DE951195C

DE951195C - Feder, insbesondere fuer Fahrzeuge

Info

Publication number: DE951195C
Application number: DEW7425A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Ahrens
Original assignee: Waggonfabrik Uerdingen AG
Current assignee: Waggonfabrik Uerdingen AG
Priority date: 1951-12-15
Filing date: 1951-12-15
Publication date: 1956-10-25

Description

Feder, insbesondere für Fahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine insbesondere für Fahrzeuge bestimmte Feder, die einfach in ihrem Aufbau und preisgünstig in der Fertigung ist. Mit ihrer Hilfe wird auf kleinem Raum eine hohe Arbeitsfähigkeit ermöglicht, eine Dämpfung ohne plötzlichen Kraftabfall oder Kraftanstieg und eine progressive Federkennlinie.
Es sind bereits Federn bekannt mit zwischen zwei gewölbten Tellerfedern untergebrachtem Kunststoff, wobei der Kunststoff mit den Tellern durch Vulkanisation verbunden ist und mehr oder weniger große Hohlräume im Kunststoff vorhanden sind. Für Tellerfedern wurde bereits vorgeschlagen, die Wandstärke gegen den äußeren Tellerrand hin abnehmen zu lassen, um in allen Teilen des Federquerschnitts ungefähr gleiche Spannungen zu schaffen. Ferner ist es auch bekannt, eine Anzahl von Tellerfedern zu Säulen zusammenzufassen und diese mittels durch zentrale Löcher geführter Bolzen zu zentrieren.
Die Feder nach der Erfindung wird demgegenüber aus mehreren Federelementen zusammengesetzt, von denen jedes aus zwei gewölbten tellerartigen Federplatten mit dazwischen anvulkanisiertem oder losem Kunststoff besteht, wobei die Federplatten kreis- oder ellipsenförmige oder rhombische Stahlblätter sind und zwischen den Endplatten zweier Federelemente ebenfalls mit an die Endplatten anvulkanisierte oder lose Kunststoffplatten angeordnet sind und diese Kunststoffplatten jeweils im Bereich größter Federungen zweier Stahlplatten mit Ausnehmungen versehen sind und jede tellerartige Federplatte sowie jede der Kunststoffplatten ein zentrales Loch aufweisen. Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist die Feder so ausgebildet, daß die Stahlblätter jedes Federelements von den Seiten nach der Mitte zu entgegengesetzt und in zunehmendem Maße gewölbt ausgeführt sind, damit an den Enden jeweils zweier Stahlplatten ein geringeres und in der Mitte ein größeres Gummivolumen vorhanden ist. Es liegt im Wesen der Erfindung, an den Federenden und zwischen den einzelnen Federplatten metallische Druckstücke oder Auspressungen in den Stahlplatten zur Entlastung des Gummis vorzusehen. Auf die gleiche Weise oder mittels eingelegter Anschläge ist eine Begrenzung der Federung möglich. Werden die Stahlplatten erfindungsgemäß mit unterschiedlicher Stärke ausgeführt, so wird dadurch die Progressivität der Feder beeinflußt. Man hat es also in der Hand, eine gewünschte Feder-Charakteristik allein schon durch diese Maßnahme herbeizuführen. Schließlich besteht die Möglichkeit, an allen Stellen der Federplatten gleich große oder annähernd gleich große Biegungsspannungen dadurch zu verwirklichen, daß erfindungsgemäß die Federplatten mit nach dem Ende hin abnehmendem Querschnitt ausgeführt werden.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung dargestellt.
Abb. I ist ein Querschnitt einer zylindrischen Feder; Abb. 2 ist ein Schnitt nach der Linie A-B in Abb. I Abb. 3 ist der Querschnitt einer Feder mit verschieden starken Stahlplatten und Anschlägen; Abb. 4 ist der Teilquerschnitt durch zwei Federplatten mit Druckscheiben; die Abb. 5 und 6 sind Schnitte nach der Linie C-D in Abb. 3 für Federn mit runder oder elliptischer Grundrißform.
Wie aus den Abbildungen hervorgeht, setzt sich die Feder aus einzelnen Stahlplatten a und zwischen diese einvulkanisierten oder lose eingelegten Gummiplatten b zusammen. Auf diese Weise ergibt sich eine Mehrzahl von Federelementen a-b-a, die über lose oder anvulkanisierte Kunststoffplatten c1 miteinander in Verbindung stehen. Die Stahlplatten sind wellig ausgebildet, damit an den Enden jeweils. zweier Platten ein geringeres und in der Mitte ein größeres Gummivolumen vorbanden ist. Gummi bzw. entsprechende Kunststoffe sind bekanntlich um so höher belastbar, je geringer ihre Stärke ist. Wird die Feder in Pfeilrichtung belastet, so finden die Federplatten an den Stellen geringster Gummi-oder Kunststoffstärke eine an und für sich harte Auflage, während sie im mittleren Bereich weich durchfedern können. Mit zunehmender Durchbiegung der Stahlplatten a verlagert sich aber der seitliche Abstützpunkt zur Mitte hin, und da die Federung der Stahlplatten von dem Quadrat der halben Federlänge abhängig ist, liefert eine nur kleine Verlagerung des Abstützungspunktes bereits eine wesentliche Erhöhung der Federhärte. Die Feder arbeitet somit progressiv. Die hauptsächliche Federarbeit wird von den auf Biegung beanspruchten Stahlplatten a geleistet, während den Kunststoffplatten b und c1 vornehmlich die Aufgabe zufällt, Dämpfungsarbeit zu verrichten, den metallischen Kontakt zweier Bauglieder zwecks Unterbrechung von Schallschwingungen zu unterbinden, die Feder nach allen Richtungen beweglich zu gestalten und die Progressivität der Feder zu ermöglichen.
Die axialen Löcher il in jeder Kunststoffplatte b und i2 in jeder Kunststoffplatte c1 fördern die Durchbiegung des mittleren Teils der Stahlplatten, auch das in Federmitte vorgesehene Loch i in den Stahlplatten selbst dient dem gleichen Zweck. Es gestattet außerdem die Durchführung von Federgehängen, Zentrierungsbolzen u. dgl. Nach ihrem äußeren Rande zu sind die Kunststoffplatten ausgenommen, um freien Ausdehnungsraum für den zu verdrängenden Kunststoff zu schaffen. Diese Ausnehrnungen c können beliebig geformt sein.
Die beste Federstahlausnutzung einer Stahlplatte gleichbleibender Dicke ergibt sich bei rhombischem Grundriß, die ungünstigste bei kreisförmigem Grundriß, obwohl letzterer auch bereits eine gute Ausnutzung erlaubt; zwischen beiden Formen liegt die elliptisch oder ähnlich geformte Fläche.
Die Abb. 3 und 4 zeigen Federn mit elliptisch geformten Federplatten. Sie sind grundsätzlich wie die Federn nach Abb. I und 2 aufgebaut, stützen sich jedoch, wie Abb. 4 zeigt, in den äußeren Belastungspunkten der Stahlplatten auf kleinen Metallplättchen e ab. Da diese Metallplättchen in Gummi eingebettet sind (s. Querschnitt Abb.5), sind sie gegen Herausfallen gesichert. Statt der Plättchen können auch Kugeln oder ähnlich geformte Druckstücke oder auch Auspressungen in den Stahlplatten angewendet werden. Der Kunststoff wird durch diese Maßnahme entlastet. Die Progressivität der Feder bleibt jedoch erhalten, da der benachbarte Kunststoff mit zunehmender Federung ebenfalls Reaktionskräfte liefert und somit der Auflagepunkt zur Federmitte hin rückt.
Besonders große Progressivität wird durch unterschiedliche Stärke der Stahlplatten erzielt. In Ausführung dieses Gedankens sind beispielsweise in Abb. 3 die Stahlplatten f stärker als die Stahlplatten g gewählt. Unter Belastung der Feder setzen sich zunächst die dünnen Stahlplatten g auf. Ihre Federung ist damit erschöpft, während die übrigen Stahlplatten weiter nachgeben. Durch Staffelung der Stahlplattenstärken kann damit außer der durch die Kunststoffzwischenlagen geschaffenen kontinuierlichen Progressivität zusätzlich eine gestufte Progressivität erreicht werden.
Die Begrenzung der Federung zweier Stahlplatten ist entsprechend Abb. 3 durch Anschläge h gegeben. Diese können auch durch Auspressungen der Stahlplatten oder ähnliche Maßnahmen ersetzt werden.
Die Feder nach der Erfindung ist nach allen Richtungen des Raumes elastisch und um ihre vertikale Achse verdrehungsfähig. Horizontale oder Drehbewegungen rufen mithin keine zusätzlichen Beanspruchungen der Stahlplatten hervor, so daß diese den höchstzulässigen Belastungen ausgesetzt werden können. Die Ansprüche 5 und 6 sind echte Unteransprüche, die nur Gültigkeit jeweils in Verbindung mit dem Hauptanspruch haben.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Feder, insbesondere für Fahrzeuge, mit zwischen zwei gewölbten Tellerfedern gebildetem, ganz oder teilweise mit vulkanisierfähigem Kunststoff ausgefülltem Hohlraum und mit durch Vulkanisierung herbeigeführter Verbindung der Teller mit dem Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder durch Summation von aus je zwei gewölbten tellerartigen Federplatten (ca) mit dazwischen anvulkanisiertem oder losem Kunststoff (b) bestehenden Federelementen gebildet wird, wobei die Federplatten kreis- oder ellipsenförmige oder rhombische Stahlblätter sind und zwischen den Endplatten zweier Federelemente ebenfalls mit an die Endplatten anvulkanisierte oder lose Kunststoffplatten (cl) angeordnet sind und diese Kunststoffplatten (cl und b) jeweils im Bereich größter Federungen zweier Stahlplatten mit Ausnehmungen (c, d) versehen sind und jede tellerartige Federplatte (a) sowie jede der Kunststoffplatten (b, cl) ein zentrales Loch (i, il und Q aufweisen.
2. Feder nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlblätter (a) jedes Federelements von den Seiten nach der Mitte zu entgegengesetzt und in zunehmendem Maße gewölbt ausgeführt sind.
3. Feder nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Federenden und zwischen den einzelnen Stahlplatten metallische Druckstücke (e) angebracht oder Auspressungen der Stahlplatten vorgesehen sind. 4. Feder nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Begrenzung einzelner Stahlplatten metallische Anschläge (h) oder Auspressungen der Stahlplatten vorgesehen sind. 5. Feder nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlplatten (a, f; g) unterschiedliche Stärke haben. 6. Feder nach den Ansprüchen I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke einer jeden Stahlplatte (a, f, g) zum Ende hin derart abfällt, daß, welcher Stahlblattgrundriß auch immer gewählt ist, an allen Stellen der Federplatten gleich große oder annähernd gleich große Biegungsspannungen vorhanden sind. In Betracht gezogene Druckschriften.: Deutsche Patentschriften Nr. 400 517, 453 542, 814 362, 814 363 827 144; Zeitschrift: »Werkstatt und Betrieb«, 1949, H.
4, S. 133, Bild 4, und 1949, H. 12, S. 454, linke Spalte, vorletzter Satz.