis vorgeht,
kann man annehmen, daß alles so verläuft, als ob jeder Punkt der Fläche A-B durch
eine Faser mit jedem Punkt der Fläche C-D verbunden wäre, und man wird zunächst
die Fasern untersuchen. welche den Punkt 13 mit jedem Punkt der Fläche C-D verbinden.
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Man sieht, daß bei der Verschiebung von der Lage gemäß Abb. i in die
Lage gemäß Abb. 3 alle diese lFasern gespannt werden, wobei die Spannung der Vaser
B-D viel größer als diejenige der Faser 13-C ist. Betrachtet man nämlich die Abb
4, so sielet man, daß bei Übergang der Geraden E-F von der Länge i nach 13-G die
Verschiebung G-F unendlich klein gleich dx Und demnach die Dehnung G-H=dl=G-F₧cosx
=dx₧cosα ist.
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Die Dehnung jeder Faser ist also dein Kosinus des Winkels, den sie
mit den Platten 2 und 3 bildet, proportional. Darum erleidet die Faser B-D, welche
mit den Platten 2 und 3 den kleinsten Winkel bildet, die stärkste Spannung, während
die Spannung der Faser B-C gering ist.
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Untersucht man andererseits die Fasern, welche den Punkt A mit jedem
Punkt der Fläche C-1) verbinden, so sieht man, daß die Faser C-A stark zusammengepreßt
wird, während die Faser A-D leicht gespannt wird. .-. Aus vorstehendem ergibt sich,
daß die Punkte C und A sich stark an die Platten 2 und 3 anzudrücken suchen
(denn die Fasern, Welche an diesen Punkten enden, werden- zum größten Teil stärk
zusammengepreßt), während die Punkte ß und D sich von den Platten 2 und 3 - abzulösen
suchen (denn die Fasern, - welche an diesen Punkten enden, werden zumeist stark
gespannt)'. ". Für eine größere Bewegungsamplitude nimmt also der Gummiblock die
auf Abb. 5 gezeigte Form an, wie übrigens durch. die Praxis vollauf bestätigt wird
und auch leicht durch den Versuch gezeigt -werden kann- Es erfolgt ein ganz deutliches
Ablösen bei B und D; ein solches Ablösen würde bei A und C für die Bewegung in umgekehrter
Richtung eintreten.
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Es scheint, als ob diese Erscheinung dadurch, daß man den Seiten A-B
und C-D eine große Länge gibt, gemildert werden kann; dies ist aller nur ein Trugschluß.
Denn diese Verlängerung der Gummizwischenlage hat lediglich zur Folge, (laß die
Lagerung erheblich härter wird, cl. hi. daß die' relativ Verschiebung von C-D im
Verhältnis zu A-h für eine gleiche Beanspruchung verkleinert wird. Die Ursache für
diese Erhärtung ist leicht einzusehen, wenn man sich daran erinnert, (laß -die Dehnung
oder die Verkürzung der Fasern für eine gleiche relative Verschiebung von
C-1) in bezug auf A-13 um so größer wird, je stärker ihrerseits die Neigung
der 1#asern ZU 2 und 3 ist. E:s ist nun klar, daß diese Neigung (z. 11. diejenige
von A-C oder von 1)-73) uni so größer ist, je länger der Block wird. Daraus folgt,
daß im Falle, wo die Ablösungen für eine gleiche Belastung kleiner zu sein scheinen,
auch die Biegsamkeit geringer ist.
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Das oben beschriebene Phänomen tritt in genau der gleichen Weise ein.
wenn der Block trapezförmig ausgebildet ist (Abb. 2); dieser Block nimmt dann die
auf Abb. C> gezeigte Form -an.
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Bei den Lagerungen finit komprimiertem Kautschuk wird diese Erscheinung
in gewissem Umfange durch das vorherige Zusammenpressen <.leg Faser vermieden;
denn letztere können sich entspannen, ohne daß sie sich dabei von den entsprechenden
Teilen der angrenzenden Flächen ablösen. Diese vorherige Komprimierung hat aber
bekanntlich den schweren 'Nachteil. sehr stark die schwingungsdämpfenden Eigenschaften
des Kautschuks sowie . seine Biegsamkeit zu verringern.
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Die vorliegende Erfindung stellt es sich nun zur Aufgabe, eine elastische
Lagerung mit nur geringer Vorkompression des Kautschuks herzustellen, wobei die
beschriebene Erscheinung des Ablösens nicht auftritt. Es sei liier ausdrücklich
darauf hingewiesen,- da.ß man unter geringer Kompression eine Pressung versteht.die
nicht dazu ausreicht, merklich die schwingungsdämpfenden Eigenschaften des Kautschuks
und seine Biegsamkeit zu beeinflussen.
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Di:e-vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf eine=elästisclie.
Lagerung, die von wenigstens
einem Gummiblock gebildet wird, der
elastisch zwei parallele Teile verbindet, und einen -'solchen Querschnitt aufweist,'
daß er mit jedem der durch ihn 'verbundenen Teile Winkel bildet, von denen- der
eine spitz und der; andere- stumpf ist. - Dabei kennzeichnet sich die Erfindung
dadurch, däß der- Gummiblock zwischen den beiden Teilen unter Vermeidung jeglicher
wesentlicher Vorkompression oder Haftung durch Klebemittel oder Vulkanisation angeordnet
ist und daß die Verbindungsdiagonale zweier gegenüberliegeiuiei stumpfwinkliger
Ecken mit den beiden zu verbindenden Teilen einen Winkel bildet, der größer als
45° ist.
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.Die in dieser Weise ausgebildete :Lagerung ist viel biegsamer und
insbesondere schwingungsdämpfender als diejenigen Lagerungen, bei denen der Gummi
komprimiert ist. Gegenüber den Lagerungen mit durch Vulkanisation festgeleimten
Gummi «'eist die erfindungsgemäße Lagerung vor allem den Z% Vorteil auf,, daß sie
viel billiger ist.
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:Auf den beiliegenden Zeichnungen :stellen die Abb. 7 bis 15 verschiedene
Ausführungsformen der Erfindung beispielshalber dar.
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Abb. 7 zeigt im Aufriß eine erste Form. Abb.8 veranschaulicht eine
zweite Form in der Ruhelage. der Lagerung.
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Abb. 9 zeigt dieselbe Lagerung in einer Stellung, in der die Lagerung
in Wirkung getreten ist.
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Abb. Io zeigt eine andere Ausführungsform.
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Abb. -i i ist ein axialer Längsschnitt einer Aastischen Lagerung mit
-zwei Hülsen.
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Abb. 1..2.r. ist ein axialer Längsschnitt einer Abwandlung.
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.'-ebb. 13 zeigt eine andere abweichende Form. Abb. 1:1. zeigt eine
Ausführung; ,bei der das uniere Organ mit einem Pilz oder Zapfen versehen ist.
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Abb. 15 ist ein analer .Längsschnitt durch eine doppelte elastische
Lagerung, die in zwei entgegengesetzten Richtungen in gleicher Weise wirkt.
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An den bekannten- Anordnungen ist das :'-blösen auf den Zug zurückzuführen,
der von der .Faser B-D ausgeübt wird; dieser Zug ist um so stärker; je mehr jene
Faser geneigt ist. Um das Ablösen zu verhüten, genügtes @@so erfindungsgemäß, daß
diese Faser B-D entweder statt gespannt zu werden, zusammengepreßt wird, zu diesem
Zweck braucht sie nur mit D-C einen stumpfen Winkel an, Stelle eines spitzen Winkels
zu bilden; oder annähernd neutral bleibt; um dies zu erreichen, genügt es; wenn
sie finit D-C einen rechten Winkel oder einen -(stumpfen oder spitzen) Winkel bildet,
der annähernd gleich einem rechten Winkel ist. . .. . Um den Querschnitt eines erfindungsgemäßen
Blockes aufzuzeichnen, braucht man also nur -' i.- die Länge. und Lage der Geraden
A-B (Abb.7) festzulegen; z. dann (vorausgesetzt, daß die gelagerte Last in Richtung
f wirkt) das Lot H-B zu A-B zu ziehen. - -3. Der Punkt D Gier Basis C-D soll dann
entweder bei D' auf (.lein Abschnitt H-X,. rechts von HI auf Abb. 7, oder bei D"
auf dein Abschnitt H-Y, aber dann in der Jähe .des Punktes I! liegen. Unter diesen
Bedingungen wird im ersteren Falle die Faser B-D immer komprimiert, während sie
sich im zweiten lalle praktisch immer in neutralem Zustand befindet. -1ilan sieht
dann, daß man einen viereckigen Querschnitt erhält, bei dem von den zwischen dem
Gummiblock und irgendeinem der Töle? und 3 gebildeten Winkeln der eine spitz und
der andere stumpf ist (Abb.8). Wenn diese Einrichtung arbeitet, so nimmt sie die
auf Abb. 9 gezeigte Lage ein, 'ohne daß dabei irgendein Ablösen des Gummis, und
zwar selbst keine Neigung zum Ablösen, innerhalb schi- weiter Grenzen für die Am-111itude
erfolgt.
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Das Kautschukelement i braucht nicht unbedingt die,] Form eine: Parallelogramms
aufzuweisen, sondern es kann auch, wie auf Abb. Io, gezeigt, eine trapezförmige
Gestalt annehmen, wobei die Seite D-C größer als die Seite A-B ist. In diesem Falle
ist aber im Gegensatz zu der ,bekannten, auf Abb. 2 gezeigten Ausführungsform der
Querschnitt des Gummiblocks i ein solcher, daß von den mit irgendeinem der Teile
3 und z gebildeten Winkeln der eine spitz und der andere stumpf ist, während bei
der Form gemäß Al>b. z die an irgendeinem der "feile ? und 3, welche von dem Gummiblock
verbunden werden, anliegenden Winkel entweder stumpf oder spitz sind. .
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Abb. 1i veranschaulicht eine andere Ausführungsform, bei der man zwei
koaxiale Hülsen 2 und 3 verwendet, die durch einen Block 1 verbunden sind, der die
Gestalt eines Ringes aufweist, dessen Seiten kegelstumpfförinig und im gleichen
Sinne gerichtet sind. Diese elastische Lagerung- wirkt in der gleichen Weise wie
diejenige, welche auf den -Abb. B und 9 gezeigt ist. Die Foren des Blocks gemäß
Abb. i i entspricht grundsätzlich einem Körper, der durch Drehung der Ahb: B um
die Achse Z-Z erzeugt wird.
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Man kann eine elastische Lagerung auch in der auf Abb. 12 dargestellten
Weise ausbilden, indem man zwischen koaxialen Hülsen und 3 eine Reihe von Elementen
i einsetzt, die dem auf Ablä. i l -zeigten Block gleichen.
:Die
Elemente i werden in der Welse eiligesetzt, daß zwischen ihnen kleine Abstände 5
frei bleiben, welche beim Arbeiten des Lagers die Deformation jedes Elements i in
der auf Abb. 9 angegebenen Weise gestatten.
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Bei dem Beispiel der Abb. 13 wird die Gummimasse von einem Gummiband
Ia gebildet, das spiralförmig auf der Hülse 3 derart aufgerollt wird, daß es eine
Masse mit kegelstumpfförmigen Seiten bildet. Man kann, wie auf dieser Abb. 13 gezeigt,
mehrere solcher Streifenrollen nebeneinandersetzen.
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Bei einer abweichenden Ausführung könnte man Ringe verwenden, die
derart ineinandergeschoben sind, daß sie eine Masse mit kegelstumpfförmigen Seiten
bilden. Die Ränder der Spirale oder der Ringe könnten stufenförmig abgesetzt sein,
statt abgeschliffene kegelstumpfförmige Oberflächen, wie dargestellt, aufzuweisen.
Diese kegelstumpfförmigen Flächen können je nach dein besonderen Fall geradlinige
oder gekrümmte Seitenlinien haben.
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Man hat festgestellt, daß die Dicke des spiralförmig aufgerollten
Bandes oder der ineinandergeschobenQn Ringe einen gewissen Einfluß auf die Biegsamkeit
des Systems hat. Die Biegsamkeit scheint mit ab nehmender Dicke zuzunehmen.
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Abb. i¢ veranschaulicht eine Ausführungsform, die grundsätzlich der
Ausführung gemäß Abb. 13 entspricht, bei der aber die innere Buchse 3, die von einer
Spindel 3a gebildet werden kann, einen kegelstumpfförmigen Kopf 6 trägt, so daß
die Verminderung der Biegsamkeit mit zunehmender Verschiebung der Spindel in Richtung
des Pfeils f noch ausgeprägter wird.
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Abb. 15 zeigt eine elastische Lagerung, die in der gleichen Weise
in zwei entgegengesetzten Richtungen f 1 und f'- wirken kann. Bei dieser Ausführung
sind zwei elastische Lagerungen, die von äußeren Hülsen a und 2K, inneren Hülsen
3 und 31' und zwischen dein Hülsen eingesetzten Gummimassen gebildet werden, in
umgekehrtem Sinne angeordnet, wobei eine gemeinsame Spindel 7, die mit einer Zwischenkammer
8 versehen ist, frei in die Fassungen 3 und 3k eingeführt ist. Die äußeren Hülsen
z und 2k sind in einem gemeinsamen Teil 9 festgelegt. Wenn die Spindel ? sich in
Richtung des Pfeils f t verschiebt, so wirkt der Kopf 8 auf die Hülse 3, «nährend
der rechte Teil der Spindel 7 frei in der Hülse 3k gleitet. Wenn die Spindel 7 sich
in Richtung des Pfeils f`= verschiebt, so wirkt der Pilz 8 auf die Hülse 3k, während
sich der linke Teil der Spindel frei in, der Hülse 3 verschiebt.
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Natürlich sind die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen
hier nur rein beispielshalber angegeben worden, und es können im einzelnen zahlreiche
Änderungen und Abwandlungen im Rahmen der Erfindung vorgenommen werden.