HU209726B - Rubber spring element - Google Patents

Description

A találmány tárgya gumirugó-elem. A találmány szerinti gumirugó-elem lényegében egy gumimátrix, amely belül csatornaüregekkel és térüregekkel van ellátva. A gumimátrixban kiképzett minden egyes térüregen legalább a csatornaüregek egyike áthatol.

A „gumimátrix” megjelölés a jelen leírás és igénypontok keretében, mint általános fogalom értendő, a különböző külső méretű és formájú gumitestek esetében. így a gumimátrix lehet szalagszerű, elsősorban síkszalag, pályaszerű- vagy lapformájú vagy pedig háromdimenziós tömb vagy test, előnyösen kocka, hasáb, henger, csonkakúp vagy más egyéb szabályos vagy szabálytalan test, aszerint, hogy a felhasználási terület követelményei milyen formát igényelnek.

Az üreges gumitest vagy lyukacsos gumitest itt szóbajöhető fajtája mind rugóelemként, mind csillapító elemként is ismert.

A csillapítóként kialakított gumimátrixok az összekötő csatornákhoz viszonyítva, viszonylag nagy térfogatú térüregekkel rendelkeznek, amelyek rendkívül kis keresztmetszetű csatomaüregekkel vannak egymással összekötve. A térüregek tulajdonképpen csillapító közeggel feltöltött csillapító tömegeknek felelnek meg. Maga a csillapító közeg lehet csillapító folyadék, mint például ami a JP 52-37675A japán közzétételi iratból ismert, de lehet egyszerűen levegő is, mint ami elsősorban a bútoripari kárpitostechnikában használatos, példaképpen a DE 17 379A1 leírásból is ismert.

E csillapító elem térüregei a hasznos terhelés felvételekor létrejövő térfogatváltozással járó alakváltozást szenvednek, és mint „fújtatok” működnek, amelyek a terheletlen állapotban bennük lévő csillapító közeget a szűk összekötő csatornákon keresztül, ezek ellenállásával szemben, a szomszédos térüregekbe bepréselik. Az összekötő csatornák, tehát mint fojtócsatomák, csillapító hatással rendelkeznek. A terhelés megszűnésekor a csillapító elem rugalmassága folytán visszaáll kiindulási helyzetébe, a térüregek újra visszaformázódnak eredeti alakjukra, így bizonyos tekintetben a „fújtató”ként szolgáló térüreg a szívólöket idején egy visszatérő rugóhoz hasonlóan viselkedik.

A csillapítás ezen módja, tekintettel a rugójellemzőkre, igen kemény. Ezen csillapítás rugókarakterisztikája lényegében megfelel a tömör gumiütköző meredeken emelkedő jelleggörbéjének. Az üreges gumiütköző kialakítása - különösen akkor, ha követelmény a lágy rugózás - az eddig ismert módokon nem lehetséges. A vázolt célra alkalmas gumi csillapító elemek a gépelemek más csoportjában alakultak ki, amelyek egészen más elvűek, mint az itt szóbajöhető rugóelemek.

Az EP 192 936 B1 számú iratból megismerhető olyan rugótest, amely rugalmas anyagból (gumiból) van és amely egymással párhuzamos csatornákkal ellátott tömb, ahol a csatornáknak legalább kettő, a térben egymást keresztező csoportja van, amely csatornák azonban nem metszik egymást. A csatornák legalább egy csoportja átmegy olyan térüregeken, amelyek nagyobb keresztmetszetűek mint a csatornák, míg a csatornák legalább egy másik csoportja a teljes hossz mentén változatlan keresztmetszetű, vagyis nem megy át térüregeken. Az ilyen rugótest az összefüggéstelen csatornarendszere miatt nem eredményez kielégítő rugókarakterisztikát és nem biztosít megfelelő csillapítást.

Ugyanez mondható az EP 327 864 B1 számú iratból megismerhető, rugalmas anyagú rugótestre is. Ez a rugótest egyenletesen elosztott gömbalakú térüregekkel van ellátva, amelyeket csatornaüregek járnak át. A csatornaüregek a terhelőerő vektorával szembenálló felületeket határoznak meg, amelyek azonban se nem metszik egymást, se nem érintkeznek. így a csatomaüregek semmi esetre sem érintik vagy metszik egymást.

Üreges gumitömb alakú gumirugó-elem, amely gumiütközőként vagy alátámasztásként szolgál, az EP 187 888 B1 leírásból is ismert. Ez az üreges gumielem csatomaüregekkel és térüregekkel teletűzdelt gumitömbből áll. A gumitömbben kiképzett, elsősorban gömbalakú és egyenletesen elosztott térüregek vannak, továbbá csatornaüregekkel van ellátva, úgy, hogy minden egyes térüreghez csak egyetlen csatornaüreg tartozik. A csatomaüregek a térben különböző magasságokban kereszteződnek egymással, anélkül, hogy egymást metszenék. A csatornaüregek ily módon mindenkor egymás alatti egy-egy síkban fekvő, egymással párhuzamos csatornaüreg-halmazt képeznek, ahol ezek a csatornaüreg-halmazok egymást térben keresztezve, de nem metszve egymást, a térben egymással párhuzamos síkokban vannak.

Egy gumirugó-elem, amit ilyen üreges gumitömbből gumiütközőként vagy alátámasztóként állítanak elő, egy alátámasztó záródarabbal és egy ellentámasztó záródarabbal is rendelkezik, amelyek rendszerint menetes csappal vagy belsőmenetes darabbal ellátott acéllemezek. Ezek egymással párhuzamos síkokban a gumimátrix vagy gumitömb egymással szembeni felületein helyezkednek el, és párhuzamosak a csatornaüreghalmazok síkjaival.

Egy ilyen gumirugó-elem az önmagában viszonylag kemény gumianyagból való előállítás ellenére a csatornaüregek és a térüregek miatt lágyabb rugókarakterisztikával rendelkezik. Ezáltal, a térüregek kialakításával a felfekvő és az azzal szemben lévő ellentámasztó felületek hatáskörzetét egymástól akusztikailag meglepően hatásosan el tudják határolni.

Az ismert bármely gumirugó-elemnél, amelynél a karakterisztika lágyságát jelentő lineáris szakaszát nyújtani akarják, másrészt el akarják kerülni, hogy a karakterisztikára kihasson a térüregek és csatornaüregek belső falfelületének behorpadásából származó következmény, akkor áthághatatlan korlátként jelentkezik, a gumimátrixon belüli csatomaüregek és térüregek geometriai méreteinek és eloszlási sűrűségének határoltsága.

Egy ilyen gumirugó tömb alkalmazásának korlátáit az egymással párhuzamos csatornaüreg-halmazok geometriai valamint konstrukciós korlátái határozzák meg, továbbá az a követelmény, hogy ezek anélkül, hogy egymást metszenék, a térben egymással párhuzamos síkokban vannak elrendezve, amelyek a felfekvő és ellentámasztó záródarabokkal is párhuzamosak.

HU 209 726 Β

A találmány célja, olyan gumirugó-elem biztosítása, amely az előzőekben leírt szerkezeti korlátozások nélkül, összetettebb alkalmazási területeken is eredményesen használható fel,, továbbá a rugókarakterisztika teljes működési tartományában lágy és töréspont nélküli jelleggörbével rendelkezik, a jó akusztikai csillapító (hang- és rezgésszigetelő) tulajdonság megtartása mellett.

A vázolt célon túlmenően, a technika ismert állásán és az előzőekben kifejtett, a felhasználó konstruktőr szükséglete és kívánsága szerint még lágyabb, és széles működési tartományban töréspont nélküli, lineáris rugókarakterisztikát nyújtó gumirugó-elem megvalósítása képezi a találmány műszaki feladatát. A bevezetőben leírt rugóelemet a mátrixgumi anyagszilárdságának és merevségének csökkentése nélkül, és anélkül, hogy a csatornaüregek és a térüregek belső falainál a korábbiak szerinti horpadás létrejönne, továbbá az akusztikai csillapító tulajdonság romlása nélkül úgy kell tovább javítani, hogy még lágyabb rugóelem álljon elő, valamint simán lefutó és széles tartományban törésmentes rugókarakterisztika megtartható legyen.

A kitűzött célnak megfelelően, a találmány alapját képező gumirugó-elem meglepően újszerű megoldása azon alapul, hogy a csatornaüregek a térüregekhez képest viszonylag lehetőleg nagy keresztmetszetűek. Pontosabban mondva úgy, hogy egy csatomaüreg hosszirányára merőleges keresztmetszet a hozzá legközelebb eső, ezen csatomaüreggel átszelt térüreg legnagyobb keresztmetszetének legalább 25%-át mindenkor eléri. Emellett az is alapvető a találmány lényegénél, hogy a csatornaüregek irányváltással vagy anélkül, térüregben metszik egymást.

Más szavakkal, a találmány tehát azon a felismerésen alapul, hogy a csatornaüregeknek olyan keresztmetszetűeknek kell lenni, hogy bennük gyakorlatilag nem léphet fel fojtóhatás. Ez pedig fennáll abban az eseben, ha a csatornakeresztmetszet az azonos metszősíkban fekvő, a csatomaüreggel átszelt térüreg keresztmetszetéhez viszonyítva, annak legalább 25%-át eléri.

A csatornaüreg ezt a viszonylag legkisebb keresztmetszeti értékét olyan hosszon tartja meg, hogy a csatornaüregek a gumimátrixban akár közvetlenül metsződhetnek is egymással, anélkül, hogy falletörés jelensége lépne fel. Meglepő eredmény emellett az is, hogy a gumirugó-elemnél a csatomaüreg-halmaz felületére merőlegesen mutató, rugóterhelést okozó terhelésvektor felvétele esetén sem jön létre töréspont a rugókarakterisztikában.

Az alátámasztás és az ellentámasztás közötti akusztikai csillapítás emellett gyakorlatilag változatlanul fennmarad, ha a csatomaüreggel átszelt, hozzá legközelebb eső térüreg keresztmetszetének 85%-át nem lépi túl a csatornaüreg keresztmetszete.

Azoknál a csatornaüreg keresztmetszeteknél, amelyek nagyobbak a hozzájuk legközelebb eső, és ezzel a csatornaüreggel átszelt térüreg legnagyobb belső keresztmetszetének kb. 80%-ánál, lecsökken az akusztikai csillapítás mértéke az alátámasztás és az ellentámasztás között. Azonos csatornaüreg és térüreg keresztmetszetek esetében — azaz akkor, ha a gumimátrixban nem állnak többé rendelkezésünkre hatásos térüregek, és ezeket még maguk a csatornaüreg-halmazok is átszelik - nem mutatható ki a szükséges hatás.

Más szavakkal, a kívánt hatás eléréséhez a csatornaüregek keresztmetszete tehát előnyösen a hozzá legközelebb fekvő, csatornaüreggel átszelt térüreg legnagyobb keresztmetszetének legalább 25%-át elérő, és nem több, mint legfeljebb 80%-a közötti értékűnek kell lennie.

A térüreg keresztmetszetéhez ilyen módon dimenzionált csatomaüreg keresztmetszetek képezik a jelen találmány magvát, ebből kifolyólag a gumimátrixban metsződő, és viszonylag kemény anyagból előállított gumirugóelem gumimátrix rugókarakterisztikájában további lágyulásjön létre anélkül, hogy töréspont lépne fel.

A gumimátrixban a csatornaüregek ilyen elrendezésénél elvileg a csatornaüregek a térüregben maguk is metsződhetnek, azaz azok együttesen egy és ugyanazon térüregbe torkollhatnak be, vagy pedig a térüregen kívül egymással közvetlenül is metsződhetnek. Továbbá, ebbe a közvetlen csatornaüreg metszéspontba előnyösen nem több, mint kettő, de biztonságosan semmiképpen sem több, mint három egymást metsző csatomaüreg találkozhat. Ezen kívül, ezek a metszéspontok a gumimátrixban úgy vannak elosztva, hogy azok egyrészt a térben egymás közötti hézagokon állnak, másrészt pedig a térüregek maguk is hézagokon vannak, ezzel szemben pedig egy fél rácshosszal eltolt alsó rácsot képeznek.

A térhálóráccsal ellentétben, amelyet az egymás közti párhuzamos elrendezésű csatornaüreg-halmazok alkotnak, azaz a gumimátrixban lévő térüregek kocka, hatszögletű vagy nyolcszögletű felépítésű megoszlásával szemben - ahol a csatornák előnyösen közvetlenül, azaz a térüregeken kívül csak kettesével metsződnek egymással - létezik a térüregek és csatornaüregek sugárirányú elosztása is. Ilyen lehet például egy hengeres gumitömbben úgy kiterítve és elrendezve, hogy azok lényegében véve sugárirányú csatornasereg rétegződést képezzenek, és azok egy összehasonlíthatóan szélesebb csatornaüregbe torkollanak. be, amely a teljes gumitömböt előnyösen mindkét oldalán nyitottan átszeli.

A csillapító folyadékkal töltött lapos gumicsillapító, amelynek felépítése ehhez hasonló, a JP 52-37675A japán közzétételi iratból ismert. A térüregek álló, szabályos hengerekként vannak kialakítva, amelyeket egymás között vékony fojtócsatornák kötnek össze, a fojtócsatomák egy szabályos hatszögletű rács felületszerkezetében metsződnek, mégpedig a térüregekben.

A találmányt kiviteli példák kapcsán és rajz alapján ismertetjük közelebbről. A mellékelt rajzon az

1. ábrán a találmány szerinti rugóelem metszetben látható, a

2. ábra az 1. ábrán bejelölt II-II sík szerinti metszet, és a

3. ábra a gumirugó-elem egy további kiviteli példája a térüregek és a csatornaüregek sugárirányú elosztásával.

HU 209 726 B

Az 1. ábra vízszintesen metszve ábrázolja a találmány szerinti gumirugó-elem első kiviteli példáját, amelynél a 2 és 4 csatornaüregek a tér egy-egy síkjában egymást merőlegesen metszik.

Az 1 gumimátrixban lévő, az egymással párhuzamos 2 csatornaüregek első halmazát hozzájuk képest szimmetrikusan és merőlegesen elrendezett, gömbalakú 3 térüregek középpontosan szimmetrikusan törik át.

Ezen 2 csatornaüregek halmazára merőlegesen az 1 gumimátrixban a 4 csatornaüregek egy második halmaza is ki van alakítva, amelyeket az előbbiekhez hasonlóan, szabályos szakaszokban elrendezett 5 térüregek ugyancsak középpontosan szimmetrikusan áttörnek. Ezen kívül az 5 térüregek szabályszerű elosztásával képzett rácsok, a 3 térüregek térbeli négyzetrácsaival is el vannak látva, mint közbenső vagy alsó rácsok.

Döntő azonban ezen kívül az is, hogy az egyes rácsok kölcsönösen egymáshoz rendelt szimmetriája nemcsak elsődlegesen szimmetrikus, hanem többszörösen is, amint azt az 1 gumimátrixban elrendezett 2 és 4 csatomaüregek, valamint a 3 és 5 térüregek szabályos elrendezése is mutatja.

A 2. ábra F vektorral terhelt 1 gumimátrixot mutat, ahol a nyílirányra előnyösen merőlegesen helyezkedik el az elmetszett 2 csatornaüregek halmaza, az 1. ábrán bejelölt Π. metsző síkra merőlegesen.

A 3. ábra szerint az 1 gumimátrixnál egy hengeres tömbben lévő sugárirányú 6 csatomaüregek vannak, amelyeket a 3. ábrán metszetben láthatunk, olyan módon elrendezve, hogy azok két oldalukon nyitottak, és együttesen az egyik homlokfelülettől a másik homlokfelületig átmenőén, az ugyancsak két végén nyitott 7 központi furatba torkollanak.

A 7 központi furat középvonala egyúttal a sugárirányú 6 csatomaüregek metszéspontjainak geometriai helye. A 3. ábrán látható gumirugó-elem olyan rugóösszenyomódást előidéző terhelésnek lehet kitéve, amelynek terhelésvektora a 7 központi furat- középvonalával párhuzamos.

Claims (11)

1. Gumirugó-elem csatomaüregekkel és térüregekkel ellátott gumimátrixból, ahol a gumimátrixban kialakított térüreg legalább egyetlen csatornaüreggel át van szelve, azzal jellemezve, hogy a csatornaüregek (2, 4, 6) hosszirányára merőleges metszősíkokkal egybeeső szelvényben elhelyezkedő egy-egy csatornaüreg (2,4, 6) keresztmetszete a hozzá legközelebb eső, ezen csatornaüreggel (2, 4, 6) átszelt térüreg (3, 5) legnagyobb belső keresztmetszetének legalább 25%-át mindenkor elérő mértékű, és hogy a gumimátrixban (1) lévő csatornaüregek (2, 4, 6) vagy irányváltással vagy közvetlenül a térüregben (3, 5) metsződnek.

2. Az 1. igénypont szerinti gumirugó-elem azzal jellemezve, hogy a csatomaüregek (2, 4, 6) hosszirányára merőleges metszősíkokkal egybeeső szelvényben elhelyezkedő csatornaüregek (2, 4, 6) belső keresztmetszete a hozzájuk legközelebb eső, ezen csatornaüregek (2,4, 6) egyikével átszelt térüreg (3,5) legnagyobb keresztmetszetének 80%-ánál mindenkor kisebb.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti gumirugó-elem azzal jellemezve, hogy a térüregeken (3, 5) kívül a csatomaüregek (2, 4) egymással abban az esetben metsződnek, ha különböző síkban fekvő, háromnál kevesebb csatomaüreg (2, 4) egy metszéspontban találkozik.

4. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti gumirugó-elem azzal jellemezve, hogy a csatornaüregek (2, 4, 6) metszéspontja egy térüregen (3, 5) belül van, különösen abban az esetben, ha egy ilyen metszéspontban egy síkban kettőnél több csatornaüreg (2,4,6) találkozik.

5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti gumirugó-elem azzal jellemezve, hogy a térüregek (3, 5) gömb alakúak, a csatornaüregek (2, 4, 6) pedig körhenger formában vannak kialakítva.

6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti gumirugó-elem azzal jellemezve, hogy a csatornaüregek (2, 4, 6) a gumirugó-elem terhelésfelvevő irányába mutató terhelés vektorra merőleges síkban vannak.

7. A 6. igénypont szerinti gumirugó-elem azzal jellemezve, hogy a terhelésvektor irányába mutatóan legalább két egymás fölött fekvő, csatomaüregeket (2, 4, 6) és térüregeket (3, 5) tartalmazó sík úgy van kialakítva, hogy a csatomaüregek (2, 4, 6) metszéspontjai síktól síkig egymással szemközt fekvő hézagon vannak.

8. A 6. vagy 7. igénypont szerinti gumirugó-elem azzal jellemezve, hogy a mindenkor egy síkban fekvő csatornaüregek (2, 4) egy négyszögű vagy hatszögű síkrácsot képeznek.

9. A 6. vagy 7. igénypont szerinti gumirugó-elem azzal jellemezve, hogy egy tárcsalakú vagy prizmaalakú gumimátrixban (1) az egy síkban fekvő csatornaüregek (6) sugárirányban és egymástól azonos szögosztásban vannak, és egy központi furatban (7) metsződnek.

10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti gumirugó-elem azzal jellemezve, hogy a csatomaüregek (2,4) és a térüregek (3, 5) a gumimátrixban (1) a térben egyenletesen vannak elosztva, és egymás között magasságirányban szimmetrikusan, előnyösen négyszög-, hatszögvagy nyolcszögalakú térbeli tácshálót képeznek.

11. Áz 1-10. igénypontok bármelyike szerinti gumirúgó-elem azzal jellemezve, hogy a csatornaüregek (2, 4, 6) legalább egyik végükön nyitottak.