DE940079C

DE940079C - Spring leaf for layered leaf springs

Info

Publication number: DE940079C
Application number: DEP665A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Morgenbrod
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-12-03
Filing date: 1948-12-03
Publication date: 1956-03-08

Description

Federblatt für geschichtete Blattfedern Die Erfindung bezieht sich auf eine Ausbildung von in der Längsachse beanspruchten Federblättern für geschichtete Blattfedern.Spring leaf for layered leaf springs The invention relates to on a formation of stressed in the longitudinal axis spring leaves for layered Leaf springs.

Es ist bekannt, mehrere radial gebogene Federblätter aus Flachstahl in verschiedenen Längen zu schichten und zu Blattfedern zusammenzufassen. Solche Blattfedern werden viel im Schienen- und Straßenfahrzeugbau benutzt.It is known, several radially curved spring leaves made of flat steel to be layered in different lengths and to be combined into leaf springs. Such Leaf springs are widely used in rail and road vehicle construction.

Gemäß der Erfindung ist das Federblatt nicht nur in seiner Längsachse, sondern auch quer zu seiner Längsachse federnd einsinnig gebogen. Hierbei wird durch die bei Belastung auftretende Durchbiegung in Längsrichtung auch eine Beanspruchung in Querrichtung durch federnde Biegung erreicht. Es wird eine Erhöhung der Tragfähigkeit der Federblätter infolge der zusätzlichen und besseren Materialausnutzung herbeigeführt bzw. bei gleicher Belastung eine Materialeinsparung. Eine solche einsinnig gekrümmte Feder ist -auch bei den bekannten Rollmaßstäben verwendet, aber hier hat diese Ausbildung nur den Zweck; dem ausgestreckten Maßstab eine gewisse Stabilität zu geben. An eine Belastbarkeit ist hierbei nicht gedacht worden.According to the invention, the spring leaf is not only in its longitudinal axis, but also resiliently curved in one direction transversely to its longitudinal axis. This is done by the bending in the longitudinal direction that occurs under load also causes stress achieved in the transverse direction by resilient bending. There will be an increase in carrying capacity the spring leaves brought about as a result of the additional and better use of material or a material saving with the same load. Such a one-way curve The spring is also used in the well-known rolling rules, but here it has this design only the purpose; to give the outstretched scale a certain stability. To a Resilience was not considered here.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, Federblätter quer zu ihrer Längsachse wellenförmig zu biegen - nach Art von Wellblech --aber hierbei kann der von der Erfindung angestrebte Zweck einer verbesserten Federung nicht eintreten. Die Wellenform vergrößert zwar das Widerstandsmoment durch den weiteren Abstand von Teilen des Querschnitts von der Null-Linie aus und erhöht damit die Tragfähigkeit ebenfalls. Jedoch stützen sich die gegeneinandergerichteten und arbeitenden Bogen so gegenseitig ab, daß der Versteifungsbeitrag erhalten bleibt. Die erhöhte Tragfähigkeit eines solchen Federblatts ist lediglich unter Behinderung der Durchbiegung der Längsfaser vor allem in den abstützenden Teilen der Bogenform bewirkt. Die durch die Wellblechform beiderseitig der neutralen Linie vergrößerten Abschnitte der Querschnitte voneinander führen bei geringerer als sonst bei Blattfedern üblicher Durchbiegung zu einer Überschreitung der zulässigen Beanspruchungs- und Elastizitätsgrenze. Damit wird das Wellenfederblatt für Biegebeanspruchungen mit Federung praktisch unbrauchbar.It has also already been suggested that spring leaves be transverse to their To bend the longitudinal axis in a wave shape - like corrugated iron - but here the The aim of the invention of an improved suspension does not occur. The waveform increases the section modulus due to the wider distance of parts of the cross-section from the zero line and thus increases the load-bearing capacity Likewise. However, the opposing and working arches are supported so mutually that the stiffening contribution is retained. The increased load capacity such a spring leaf is merely with obstruction of the deflection causes the longitudinal fiber mainly in the supporting parts of the arch shape. By the corrugated iron shape on both sides of the neutral line enlarged sections of the cross-sections lead from each other with less deflection than usual with leaf springs to exceeding the permissible stress and elasticity limit. In order to the wave spring leaf is practically unusable for bending loads with suspension.

Die erfindungsgemäße einsinnig gebogene Ausführung der Federblätter dagegen bringt ein stets wirksames Federelement und weist neben dem Vorteil der erhöhten Tragfähigkeit einen weiteren auf: Bei erhöhter Durchbiegung in Längsrichtung streckt sich die quer zur Längsachse verlaufende einsinnige Krümmung allmählich. Dabei nimmt die Biegungssteifheit entsprechend der Verringerung des Widerstandsmoments ab. Daraus folgert sich beim Vergleich einer normalen Flachstahlfeder mit der erfindungsgemäßen Feder gleichen Querschnitts, daß bei geringerer Belastung die letztere relativ hart bzw. höherer Belastung relativ weicher anspricht.The unidirectional curved design of the spring leaves according to the invention however, brings an always effective spring element and has the advantage of increased load-bearing capacity: with increased deflection in the longitudinal direction The unidirectional curvature, which runs transversely to the longitudinal axis, gradually extends. The bending stiffness decreases according to the reduction in the section modulus away. A comparison of a normal flat steel spring with the one according to the invention follows from this Spring of the same cross-section that with a lower load the latter is relatively hard responds relatively softer to higher loads.

Dieser Vorteil ist beispielsweise für Kraftfahrzeuge. wertvoll, bei denen durch die erfindungsgemäße Federung bei erhöhter Belastung für den Federweg trotzdem mehr Reserven bestehen als bei normalen Flachstahlfedern.This advantage is for example for motor vehicles. valuable at those by the suspension according to the invention with increased load on the spring travel nevertheless there are more reserves than with normal flat steel springs.

Fig. I stellt als Beispiel ein erfindungsgemäß ausgebildetes Federblatt aus Profilstahl dar, das einsinnig gebogen ist; Fig. 2 zeigt Last-Federweg-Diagramme für eine erfindungsgemäße Feder und für normale Flachstahlfedern.Fig. I shows as an example a spring leaf designed according to the invention made of profile steel that is curved in one direction; Fig. 2 shows load-spring travel diagrams for a spring according to the invention and for normal flat steel springs.

Bei Belastung der Feder treten beiderseits der Null-Linie die Zug- und Druckspannungen proportional ihrer Entfernung von der Null-Linie auf. Aber die hohen Druckspannungen der Mitte werden .durch die gleich hohen Druckspannungen beider Seiten ausgeglichen, und in umgekehrter Richtung gleichen sich die Zugspannungen ebenso aus.When the spring is loaded, the tensile forces occur on both sides of the zero line. and compressive stresses proportional to their distance from the zero line. But the high compressive stresses in the middle are due to the equally high compressive stresses of both The sides are balanced and the tensile stresses are equal in the opposite direction as well.

Hierdurch entstehen Biegebeanspruchungen in Querrichtung, die sich ebenfalls unterschiedlich gegenüberstehen und dadurch zusätzlich zur Biege-Beanspruchung in Längsrichtung die gesamte aufnehmbare Biegebeanspruchung erhöhen, was einer erhöhten Tragfähigkeit entspricht.This creates bending stresses in the transverse direction, which are also face differently and therefore in addition to the bending stress increase the total absorbable bending stress in the longitudinal direction, which is an increased Carrying capacity.

An Hand des in Fig.2 gezeigten Diagrammes kann die Federarbeit eines auch quer zur Längsrichtung gebogenen Federblattes (Kennlinie I) verglichen werden mit der eines Blattes mit gradem rechteckigem Querschnitt von dem gleichen Widerstandsmoment (Kennlinie II). Für die beiden verschiedenen Ausführungen ist die gleiche Belastung erforderlich, bis es zur Durchbiegung in Längsrichtung (Koordinate IV) kommt. Bis dahin ist der Federweg gleich Null.On the basis of the diagram shown in Fig. 2, the spring work of a spring leaf bent transversely to the longitudinal direction (characteristic curve I) can also be compared with that of a blade with a straight rectangular cross-section with the same section modulus (Characteristic curve II). The load is the same for the two different versions required until it comes to bending in the longitudinal direction (coordinate IV). To then the spring deflection is zero.

tem Bei Widerstandsmoment dem rechteckigen Querschnitt ist das Schaubild mit konstan- der Federarbeit eine gerade Linie. Bei dem gekrümmten Querschnitt stellt sich nach begonnener Durch-Biegung in Längsrichtung allmählich eine Abflachung der Querbiegung ein, durch die das Widerstandsmoment der Längsfaser entsprechend verringert -wird. Das Schaubild der Federarbeit wird dadurch zu einer Kurve, die allmählich von der graden Linie der Federarbeit für rechteckigen Querschnitt abweicht, wie es dem Querschnitt mit fallendem Widerstandsmoment entspricht. Der Vorteil des gekrümmten Querschnitts ist jedoch besonders im Vergleich mit dem rechteckigen graden Querschnitt von gleicher Stärke (Kennlinie III) und daher mit geringerem Widerstandsmoment, das konstant ist, ersichtlich.tem At the moment of resistance the rectangular cross-section is the diagram a straight line with constant spring work. In the case of the curved cross-section after the bending has begun in the longitudinal direction, the A transverse bend through which the section modulus of the longitudinal fiber is reduced accordingly -will. This turns the graph of the spring work into a curve that gradually deviates from the straight line of the spring work for rectangular cross-section, such as it corresponds to the cross-section with decreasing section modulus. The advantage of the curved However, the cross-section is special in comparison with the rectangular straight cross-section of the same strength (curve III) and therefore with a lower section modulus, that is constant, can be seen.

Der Biegungsbeginn in Längsrichtung (Koordinate IV) - liegt bei niedrigerer Belastung als bei dem widerstandsfähigeren gekrümmten Querschnitt, wodurch die Federarbeit, deren Schaulinie wieder eine grade Linie darstellt, den Federweg früher verbraucht. Das Federblatt mit gekrümmtem Querschnitt, das erst nach höherer Vorspannung den Verbrauch seines Federweges antritt, kann in seiner Beanspruchung bis zur Höchstlast niemals und an keiner Stelle auf die Beanspruchung des Federblattes mit rechteckigem Querschnitt von gleicher Stärke absinken.The beginning of the bend in the longitudinal direction (coordinate IV) - is lower Load than with the more resistant curved cross-section, whereby the spring work, whose sight line is a straight line again, which uses up the spring travel earlier. The spring leaf with a curved cross-section, which only after a higher preload the Consumption of its spring travel begins, can in its stress up to the maximum load never and at no point on the stress on the spring leaf with a rectangular Sink cross-section of the same thickness.

Charakteristisch für das Federblatt mit gekrümmtem Querschnitt ist also höhere Anfangsbelastung, weicher werdende Federarbeit und trotzdem höhere Tragfähigkeit.It is characteristic of the spring leaf with a curved cross-section So higher initial load, softer spring work and still higher load capacity.

Die der Erfindung zugrunde liegende Erscheinung wird auch beim Biegen von Winkeleisen über die Scheitelecke beobachtet. Die Schenkel gehen hierbei bei fortschreitender Durchbiegung immer weiter bis zur Gradstreckung auseinander, so daß aus dem zechten Winkel ein gestreckter Winkel wird. Während hier die Gradstreckung nur über dem gefährlichen Querschnitt erfolgt, geht sie beim Träger gleicher Festigkeit, als welche die Blattfedern konstruiert sind, über der ganzen Winkellänge vor sich. Die gleiche Wahrnehmung wird auch beim Biegen von Röhren gemacht, wo aus dem Kreisquerschnitt sich bald ein elliptischer Querschnitt einstellt, und die Rohrwände sich nach fortgeschrittener Biegung über der Biegestelle ganz zusammendrücken, die vorher runden Rohrwände sich also ebenfalls nach und nach gerade richten.The phenomenon on which the invention is based is also used in bending observed by angle iron over the corner of the vertex. The thighs go in here progressive deflection further apart up to the degree extension, see above that the drawn angle becomes a straight angle. While here the degree extension only takes place above the dangerous cross-section, it goes with the carrier of the same strength, as which the leaf springs are constructed, over the entire angular length in front of you. The same perception is made when bending tubes, where from the circular cross-section an elliptical cross-section soon appears, and the tube walls become more advanced Completely compress the bend over the bending point, the previously round pipe walls so also gradually straighten it out.

Claims

PATENT CLAIM: A spring leaf which is subjected to bending and is bent transversely to its longitudinal axis for layered leaf springs, characterized in that the spring leaf is resiliently bent in one direction transversely to its longitudinal axis. Referenced publications: German patent specification No. 389 200.