SE452576B - Sett att framstella ihalig elastomerkropp samt kropp framstelld enligt settet och anvendning av densamma - Google Patents

Description

452 576 i 2 ceringen av kompressionstrycket på detsamma har en önskvärd och oväntad effekt på de fysiska egenskaperna, funktionen och använd- ningen av den slutliga elastomerprodukten. I huvudsak har man enligt uppfinningen funnit, att anordnandet av en central kärna eller öppning i sampolyester-polymer-elastomer-kroppen före anbringandet av ett axiellt kompressionstryck på kroppen har avsevärda fördelaktiga effekter på den resulterande produkten.

Användningen av den erhållna ihåliga elastomerkroppen som en kompressionsfjäder förbättras genom att fjäderkarakteristiken hos kroppen förändras och användningsområdet vidgas där en dylik fjäder kan användas. Uppfinningen tillåter de fysiska egenska- perna hos den ihåliga kroppen att lätt varieras för upptagande av de laster och avböjningar, som erfordras vid speciella fjäder- applikationer. Elastomerfjädrar med olika fjädringsgrad kan således lätt produceras genom tillämpning av föreliggande upp- finning. Den erhållna ihåliga elastomerkroppen uppvisar också karakteristika, som gör den användbar vid andra applikationer än som kompressionsfjäder.

Anordnandet av en kärnöppning, som sträcker sig åtminstone delvis genom elastomerkroppen före anbringandet av en kompressionskraft, har befunnits icke förorsaka att sidoväggarna på kroppen kollapsar, såsom skulle kunna förväntas. I stället expanderar sidoväggarna hos kroppen och kärnöppningen utåt i en tvärriktning som resultat av applicerandet av kompressionskraften på kroppen. De erhållna sidoväggarna är i huvudsak jämna i tjock- leken och symmetriska kring den axiella centrumlinjen hos kärn- öppningen och kärnöppningen har vidgats avsevärt för avgränsning av en i huvudsak ihålig kropp av elastomermaterialet. Förekomsten av kärnan förändrar därigenom elastomerkroppens fysiska karakte- ristik.

Funktionsegenskaperna hos elastomerkroppen för- ändras också genom komprimering av materialet, som har en kärn- öppning som sträcker sig åtminstone delvis genom detsamma. När kroppen användes som en kompressionsfjäder har fjäderkarakteris~ tiken hos den ihåliga kroppen förändrats jämfört med en solid kropp av samma material. Fjädringen förändras och mängden dyna- misk och statisk energi som kan lagras av fjädern har förändrats.

Funktionsegenskaperna hos de ihåliga elastomerkropparna som pro- duceras enligt föreliggande uppfinning ökar således flexibili- 3 452 576 teten beträffande utformningen och användningsområdet för fjäd- ringsenheter, där man använder sig av sampolyester-polymer- elastomer-material.

Vidare kan arbetskarakteristíken hos den ihåliga elastomerkropp, som produceras enligt föreliggande uppfinning, varieras på ett enkelt sätt genom att man förändrar formen och storleken hos kärnöppningen i kroppen före kompression. Exempel- vis kan, om en lättare fjäder med större utfjädring per belast- ningsenhet önskas, storleken av kärnöppningen förstoras för att i motsvarighet därtill reducera tjockleken hos de erhållna sidoväg- garna på den ihåliga kroppen. På samma sätt kan en styvare fjäder åstadkommas genom att man väljer en mindre kärnöppning, så att den ökade sidoväggtjockleken ger en styvare fjäder. Formen hos elastomerkroppen, såväl som formen hos den centrala kärnöpp- ningen, kan också varieras för att passa till speciella appli- kationer. Exempelvis kan kroppen vara cylindrisk, oval, i huvud- sak rektangulär eller kvadratisk till formen. Kärnöppningen kan likaledes vara cirkulär, oval, rektangulär eller kvadratisk i tvärsnitt. I det föredragna utförandet är tvärsnittsformen hos kärnöppningen och kroppen lika och koaxiella, så att kroppens symmetri bibehålles.

Dessutom är de ihåliga kropparna enligt förelig- gande uppfinning enkla och ekonomiska att framställa jämfört med ihåliga kroppar, som är framställda genom tidigare tekniker. I stället för att kräva dyrbara och besvärliga kärnor eller in- vändig bearbetning för åstadkommande av en hålrumsöppning i kroppen erfordrar föreliggande uppfinning endast anordnandet av en kärnöppning i elastomerkroppen före kompression. Denna öppning kan lätt uppborras i eller genom kroppen med konventionell borr- ningsutrustning. Alternativt kan, om elastomerkroppen skall gjutas, den centrala öppningen gjutas i kroppen före kompression.

Om den ursprungliga elastomerkroppen exempelvis skall vara cylindrisk, kan en enkel rördel användas för gjutningen av kroppen såväl som för kärnöppningen.

Också relativt små modifieringar av jiggar och fixturer som användes för åstadkommande av de ihåliga kropparna ger variationer i formen hos den slutliga produkten. Exempelvis kan de jiggar och fixturer som användes för att forma den ihåliga kroppen anordnas för att förse den ena av eller båda de axiella 452 576 4 ändarna hos kroppen med en reducerad krag- eller halsdel, som skulle kunna användas för montering och orientering av kroppen i speciella industriella applikationer. Likaledes kan jiggarna och fixturerna arrangeras så, att den slutliga kärnöppningen sträcker sig endast delvis genom kroppen. En axiell ända av kroppen blir därvid försedd med en solid ändvägg, som är önskvärd för spe- ciella applikationer.

De ihåliga elastomerkroppar, som produceras enligt föreliggande uppfinning, kan också utformas och användas för andra ändamål än som industriella kompressionsfjädrar. De är exempelvis användbara som isolations- och vibrationsdämpare, såsom vid motormontering. De kan också användas som energiabsorp- tionsdämpare eller buffertar. De ihåliga elastomerkroppar, som produceras enligt uppfinningen, har också tillräcklig symmetri kring deras axel för att de skall kunna användas i olika tillämp- ningar sàsom rullar eller hjul.

BESKRIVNING AV ILLUSTRATIVA UTFÖRANDEN Ytterligare fördelar och utföranden av förelig- gande uppfinning framgár närmare av beskrivningen av flera ut- föringsexempel i samband med bifogade ritningar, på vilka: fig. l är en framifrån tagen perspektivvy av ett cylindriskt block av sampolymer-polyester-elastomer-material, som kan användas för framställning av en ihålig elastomerkropp enligt uppfinningen, I fig. 2 är en framifrån tagen tvärsnittsvy av den elastomerkropp som visas i fig. 1, illustrerande en central axiell kärnöppning som är anordnad i kroppen, och varvid också illustreras tillståndet hos kroppen före appliceringen av en axiell komprimeringskraft, fig. 3 är en framifrån tagen snittvy av den i fig. l och 2 visade elastomerkroppen visad när en axiell kompressions- kraft är pàlagd på kroppen enligt föreliggande uppfinning, fig. 4 är en framifrån tagen tvärsnittsvy av en lastvagns- och lokomotivbuffert som innehåller en kompressions- fjäderanordning utformad av en stapel ihåliga elastomerkroppar, som framställts enligt uppfinningen, fig. 5 visar en modifiering av uppfinningen där_ 5 452 576 den ihåliga kroppen är försedd med ett reducerat halsparti i dess båda axiella ändar, och en central kärnöppning, visad före det att kompressionskraften är pålagd och varvid vidare visas kroppen belägen mellan två kompressionselement, fig. 6 är en snittvy av den modifierade hålkropp, som visas i fig. 5, efter anbringandet av kompressionskraften pà kroppen, fig. 7 är en delvis skuren vy av ett motormontage där man använder sig av ett par i serie anordnade ihåliga fjäder- kroppar, som liknar det modifierade utförandet som visas i fig. 5 och 6, fig. 8 är en delvy av ett ytterligare utförande enligt föreliggande uppfinning, där man visar den ihåliga elasto- merkroppen använd som hjul, fig. 9 illustrerar en ytterligare modifikation av en ihålig elastomerkropp enligt föreliggande uppfinning, där kroppen och den centrala öppningen är ovala i horisontell genom- skärning, fig. 10 är en snittvy genom den ovala elastomer- kropp, som visas i fig. 9, tagen utmed huvudaxeln som markeras med linjen 10-10 i fig. 9 efter det att kroppen har utsatts för komprimeringskraften enligt föreliggande uppfinning, fig. 11 är en snittvy genom en modifierad oval kropp efter komprimering, varvid visas den slutliga formen hos den ovala kroppen när kärnöppningen sträcker sig endast delvis genom kroppen, så att en solid vägg bildas vid en axiell ända, fig. 12 är ett kraft-rörelsediagram som visar resultaten av statiska och dynamiska tester av en gummielastomer- kropp, som i huvudsak har samma form som den kropp som visas i fig. 1, fig. 13 är ett kraft-rörelsediagram som visar resultaten av statiska och dynamiska tester av en ihålig sam- polyester-polymer-elastomerkropp enligt föreliggande uppfinning med i huvudsak den form som den i fig. l visade kroppen har, och fig. 14 är ett kraft-rörelsediagram där man jämför resultaten av pàläggning av en vald kompressionskraft på cylind- riska kroppar av sampolyester-polymer-elastomer, som har samma utgàngsmàtt och -form, men en central kärna av olika utformning.

Metoden för framställning av förbättrade elastomer- 452 576 6 kroppar enligt föreliggande uppfinning skall först beskrivas med hänvisning till den cylindriska form, som den ihåliga kroppen enligt fig. 1-3 har. Såsom visas där har en cylindrisk kropp 20 av sampolyester-polymer-elastomer-material en vald axiell ut- gàngshöjd 'h' och en cirkulär tvärsnittsarea 'a'. Såsom visas i fig. 2 är kroppen 20 också försedd med en central kärnöppning 22.

Kärnan 22 kan vara en borrad cirkulär öppning, som sträcker sig axielltgenom kroppen 20 från den övre ändväggen 24 på kroppen till den nedre ändväggen 26. Enligt föreliggande uppfinning har kroppen 20 kärnöppningen 22 placerad i en lämplig komprimerings- jigg, såsom visas med plattorna P i fig. 3.

Såsom förklaras i nämnda patent utlöpes därefter polymerblocket i det föredragna utförandet. Utlöpningstiden kan sträcka sig till omkring etthundraàttio timmar för speciella applikationer. Därefter pàlägges en axiell kraft 'F' på kroppen 20 för att komprimera kroppen axiellt i vald utsträckning.

Kraften 'F' skall vara tillräcklig för att komprimera elastomer- kroppen 20 âtminstone 30% av dess ursprungliga axiella höjd 'h'.

De optimala resultaten inträder när kraften 'F' komprimerar kroppen 20 ungefär 50% av dess ursprungliga höjd 'h'. Ett tillämp- ligt kraftomráde skulle kunna ge en kompression i storleksord- ningen 30% till omkring 80% av den ursprungliga axiella höjden 'h' av kroppen 20. Såsom ytterligare förklaras i patentet nr 4.198.037, förändrar denna kompressionskraft 'F' fjäderegen- skaperna hos elastomeren och gör det möjligt för kroppen 20 att därefter användas som kompressionsfjäder med elastiskt minne.

Resultatet av ovan beskrivna applicering av kraf- ten 'F' för àstadkommande av en ihålig kropp ZUA som har fördelar och egenskaper enligt föreliggande uppfinning visas i fig. 3.

Komprimeringen av kroppen 20 förändrar icke endast de fysiska egenskaperna hos polymermaterialet, utan den expanderar också kärnöppningen 22 i tvärriktningen och utåt, och åstadkommer en i huvudsak toroidformig ihålig kropp 20A, som har en vidgad sym- metrisk kärna 22A, som visas i fig. 3. Denna ihåliga kropp 20A har annorlunda fysiska egenskaper jämfört med en solid kropp av samma elastiska material, som underkastas samma kompressions- kraft. Sásom också visas i fig. 3 har den erhållna ihåliga kroppen 20A likformiga sidoväggar och är symmetrisk kring dess axiella centrumlinje. Kroppen 20A är därigenom användbar som kompressions- 7 452 576 fjäder, vibrationsdämpare, energiabsorptionsbuffert eller som ett ihåligt roterande element, såsom ett hjul eller liknande.

Fig. 4 visar att de erhållna ihåliga elastomer- kropparna, såsom visas i fig. 3, kan användas för bildande av en kompressionsfjäderanordning i en lastvagns- och lokomotivbuffert 30. Dessa buffertar 30 användes vanligen mellan järnvägsvagnar för att upptaga stötar mellan intilliggande vagnar och för att kompensera stötbelastningen på vagnkopplingarna under manövrering av godståget. För att uppnå dessa ändamål innehåller bufferten 30 ett hus 40, som har en plan bakre monteríngsvägg 42. Väggen 42 är avpassad att monteras på en lastvagn på önskat ställe där slag- eller stötenergin måste absorberas av bufferten 30. Från väggen 42 sträcker sig inåt ett centralt block 44, som uppbär en fjäder- anordning 50. Såsom beskrives nedan är huset 40 vanligen cylind- riskt och har företrädesvis en vidgad ytterkant 46.

Bufferten 30 innesluter också en förskjutbar innercylinder 60. Denna cylinder 60 är anordnad teleskopiskt i huset 40, såsom visas i fig. 4, och innehåller ett stöthuvud 62 på sin ytterända. Cylindern 60 är konstruerad att glida i huset 40 när huvudet 62 påverkas av belastningen från intillvarande lastvagn eller liknande. Energin av stöten absorberas av fjäder- anordningen 50. Fjäderanordningen 50 är belägen i teleskopcylin- dern 60 mellan blocket 44 och huvudet 62. En fjäderföljarplatta 52 är anordnad vid vardera ändan av fjäderanordningen 50 för att styra appliceringen av kraften till fjäderanordningen.

Vidare innehåller fjäderanordningen 50 ett flertal staplade ihåliga elastomerfjäderelement 54. Fjäderelementen 54, av vilka åtta är inneslutna i den visade bufferten 30, har for- mats genom anbringande av en kompressionskraft till en ihålig elastomerkropp, såsom har beskrivits ovan i samband med fjäder- elementet 20 som visas i fig. l t.o.m. 3. Varje fjäderelement 54 har en expanderad central kärnöppning 56 som formats genom an- bringandet av en axiell kraft mot fjädern enligt uppfinningen.

Ett flertal tryckskivor 58 är också anordnade i fjäderanordningen 50, så att en platta 58 är belägen mellan varandra intilliggande fjäderelement 54. Dessa plattor 58 bidrar till att hålla fjäder- elementen 54 väl staplade i linje med varandra under buffertens 30 arbete. Såsom vidare förklaras i patent nr 4.198.037 kan plattorna 58 vara försedda med ytinkongruens, vilket ger en 452 576 8 mekanisk förbindning med intilliggande elastomerfjäderelement 54.

Arbetet hos bufferten 30 framgår av ovanstående beskrivning av de ingående beståndsdelarna. När en belastnings- kraft lägges på huvudet 62, såsom genom en stöt mellan varandra intilliggande vagnar i ett godståg, dämpas kraftenergin och absorberas av fjäderpaketet 50. Denna energiabsorption erhålles genom att kraften teleskoperar cylindern 60 i huset 40 och därigenom komprimerar fjäderpaketet 50 axiellt. När kraften borttages áterstudsar fjäderpaketet 50 och huvudet 62 återgår till dess utgångsläge.

Fig. 5 illustrerar en modifierad hålkropp 70, som är framställd enligt föreliggande uppfinning. Kroppen 70 är i huvudsak cylinderformig och är försedd med en central axiell borrning 72. De axíella ändarna av cylindern 70 definierar en övre ände 74 och en nedre ände 76. I detta utförande är var och en av ändarna 74 och 76 försedd med ett utskjutande halsparti 74A och 76A. Såsom framgår av fig. 5 utskjuter halspartierna 74A och 76A över tillhörande ändväggar 74 och 76 och ligger axiellt i linje med borrningen 72. Dessa halspartier 74A och 76A kan vara utformade som den cylindriska kroppen 70 genom svarvning eller också kan de gjutas på kroppen om cylindern 70 är framställd genom gjutníng. I det visade utförandet är partiet 74A axiellt räknat längre än halspartiet 76A. Naturligtvis kan dessa hals- dimensioner varieras för att motsvara de krav som ställs vid speciella applikationer.

I fig. 5 visas den cylindriska kroppen 70 belägen mellan ett par kompressionsbackar 'J' till en lämplig kompressions- anordning. Backarna 'J' har urtagningar för mottagande av och formöverensstämmelse med halspartierna 74A och 76A på kroppen 70.

Backarna 'J' är därvid anordnade för att anlägga en axiell komp- ressionskraft på kroppen 70 utan att deformera halspartierna 74A och 76A. Enligt föreliggande uppfinning underkastas den ihåliga kroppen 70 en axiell kompressionskraft, som reducerar kroppens 70 höjd till en grad som är åtminstone 30% av den ursprungliga höjden på kroppen. Såsom förklarats vidare ovan har därigenom den cylindriska kroppen 70 formats till en komprimerad ihålig kropp 70A, som visas i fig. 6. Eftersom backarna 'J' uppvisar urtag- ningar för halspartierna 74A och 76A, är halspartierna oför- ändrade hos den erhållna komprimerade hålkroppen 70A. Emellertid 9 452 576 år, såsom framgår av fig. 6, höjden av kroppen 70A permanent reducerad jämfört med kroppen 70, som visas i fig. 5. Vidare har den axiella borrningen 72 i kroppen 70 expanderats symmetriskt kring den axiella centrumlinjen till bildande av ett vidgat symmetriskt kärnparti 72A. Den komprimerade kroppen 70A har därigenom formats, så att den uppvisar föreliggande uppfinnings karakteristika och fördelar, och är vidare försedd med axiella halspartier 74A och 76A, som underlättar orienteringen av och arbetet hos kroppen 70A i speciella industriella applikationer.

Fig. 7 illustrerar tillämpningen av den komprime- rade hålkroppen 70A, som visas i fig. 6, vid motormontage. Vid denna typiska motormontageapplikation är en kompressionsfjäder- enhet inplacerad för dämpning eller avfjädring av vibrations- energin mellan ett förhållandevis styvt ramelement 80 och ett par rörliga motormonteringselement 82A och 82B. Motormonterings- anordningen måste kunna absorbera eller dämpa vibrationsenergin i flera riktningar, såsom när motormonteringselementen 82 vibrerar både uppåt och nedåt i förhållande till det styva elementet 80, som visas i fig. 7. Motormonteringsanordningen måste också kunna absorbera åtminstone en minimimängd av hori- sontell vibrationsenergi.

För att uppfylla dessa ändamål är ett par ihåliga elastomerfjäderkroppar 70A, såsom visas i fig. 6, belägna axiellt i linje med varandra i den motormontageanordning som visas i fig. 7. Den ihåliga formen av kropparna 70A möjliggör att konstruktionsparametrarna hos kroppen kan varieras för åstadkommande av ett fjädringsförhållande, som är tillräckligt litet för att tillåta användningen av sampolyester-po1ymer- elastomer-material vid många typiska motormontage eller vibra- tionsdämpningsoperationer. En av kropparna 70A är belägen mellan den styva ramen 80 och motormontageplattan 82A och den andra kroppen 70A är belägen mellan ramen 80 och den nedre motormon- tageplattan 82B. Ett bult-och mutterförband 84 sträcker sig genom de vidgade axiella hålen 72A på kropparna 70A för att hålla kropparna i axiell linje med varandra.

Den styva ramen 80 uppvisar ett hål 81 och motor- montageplattorna 82A och 82B har öppningar 83 för orientering av bultförbandet 84 i motormontagesystemet. Såsom framgår av fig. 7 är hålen 81 och 83 så dimensionerade, att de med en liten tole- 452 576 10 rans upptager halspartíerna 74A och 76A på var och en av krop- parna 70A. Bultförbandet 84 sträcker sig genom halspartierna 74A och 76A. Halspartierna 74A och 76A låser därigenom kropparna 70A i lämpligt axialläge i förhållande till ramen 80 och motormonte- ringsplattorna 82A och B. De olika axiella storlekarna på hals- partierna 74A och 76A motsvarar de axiella längderna av hålen 81, 83, i vilka halspartierna sträcker sig in.

Bultförbandet 84 överför därigenom vibrationskraf- ter till de ihåliga elementen 70A både i riktning uppåt och nedåt, såsom visas i fig. 7. Således kommer, om en uppàtriktad kraft lägges på bultförbandet 84, genom rörelsen hos motorn och plattorna 82, motormontageplattan 82B att pressas uppåt, sett enligt fig. 7. Plattan 82B pressar det nedre elementet 70A mot den styva ramen 80 för att därigenom dämpa den vibrationsenergi, som åstadkommas genom motorns rörelse. Likaledes pressar en nedåtgående vibrationskraft som lägges på bulten 84 och plattan 82A den övre hálkroppen 70A mot den stela ramen 80 för att därigenom absorbera vibrationsenergin som beror pà motorrörel- isen. Vidare möjliggör orienteringen av halspartierna 74A och 76A i hålen 81 och 83 att kropparna 70A kan absorbera och reagera på tvärriktade eller vridbelastningar, som pálägges genom icke vertikal relativrörelse mellan plattorna 82A och 82B och den styva ramen 80. Hàlkropparna 70A dämpar således vibrations- energin, som beror pà motorsystemets rörelse, genom att reagera pà kraftkomposanter i horisontell såväl som vertikal riktning.

Vibratíonsdämpningsförmågan hos systemet förbättras sàledes avsevärt.

Fig. 8 visar en applikation av hálkropparna enligt föreliggande uppfinning, vilken bygger pà kropparnas symmetri. I fig. 8 är en hàlkropp 90, som innehåller en vidgad central kärna 92, försedd med hals- eller navpartier 94 och 96.

Kroppen 90 är densamma som hàlkroppen 70A, som visas i fig. 6, och kan framställas med navpartierna 94 och 96 på samma sätt som beskrivits ovan med hänsyn till formningen av halspartierna 74A och 76A pà hàlkroppen 70A. Navpartierna 94 och 96 pà kroppen 90 underlättar införandet av axeln 98 i kroppens centrala kärn- öppning 92 och genom navpartierna. En fläns 99 är anordnad pá axeln 98, såsom framgår av fig. 8, för att vila mot navpartiet 94 och hindra hjulet 90 att röra sig i tvärriktningen át vänster 11 452 576 enligt fig. 8. Såsom också framgår av fig. 8 är det högra partiet av axeln 98 roterbart monterat i en lämplig urtagning i ramelementet 100. Ramen 100 kan höra samman med ett fordon eller annan mobil apparat, såsom en arbetsvagn eller liknande, på vilken hjulen 90 användes. En konventionell lásbricka 102 kan vara anordnad för fastlåsning av axeln 98 på ramen 100 och för att förhindra att hjulet 90 och axeln 98 rör sig i tvärrikt- ningen i förhållande till ramen 100. Den symmetriska formen hos hålkropparna som framställts enligt uppfinningen resulterar i ett hjul 90 med låg vikt och jämn gang.

Fig. 9-ll illustrerar tillämpningen av före-- liggande uppfinning vid utformning av hàlkroppar, som uppvisar annan form än cylindrisk. I fig. 9 gjutes sampolyester-polymer- elastomer-materialet eller bearbetas så att det får oval eller ellipsoidal form. Denna ovala elastomerkropp 110 är också försedd med en oval centrumkärnöppning 112. Kärnan 112 har samma form som och är anordnad koaxiellt med kroppen 110 för att säkerställa att den erhållna komprimerade hálkroppen är sym- metrisk kring sin vertikalaxel. I det utförande som visas i fig. 9 och 10 sträcker sig kärnborrningen 112 genom kroppen 110.

Fig. 10 illustrerar formen hos hàlkroppen 110A efter det att ovan beskrivna kropp 110 har underkastats komp- rimeringskraften enligt föreliggande uppfinning, vilken redu- cerar den ursprungliga axiella höjden hos kroppen 110 med åtminstone 30%. Den komprimerade hàlkroppen 110A uppvisar en vidgad kärna 1l2A och är försedd med de förbättrade fjädrings- egenskaper som beskrivits ovan. Fig. 10 illustrerar den symmetri som kroppen ll0A och hâlkärnan 1l2A har i förhållande till huvudaxeln hos den ovala kroppen. Symmetrin hos hålkroppen ll0A och centrumkärnan 1l2A finns också på samma vis kring kroppens minimiaxlar.

Den ovala kroppen ll0A är användbar som komp- ressionsfjäder i situationer där den vidgade huvudaxeln kan ha viss fördel, såsom i ett rektangulärt fjädersystem. Naturligtvis inses av fackmannen, att formen och konfigurationen hos de ihåliga kropparna och de inre kärnorna kan varieras för att passa speciella industriella applikationer.

Fig. 11 visar en annan modifikation av uppfin- ningen, där den ovala kroppen 1l0B uppvisar ett ihàligt kärn- 452 576 12 parti 1128, som sträcker sig endast delvis genom kroppen. Den erhållna kroppen 1103 har karakteristika som liknar ovan beskrivna kropp ll0A, bortsett från att en solid ändvägg 113 är utformad i kroppens ena axialända. Denna ändvägg 113 är användbar vid speciella applikationer, såsom när kroppen 1108 användes som energiabsorberande dämpare. Vid en sådan applikation kan kroppen ll0B monteras på fordonet, skyddsskenan eller på någon annan konstruktion i önskat läge genom att man fastsätter ett fäst- element, såsom en bult, vid ändväggen 113.

Fig. 12 illustrerar funktionskarakteristiken under dynamiska och statiska provförhållanden beträffande en buffert 30 som visas i fig. 4, med ett kompressionsfjädersystem 50 som är försett med cirkulära gummifjäderelement med en cent- ral öppning. Diagrammet i fig. 12 visar rörelsen i millimeter hos fjädersystemet 50 vid applicering av en kraft, uttryckt i kilo-newton, som anlagts på bufferthuvudet 62 för komprimering av stapeln av gummifjädrar. Den heldragna kurvlinjen S i fig. 12 representerar kraft-rörelsekurvan hos bufferten när den under- kastas en statisk belastning, som appliceras i ett standard- förhållande av 25 mm fjädring per minut till dess att full fjädring sker. Den ursprungliga förbelastningskraften var ett kilo-newton och slutkraften var 630 kilo-newton. Området under den statiska kompressionskurvan S i fig. 12 illustrerar grafiskt den totala energi (We) som lagrats av fjäderanordningen 50 i ett fjädringsslag på ungefär 105 mm. I ett typiskt statiskt test var denna energi (We) nio kilo-joules beträffande kompressionsfjädrar av gummi.

Kraft-rörelsekurvan D i fig. 12 representerar den kraft-distanskurva som genereras genom anbringandet av en dynamisk last pà en buffert, såsom den i fig. 4 visade, vilken har ovan beskrivna kompressionsfjädrar av gummi. Den dynamiska belast- ningen pålades medelst en fallhammare på 27.000 pound, som slog mot huvudet 62. Återigen representerar området under kurvan D i fig. 12 grafiskt den totala energi (We), som lagras av gummi- fjäderanordningen under ett fjädringsslag på ungefär 105 mm. I ett typiskt dynamiskt test av denna typ av buffert med gummi- fjädrar var den lagrade energin (We) 18 kilo~joules. Slutkraften var omkring 1325 kilo-newton.

Fig. 13 representerar grafiskt samma typ av dyna- 13 452 576 miska och statiska test pà en buffert 30, som visas i fig. 4, vilken innehöll en stapel av ihåliga elastomerfjäderkroppar S4, som framställts i överensstämmelse med uppfinningen. Den hel- dragna kurvlinjen S i fig. 13 representerar kraft-rörelsekurvan som genererats genom anbringandet av en statisk provbelastning på bufferten 30; som innehåller de elastomera hålkropparna 54 medelst en belastningsanordning av skruvtyp, som tryckte in fjädern med 25 mm per minut. Såsom illustreras i fig. 13, uppkom en maximal intryckning av omkring 105 mm med en kraft av 1050 kilo-newton. Området under kurvan S, som representerar den fjäderenergi som lagrats under 105 mm intryckning (We) var 32 kilo-joules i ett typiskt test. På ett liknande sätt represen- terar den brutna kurvan D, som visas i fig. 13, kraft-rörelse- kurvan för polymerfjäderanordningen 50 under dynamiska prov- ningsförhàllanden. Den dynamiska kraften pålades genom anslag medelst en fallhammare på 27.000 pound. Den dynamiska maximi- belastningen av polymerfjäderanordningen, vid maximiinfjädring av 105 mm, var 1552 kilo-newton. Området under kurvan D, som representerar den energi (We) som lagrats av fjäderanordningen 50, var ungefär 50 kilo-joules i ett typiskt dynamiskt test.

En jämförelse mellan fig. 12 odh 13 visar, att sampolyester-polymer-fjädrarna 54 uppvisar förbättrad fjädrings- karakteristik och energiabsorptionsegenskaper när de användes i en sådan buffert som visas i fig. 4 jämfört med kompressions- fjädrar av gummi. Under både dynamiska och statiska provnings- förhàllanden var den kraftmängd som erfordrades för att helt komprimera fjäderanordningen avsevärt större med sampolyester- polymer-fjädrarna 54. Vidare var den energi (We) som lagrades av fjädern avsevärt större med sampolyester-polymer-kompressions- fjädrarna 54. I de statiska proven ökade den upplagrade energin med en faktor av fyra från 9 till 32 kilo-joules. I de dynamiska proven ökade den upplagrade energin från 18 kilo-joules med gummi till 50 kilo-joules med fjädrarna enligt uppfinningen.

Fig. 14 visar ytterligare utföranden och karakte- ristika hos de ihåliga elastomerfjädrarna framställda enligt föreliggande uppfinning. I fig. 14 presenteras fyra belastnings- fjädringsdiagram för fjädringselement, som har varierande fysiska karakteristika. Vid varje tillfälle är den cylindriska kroppen framställd av ett block av sampolyester-polymer-elastomer- 452 576 N material med en ytterdiameter av 2,5 tum och en axiell utgångs- höjd av 3 tum. Vid varje tillfälle underkastades elastomer- blocket för en axiell kompressionskraft, som komprimerade blocket 70% av dess ursprungliga höjd. Kraften borttogs där- efter. Blocket Pl var en solid elastomercylinder. Efter det att kompressionskraften borttagits hade blocket Pl en fri höjd av 1,61 tum. Blocket P2 var försett med en axiell borrning med en ursprunglig innerdiameter av 3/4 tum. Den fria höjden hos P2 var efter 70% kompression 1,64 tum. Blocket P3 var försett med en ursprunglig inre axiell borrning med en innerdiameter av l tum.

Den erhållna fria höjden efter kompression av blocket P3 var 1,78 tum. Slutligen var blocket P4 försett med en ursprunglig axiell borrning med en innerdiameter av 1-l(4 tum. Den erhållna fria höjden av blocket P4 var 2,18 tum.

Belastnings-undanfjädringskurvorna som illustre- ras i fig. 14 visar användbarheten av fjädrar enligt uppfin- ningen genom angivande av de olika egenskaperna hos elastomer- kropparna, som uppvisar kärnhàl med olika storlek. Dessa belast- nings-undanfjädringskurvor genererades genom belastning av de slutliga blocken Pl-P4 med en statisk last för ástadkommande av en intryckning av 25 mm per minut.

En jämförelse mellan de kurvor som visas i fig. 14 visar effekten av att anordna och variera diametern av en central kärna i den ihåliga elastomerkroppen enligt uppfinningen.

Eftersom kärnan anordnas och ökar i storlek, såsom illustreras genom att man övergår från blocket Pl till blocket P4, ökar fjädringen för en given kraft avsevärt. Alternativt uttryckt ökar den erfordrade kraften för fullständig fjädring avsevärt.

De olika blocken P2 t.o.m. P4 har därvid avsevärt olika fjäd- ringsförhállanden (d.v.s. förhållandet mellan belastning och undanfjädring). Den energi (We) som lagrats av fjädrarna under maximal undanfjädring varierar ocksa. We för det solida blocket Pl uppmättes till ungefär 13.300 tum-pound; för P2 var We omkring 9.500 tum-pound; för P3 var värdet omkring 8.000 tum- pound; och för P4 var värdet omkring 6.900 tum-pound.

Sàledesitillåter föreliggande uppfinning att ett block av termoplastiskt elastomermaterial lätt modifieras så att fjäderkarakteristiken hos blocket varieras för att tillgodose konstruktionskrav beträffande speciella industriella applika- 15 452 576 tioner. Användbarheten av uppfinningen ger därigenom konstruk- tören möjligheten att anpassa en fjäder enligt kundens önskan, så att den får ett speciellt fjädringsförhàllande och/eller energilagringskapacitet inom ett givet utrymme.

De olika utförandena av uppfinningen har angetts ovan såsom exempel. Det bör inses av fackmannen, att modifieringar kan göras beträffande metoden och apparaten enligt uppfinningen utan att man frángår idén med och området för uppfinningen, såsom den anges i efterföljande patentkrav.

Claims (22)

452 sve ,, P a t e n t k r a v

1. Företrädesvis som kompressionsfjäder, avsett organ, som innehåller åtminstone en kropp (20: 70; 110) av ltermoplastiskt elastomer-material med en vald tvärsnittsform och axiell fri höjd (h), varvid materialet är så valt att det efter axiell komprimering av åtminstone 30% av den ursprungliga axiella längden permanent kvarstår med en avsevärd del av längd- reduktionen när det avlastats efter komprimering, k ä n n e - t e c k n a d d ä r a v, att kroppen uppvisar en central den- samma i huvudsak genomgående kärnöppning (62: 72; 112) och har komprimerats axiellt med_sagda kärnöppning i en utsträckning, som är lika med åtminstone 30% av den ursprungliga höjden av det okomprimerade elastomera materialet, så att konfigurationen av kärnöppningen är permanent expanderad i tvärriktningen utåt.

2. Fjäderelement enligt patentkrav 1, k ä n n e - t e c k n a t d ä r a v, att materialet är ett sampolyester- polymer-elastomer-material.

3. Fjäderelement enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att sagda kärnhàl (22; 72; 112) liknar och är koaxiellt beträffande tvärsnittsformen hos sagda kropp, så att hålkroppen är i huvudsak symmetrisk kring dess axel.

4. Fjäderelement enligt något av patentkraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att kroppen (70) är utformad med ett halsparti (74a), som är beläget axiellt i linje med kärnhälet (72) vid åtminstone en axiell ända av blocket och sträcker sig axiellt från denna ända och är avpassat att upptaga tvärriktade och vridningskrafter som lägges pà fjädern.

5. Fjäder enligt patentkrav 4, k à n n e t e c k n a d d ä r a v, att ett halsparti (74A; 76A) är anordnat på kroppens (70) båda axiella ändar.

6. Metod för framställning av en ihålig kropp enligt patentkrav 1 av ett termoplastiskt elastomer-material företrädesvis avsedd att användas som fjädringselement kännetecknad av stegen: man åstadkommer ett block (20; 70; 110) av sagda elastomer-material, som har en vald ursprunglig axiell längd och p, 452 576 tvärsnittsform och som vidare har en ursprunglig karnöppning (22; 72; 112), som sträcker sig axiellt i huvudsak genom sagda 2 block, varvid materialet och öppningen från början uppvisar ett ; likformigt tvärsnitt räknat vinkelrätt mot en centralaxel, och materialet väljes så att det efter en axiell komprimering av I åtminstone 30% av den ursprungliga axiella längden kommer att g permanent bibehålla en avsevärd längdreduktion när detsamma har Å avlastats efter att ha komprimerats; É man på sagda block med nämnda tvärsnitt lägger en å så stor axiell belastning, att blocket att komprimeras atmins- tone 30% av dess ursprungliga längd för förändring av tvärsnitts- , formen hos sagda block, så att formen av sagda kärnöppning permanent är vidgad i tvärriktningen utåt för definiering av sidoväggar i den ihåliga kroppen med en vald konfiguration; och man därefter avlastar sagda block från sagda axiella belastning.

7. Metod enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att som material väljes ett sampolyester-polymer- elastomer-material.

8. Metod enligt patentkrav 6 eller 7, k ä n n e - t e c k n a d d ä r a v, att kärnöppningen anordnas att sträcka sig genom blocket av elastomer-material, som ett djupt bottenhàl (ll2B).

9. Metod enligt patentkrav 6 eller 7, k ä n n e - t e c k n a d d ä r a v, att kärnöppningen (22; 72; ll2) anord- nas att sträcka sig axiellt helt genom blocket av elastomer- material.

10. l0. Metod enligt nagot av patentkrav 6-9, k ä n n e - t e c k n a d d ä r a v, att storleken av den axiella kraften väljes så att blocket komprimeras till omrâdet av omkring 30% till 80% av dess ursprungliga axiella längd.

11. ll. Metod enligt patentkrav 10, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att storleken av den axiella kraften väljes sà, att blocket (20; 70; ll0) komprimeras till omkring 50% av dess ursprungliga axiella längd.

12. Metod enligt något av patentkraven 6-ll, k ä n n e - t e c k n a d d ä r a v, att kärnöppningen (22; 72) formas genom axiell borrning.

13. Metod enligt något av patentkraven 6-ll, k ä n - 452 576 ,8 n e t e c k n a d d ä r a v, att kärnöppningen (22; 72; 112) àstkommes genom gjutning så att den sträcker sig axiellt i sagda block (20; 70; 110).

14. t e c k n a d d ä r a v, att i ena ändan av blocket formas ett halsparti (74A), som är beläget centrerat i förhållande till kärnöppningen och har en utsträckning i tvärriktningen, som är mindre än tvärmáttet av blocket.

15. Metod t e c k n a d d ä r blockets båda ändar.

16. Metod t e c k n a d d ä r centralt i förhållande till blocket för att ge sidoväggar, som a v, att halspartiet (74A, 76A) formas vid är i huvudsak jämna och symmetriska i förhållande till hålkrop- pens axel. Z

17. t e c k n a d d ä r a v, att blockets (20; 70) tvärsnittsform bringas att definiera en ytteryta, som följer utmed och är koaxiell med kärnöppningen.

18. t e c k n a d d ä r a v, att blockets (20; 70) tvärsnittsform och kärnöppningen utföres cirkulära, så att den ihåliga kroppen blir i huvudsak toroidformig.

19. framställda kompressionsfjädern, som stötupptagande element.

20. fjädern, som hjul.

21. fjädern, som del i ett vibrationsdämpningssystem i samband med Användning av den genom metoden i patentkrav 6 Användning enligt patentkrav 19 av kompressions- Användning enligt patentkrav 19 av kompressions- motormontage eller liknande, innefattande först monteringsmedel som definierar en för- hållandevis rörlig ramkonstruktion; andra monteringsmedel som definierar en förhål- landevis rörlig ramkonstruktion avpassad att anslutas till vibrationskällan, vars energi skall dämpas; och ifrågavarande ihåliga kompressionsfjäderelement, som är belägna mellan sagda första och andra monteringsmedel och anordnade att komprimeras för att därigenom dämpa vibrationsrörelsen mellan Metod enligt något av patentkrav 6-13, k ä n n e - a v, att kärnöppningen (22: 72; 112) anordnas Metod enligt något av patentkraven 6-lö, k ä n n e Metod enligt nàgot av patentkraven 6-17, k ä n n e enligt något av patentkraven 6-14, k ä n n e - enligt något av patentkraven 6-15, k ä n n e - |q 452 576 sagda montering smedel .

22. Användning enligt patentkrav 19 av kompressions- fjädern, som buffert innefattande en stapel av ett antal av ifrågavarande kroppar med mellanliggande plattor.