SE500084C2 - Eftergivligt, kraftöverförande fjäderelement - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 2 Länkelementet mellan ändplattorna säkerställer dessutom att en överdriven dragbelastning inte medför att gummikroppen lossnar fràn ändplattorna. Det kända fjäderelementet har inte lika goda egenskaper, när det primärt gäller att över- föra skjuv- och böjrörelser mellan hjulaxel och fordonsram eller boggieram. Skälet till denna brist hos det kända fjä- derelementet är att de stora pákänningar, som uppstår i gummikroppen och i synnerhet i gummikroppens fästytor mot ändplattorna och invulkade metallringar, snabbt kan leda till brott vid eller nära fästytorna med därav följande haveri.

GB-862 173 beskriver och visar ett fjäderelement, som omfattar ett antal gummiskivor och mellan dem invulkade metallskivor, vilka är kupade. Fjäderelement består av två relativt varandra spegelvända enheter, som är så placera- de, att de kupade metallskivorna i den ena enheten anting- en har sina krön vända mot krönet på den andra enhetens metallskivor eller har sina konkava sidor vända mot de konkava sidorna pá den andra enhetens metallskivor. De bå- da enheterna är sedan förbundna med varandra medelst en invulkad mellanskiva som i den förstnämnda varianten är bikonkav och i den sistnämnda varianten är bikonvex. Ända- målet med denna utformning av fjäderelement anges vara, att man därigenom kan undvika.behovet att mekaniskt koppla Detta kända upptagning av krafter, som är de invulkade metallskivorna till varandra. fjäderelement är avsett för riktade enbart i elementets axialriktning, och enligt an- givelserna i patentskriften får relativrörelser i sidled mellan ändplattorna inte förekomma och skall därför för- hindras. Detta innebär att detta kända element inte är av- sett för överföring för annat än drag- och tryckkrafter, som är riktade i elementets axialriktning, och att elemen- tet därför inte är lämpet för överföring av skjuv- och böjrörelser mellan två komponenter, som förbundits med varandra med hjälp av det kända fjäderelementet. 10 15 20 25 30 35 084 3 Ett element av samma typ som fjäderelementet enligt GB-A-862 173 visas i DE-C-718 344, som avser en hjulupp- hängning för ett motorfordon. I detta fall är gummiskivor- na, metallskivorna och mellanskivan utformade som ringar, så att fjäderelementet har ett axiellt genomgående hål.

Mellanskivan är utformad som en bikonvex skiva, och de ku- pade metallskivorna på ömse sidor om mellanskivan är vända med sin krön utåt mot ändplattorna. I denna hjulupphäng- ning är fjäderelementen insatta mellan motorfordonets sed- vanliga bladfjäderpaket och den svängbart upphängda hjul- axeln. Detta gör att fjäderelementet upptar huvudsakligen enbart axiellt relativt fjäderelementet riktade krafter, dvs tryck- och dragkrafter, eftersom skjuv- och böjkraf- terna är ytterst begränsade till följd av att fjäderele- mentet är insatt mellan hjulaxelns ytterände och bladfjä- derpaketets ytterände och till följd av att hjulaxelns lagringsställe och bladfjäderpaketets monteringsände är fast förbundna med varandra.

De olika, kända fjäderelementen har olika nackdelar, som antingen begränsar elementets hållbarhetstid eller på- verkar elementets fjäderkarakteristik på ett ogynnsamt sätt.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma ett fjäderelement,.som har betydligt bättre . förmåga att överföra skjuv- och böjrörelser utan haveri och samtidigt som det har det kända fjäderelementets goda förmåga att överföra tryck- och dragkrafter.

Detta ändamål med uppfinningen uppnås, om fjäderele- mentet utformas så som definieras i patentkravet 1. Under- patentkraven anger särskilt föredragna utföringsformer av uppfinningen.

Kort sammanfattat har det kraftöverförande fjäderele- mentet sålunda ändplattor och en mellan deras mot varandra vända ytor insatt, väsentligen cylindrisk elastkropp. Ett antal inbördes åtskilda ringelement är insatta i och för- bundna med elastkroppen. En mellanring, vars båda motstå- ende ändytor är konkavt kupade, är insatt centralt i G0 084 10 15 20 25 30 35 4 elastkroppen. Ändplattornas mot varandra vända ytor är konvexa, och ringelementen mellan ändplattornas konvexa ytor och den bikonkava mellanringen är kupade på motsva- rande sätt. Ändplattorna, elastkroppen, mellanringen och ringelementen har ett genomgående hal, genom vilket ett stángformigt förbindelseorgan sträcker sig och vilket har större vidd än detta. Ãndplattornas utsida har skálformade säten för ingrepp med runtomgáende utskjutande ansatsytor på förbindelseorganet.

Uppfinningen utgår från fjäderelementet enligt SE-8- 436 480 (-US-A-4 615 513) och är baserad på insikten av att detta kända fjäderelements brister i fråga om överfö- ring av skjuv- och böjrörelser till stor del torde bero pá att elastkroppens olika skikt mellan de olika ringformiga elementen och ändplattorna utsätts för kraftiga tryck- och dragspänningar inte blott vid överföring av sådana krafter mellan ändplattorna utan även vid överföring av skjuv- och böjkrafter. Tryck- och dragspänningarna ställer stora krav på vidhäftningen mellan elastmaterialet och de i detta in- satta metallplattorna, särskilt om man önskar hälla elast- materialskikten mellan angränsande metallplattor tunna.

Särskilt vid sned belastning av fjäderelementet, så att ändplattorna snedställs relativt varandra, blir risken stor för haveri genom att elastmaterialet dras loss från de olika plattorna. Ändplattorna och de i elastkroppen insatta plattorna eller ringarna har utformats på ett sådant sätt, att en parallellförskjutning eller snedställning av ändplattorna relativt varandra kommer att leda till att elastmaterialet i elastkroppen i stort sett utsätts endast för en skjuvde- formering. På så sätt kan elastskikten göras tunnare och därmed uppta större last per ytenhet. Det har visat sig att detta mål kan uppnås, om elastkroppens olika skikt och de i elastkroppen insatta metallringarna utformas kupade och placeras med sina konvexa sidor vända mot en centralt i elastkroppen placerad, bikonkav mellanring, dvs en ring, vars motstáende ändytor är konkavt kupade. Den sida pá 10 15 20 25 30 35 500 084 5 ändplattorna, som är vänd mot elastkroppen är också kon- vext kupade. Elastkroppen och angränsande metallringar är med hjälp av ett vidhäftningssystem adhesivt förenade med varandra, företrädesvis vulkade vid varandra.

Som nämnts ovan leder kupningen hos metallringarna och elastskikten till att överföringen av statiska och dynamis- ka krafter från den ena ändplattan till den andra till största delen sker genom skjuvkrafter. Detta beror på att en deformation av elastmaterialet, t ex vid en snedställ- ning av ändplattorna relativt varandra, fortplantas från eller mot det väsentligen cirkulärcylindriska fjäderpake- tets ytterperiferi i riktning utåt från resp inåt mot cen- trum, varvid deformationskrafterna avledes av ringelemen- tens kupade ytor och därvid i ännu större utsträckning tvångsmässigt styrs och riktas som skjuvkrafter längs de kupade ytorna. Denna styrningseffekt erhålls såväl vid tryck- och dragbelastning i fjäderpaketets axialriktning som vid skjuv- och böjrörelser mellan de båda ändplattorna.

På den bifogade ritningen visas två utföringsexempel på fjäderelementet enligt uppfinningen. Fig 1 visar en första utföringsform från sidan och delvis i längdsektion och visar fjäderelementet i belastat tillstånd. Fig 2 vi- sar en längdsektion genom en andra utföringsform i belas- tat tillstånd. _. .

Fjäderelementet enligt fig l har två skålformiga änd- _ plattor 10 av metallmaterial. Runt ändplattornas flänspar- ti 11 finns ett lämpligt antal monteringshål 12 fördelade.

Plattorna 10 är vända med sina konvext kupade sidor mot varandra. Mellan plattorna finns ett fjäderpaket 13. Detta fjäderpaket har en centralt placerad mellanring 14, som är bikonkav, dvs har två konkava motstående ytor. Mellanring- en l4 och vardera ändplattan 10 är förenade med varandra med vulkat elastmaterial, företrädesvis en gummiblandning med en hårdhet av 60-80” Shore, särskilt 65-75° Shore, t e x 70° Shore. En lämplig gummiblandning innehåller natur- gummi (NR) med inblandning av styrenbutadiengummi (SBR) för att öka gummiblandningens seghet. 10 15 20 25 30 35 6 I det vulkade elastmaterialet mellan mellanringen 14 och vardera ändplattan 10 är kupade ringelement 15 av me- tallmaterial insatta och invulkade för att dela upp elast- materialet i delskikt 16 i ändamål att åstadkomma den ef- tersträvade styrningen av spänningarna i elastmaterialet vid belastning av fjäderelementet. Ändplattorna 10, ring- elementen 15 och mellanringen 14 har väsentligen samma utfor- De olika 14 är stycke. kupning på sina välvda ytor, som företrädesvis är made väsentligen som mantelyta på en sfärisk zon. delskikten 16 och angränsande detaljer 10, 15 och med ett vidhäftningssystem sammanvulkade till ett En stäng 17 med förstorade ändar 18 sträcker ett centralt häl 19 genom fjäderelementet och har sig genom dels en sammanhállande funktion, dels funktionen att ta upp even- tuella spetslaster, som skulle kunna skada elastmaterialet och dess vidhäftning mot de olika metallskikten. De för den sammanhållande funktionen nödvändiga förstoringarna 18 är utformade med en mot angränsande ändplatta 10 vänd, välvd yta 20 (se fig 2) för samverkan med en på motsvarande sätt välvd yta 21 (se fig 2) på ändplattan 10. Krökningscentrum för de båda väsentligen sfäriskt välvda ytorna 20 och 21 ligger vid punkterna A för att fjäderpaketet 13 skall kunna deformeras under minsta möjliga kraftpåverkan av stàngens 17 ingrepp med ändplattorna 10.

Förstoringarna 18 kan ha utformats eller anbringats pa stången 17 på något lämpligt sätt. Sålunda kan den ena förstoringen bildas av ett smitt huvud medan den andra bildas av en påträdd och fastsvetsad ring eller en påskru- vad mutter.

Stångens 17 ändytor 22, som företrädesvis också är konvext välvda, är placerade på visst avstånd från det plan, som definieras av flänsarnas 11 fria ytteryta. Här- igenom kommer stàngen 17 att tjänstgöra som ett kraftupp- tagande element i händelse att fjäderelementet skulle ut- sättas för överdrivet höga stötbelastningar i komprime- rande riktning. 10 15 20 25 30 35 5ÛO 084 7 Fjäderelementet enligt uppfinningen särpräglas av att ändplattorna 10 och mellanplattorna eller ringelementen 15 är kupade och vända med sin konvexa sida mot en konkav yta på mittstycket eller mellanringen 14. Denna kupning mot mellanringen 14 medför att, när ändplattorna 10 antingen parallellförskjutes eller vinkelställes relativt varandra, kommer elastmaterialet i delskikten 16 att i stort sett endast utsättas för skjuvdeformering. Härigenom blir det möjligt att göra elastskikten 16 tunnare än när helt plana elastskikt utnyttjas. Genom att elastskikten kan göras tunnare kan de också ta upp större last per ytenhet sam- tidigt som fjäderelementet behåller sin vekhet vid böjde- formation.

Centrumhålet 19 för stången 17 skall utformas så stort, att fjäderpaketet 13 tillåts deformeras till S- form, såsom antyds med en prickstreckad linje i fig 2.

Vid utföringsformen enligt fig 1 är fjäderpaketet fastvulkat direkt på ändplattorna 10, vilket är det före- dragna. På grund av ändplattornas kupning kan fjäderpake- tet också vara inspänt mellan ändplattorna och sålunda form- och kraftbundet förenat med dessa, såsom visas i fig 2. I detta fall har fjäderpaketet kupade ringelement 23, som är hopvulkade med det angränsande elastskiktet 16 och anpressat mot ändplattans 10 konvext välvda yta.

Vid de visade utföringsexemplen är elastmaterialet på vardera sidan om mellanringen 14 uppdelat i fyra delskikt 16 med hjälp av tre ringelement 15. Fler eller färre del- skikt och ringelement kan emellertid användas, om så öns- kas.

Claims (4)

LH Cñ (3 10 15 20 25 30 35 PATENTKRAV

1. l. Eftergivligt, kraftöverförande fjäderelement, som har två ändplattor (10), en mellan dem belägen, väsent- ligen cylindrisk elastkropp (13), ett antal inbördes åt- skilda, i elastkroppen insatta och med denna förbundna ringelement (15) och ett mekaniskt förbindelseorgan (17), vilket är anordnat mellan ändplattorna (10) och sträcker sig genom elastkroppen och de i denna insatta ringelemen- ten och vilket är anordnat att begränsa den utsträckning, i vilken ändplattorna (10) kan dragas bort från varandra vid dragbelastning pà fjäderelementet, k ä n n e t e c k - n a t därav, att det har en centralt mellan ändplattorna (10) i elastkroppen (13) insatt och med denna förbunden mellanring (14), vars båda motstående ytor är konkanvt kupade, att ändplattornas (10) mot varandra vända ytor är konvexa och att ringelementen (15) är kupade och placerade på motsvarande sätt mellan ändplattorna (10) och mellan- ringen (14), att förbindelseelementet (17) är stångformigt, att ändplattorna (10), ringelementen (15) och mellanringen (14) har ett genomgående hål (19), genom vilket förbin- delseelementet (17) sträcker sig och vilket har större diameter än detta, och att ändplattorna (10) på sin utåt- vända sida har skålformade säten (21) runt hålet (19) och att stángens utanför ändplattorna (10) utskjutande ändar (18) har runtomgående ansatsytor (20), som har större dia- meter än det genomgående hålet (19) och som har en för in- grepp med de skålformade sätena (21) anpassad välvd form.

2. Fjäderelement enligt patentkravet 1, t e c k n a t därav, att de skålformade sätena (21) och de välvda ansatsytorna (20) är väsentligen sfäriskt utformade k ä n n e - med sitt respektive krökningscentrum placerat väsentligen vid centrum (A) av ändplattornas (10) utåtvända sida.

3. Fjäderelement enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att elastkroppens ändytor är fastvulkade direkt mot ändplattorna (10). 10 15 20 25 30 35 9

4. Fjäderelement enligt patentkravet l eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att elastkroppens ändytor är fastvulkade pà var sin skàlformad metallring (23), som i elastkroppens monterade tillstànd anligger mot den angrän- sande ändplattans (10) konvexa yta.