DE1072845B - Elastische Abstützvorrichtung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine elastische Abstützvorrichtung mit einem vorwiegend unter Druck arbeitenden hohlzylinderförmigen Gummikörper.

Wenn ein hohlzylinderf örpiiger Gummikörper einem Druck unterworfen wird, dann findet eine Formänderung in radialer Richtung statt, deren Ausmaß entsprechend dem Gleichförmigkeitsgesetz vom angelegten Druck abhängig ist. Bei den Foxmkoeffizienten, welche solche Gummikörper in elastischen Abstützvorrichtungen haben, ist aber eine Radialbewegung wegen des zur Verfügung stehenden beschränkten Raumes nicht zulässig. Um diese Radialbewegung herabzusetzen, ist bereits vorgeschlagen worden, den Gummikörper in mehrere. Einzelelemente zu unterteilen, da solche Einzelelemente günstigere Formkoeffizienten besitzen. Die Einzelelemente werden dabei unter Zwisohenfügung von festen, gewöhnlich aus Metall bestehenden Trennscheiben aufeinandergeschichtet. Eine solche Ausbildung der Vorrichtung liefert zwar brauchbare Ergebnisse, jedoch ist ihre Herstellung auf Grund der Vielzahl von Bestandteilen sehr schwierig, und ihre Arbeitsweise ist nicht in allen Fällen einwandfrei..

Es ist des weiteren eine Luftfederung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Luftpolster in. einem kolbenbelasteten Zylinder bekannt, bei welcher im Zylinderraum und diesen in unbelastetem Zustand in der Länge ausfüllende Gummihülle angeordnet ist, die von außen mit Druckluft gefüllt, werden kann und die an ihrer Außenwand einen um die Zylinderachse schraubengewindeförmig verlaufenden Verstärkungswulst aufweist, in den eine Schraubendruckfeder eingesetzt ist. Bei dieser Federung ist die Gummihülle in einem festen Außenkörper eingeschlossen, und die Gummihülle selbst wird im Betrieb praktisch ausschließlich auf Biegung beansprucht. Die Gummihülle liefert daher selbst keinen wesentlichen Anteil zur-Steifigkeit des Gesamtaufbaues. Für die Funktion einer solchenLuftfederung ist außerdem das Einführen von Luft in, das Innere der Gummihülle Voraussetzung.

Des weiteren ist eine aus Gummi und Metall bestehende Pufferungsfeder bekannt, welche innen und außen mit Wulsten versehen ist" und in deren Innenseite in dafür vorgesehenen Ansätzen eine Schraubenfeder eingesetzt ist. Bei dieser bekannten Feder wird der die Schraubenfeder aufnehmende Gummikörper bestimmungsgemäß verhältnismäßig dünnwandig ausgebildet, und sie wird daher mit größer werdender Belastung weniger biegungssteif und hat daher eine geringe Steifigkeit gegen Ausknicken.

Des weiteren ist eine Wagenfeder bekannt, welche aus einem schraubenförmig gewundenen Gummikörp.er besteht, bei dem die Schraubengänge so tief ausgebil-

ElastischeAbstützvorrichtung

Anmelder:

Societä Applicazioni Gomma

Antivibranti »S.A.G.A.« S.p.A.,

Mailand (Italien)

Vertreter: Dr. E. Wiegand, München 15,

und Dipl.-Ing. W. Niemann,
Hamburg 1, Ballindamm 26, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Italien vom 11. Dezember 1952

Dr.-Ing. A. Boschi, Mailand (Italien),
ist als Erfinder genannt worden

det sind, daß zwischen den Schraubengängen ein innerer Druckkörper nicht vorhanden ist, und welche, um sie funktionsfähig zu machen, auf einer inneren Führungsstange angeordnet sein muß, um ein seitliches Ausknicken der Gummifeder zu verhindern.

Schließlich ist eine Federung bekannt, bei welcher in einem Zylinder, ein Kolben mit Kolbenstange vorgesehen ist, die außerhalb des Zylinders einen harmonikaartig zusammenpreßbaren Gummischlauch trägt, der, einerends an dem Zylinder und andernends an der Kolbenstange abdichtend befestigt, ist. Der Hauptzweck dieses harmonikaartigen Gummischlauches be-

·_, steht neben seiner Funktion, zur Aufnahme von Kräften zu dienen, darin, ein Eindringen von Schmutz in das Innere des Zylinders zu verhindern. Ein solcher harmonikaartiger Gummischlauch ist nicht biegungssteif.

Diesem Stand, der Technik gegenüber besteht der Hauptzweck der Erfindung darin,, eine Afastützungsvorrichtung zu schaffen, die trotz einer außerordentlieh einfachen Ausbildung insbesondere die folgenden Bedingungen erfüllt:

1. Vermeidung einer Radialbewegung,

2. Erzeugung einer mit der Belastung zunehmenden Steifigkeit,

3. Aufrechterhaltung der Stabilität der Vorrichtung, auch bei ungünstigen Formkoeffizienten und. bei fehlender Parallelität, beispielsweise bei axialer Verschiebung der Endlager.

909 708/158

Demgemäß sind bei einer elastischen Abstützvorrichtung in der Form" eines rohrförmigen Gummi-¹ druckfederkörpers als Kernstück mit an dessen zylindrischer Außen- und Innenwand kreisring- oder schraubenförmig verlaufenden, in Achsrichtung wellenartig aneinandergereihten · Verstärkungswulsten gemäß der Erfindung die an der Außen- bzw. Innenwand des Kernstückes verlaufenden Verstärkungswülste im wesentlichen bogenförmig gestaltet, in Richtung des Bogenpfeiles diesen Wänden abgekehrt und unmittelbar aneinandergereiht, und bei gleicher axialer Erstreckung eines jeden Wulstes, gemessen auf der jeweiligen Mantelfläche des Kernstückes, weisen die äußeren gegenüber den inneren Wülsten gleiche öder verschiedene ISögenpfeilhöhe auf und sind um die Hälfte dieser axialen Wulsterstr.eckung versetzt.

Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird durch diese Ausbildung des Gummikörpers erreicht, daß die Oberflächen der aneinandergrenzenden Wellenteile bei zunehmender Belastung nacheinander derart in Berührung miteinander lcommen, daß sich eine mit der Belastung zunehmende Steifigkeit des Gummikörpers ergibt und unzulässige 'Quer- bzw. Radialverformungeri vermieden werden.

Eine Ab stützvorrichtung ig.emäß der Erfindung vereinigt somit die Federwirkung mit einer PufEerwirküng. . " .. - . \:

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, bei welcher in an sich bekannter Weise in die Gummimasse teilweise oder ganz "eingebettete metallische Schraubenfedern vorgesehen sind, sind diese Schraubenfedern entweder auf der Mitte der Innenwülste teilweise bzw. im Bereich der inneren zylindrischen Begrenzungswand des Kernstückes ganz oder im Winkelbereich der unmittelbar aneinanderstoßenden Innenwülste teilweise eingebettet.

Wenn ein Gummikörper gemäß der Erfindung, in der vorgekennzeichneten Weise mit einer oder mehreren Metallschraubenfedern kombiniert wird, wird außer den oben unter Punkt 1 bis 3 genannten Bedingungen die weitere Bedingung erfüllt, daß die Belastung der Vorrichtung in dem jeweils günstigsten Verhältnis in bezug auf die Hysteresis oder die "zeitliche Zustandsänderung zwischen dem Gummikörpef und den Metallfedern verteilt werden kann. Durch diese Ausbildung sind die Metallfedern in dem Gummikörper also in einer Zone angeordnet, welche bei Belastung des Gummikörpers keine Formänderung erfährt, so daß ein Gleiten zwischen Gummi und Metall vermieden und nachteilige Beanspruchungen an der Berührungsstelle zwischen Gummi und Metall auf ein Minimum herabgesetzt werden. - ..

Wie oben angegeben, können die äußeren Wülste gegenüber den inneren Wulsten eine versohiedene-Bogenpf eilhöhe aufweisen. Der Grund, weshalb, eine solche Ausführung gewählt werden kann, liegt darin, daß äußere Teile der Abstützungsvorrichtung sich in axialer Richtung verhältnismäßig frei drücken lassen und sich auch in radialer Richtung ausbreiten können, während die inneren Wülste in Richtung der Mittelachse des Abstützkorpers dem Druck benachbarter Gummielemente ausgesetzt sind und daher die inneren Teile durch die Verformung steifer als die äußeren Wülste werden. Einer sich daraus möglicherweise ergebenden Verschiebung der Gummiteile in der Druckzone wird somit durch die verschiedene Ausbildung der Pfeilhöhe zwischen den äußeren und den inneren Wulsten vorgebeÜt und damit zugleich eine völlig gleichmäßige und symmetrische Arbeit der Abstützvorrichtung 'erzielt. ..?, \_-t~. \- ■

; τ Die Abstützvorrichtung gemäß der Erfindung kann

beispielsweise zur Abfederung von Fahrzeugen, wie

Eisenbahnwagen und Kraftwagen, und zur elastischen Abstützung von Motoren, Maschinen usw. verwendet werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 und 2 zeigen in schematischer Form zwei

ίο Ausführungsformen des Gummikörpers einer elastischen Abstützvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 3 bis 6 zeigen weitere Ausführungsformen, bei welchen der Gummikörper mit Metallschraubenfedern kombiniert ist;

Fig. 7 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt entsprechend der Ausführungsform der Fig. 3 bzw. 5;

Fig. 8 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Teilschnitt einer Abstützvorrichtung' entsprechend der Äusführungsform der Fig. 4;

Fig. 9 zeigt eine der Fig. 7 entsprechende Teildar-.. stellung, bei welcher der Gummikörper zusammengedrückt ist.

Bei der in Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsform ist mit 1 ein gemäß der Erfindung ausgebildeter

Gummikörper-bezeichnet. Durch strichpunktierte senk-

._ rechte Linien ist eine Zone 2 angedeutet, welche im Betrieb der Vorrichtung die einem dauernden Druck unterliegende Zone darstellt. Die radiale Dicke dieser Zone 2 ist. bei λ?-in Fig. 1 angedeutet, und aus der Figur ist ersichtlich, daß diese Dicke χ wenigstens , gleich einem Drittel des Abstandes j zwischen den imaginären Zylindern ist, welche die Feder von innen und von außen einhüllen. Mit 3 und 4 sind auf der Außenseite und der Innenseite des Gummikörpers 1 vorgesehene Wellenteile bezeichnet, deren Oberflächen bei zunehmender Zusammendrückung des Gummi-, körpers 1 nacheinander derart in Berührung miteinander-kommen, daß die Steifigkeit der Vorrichtung ohne unzulässige Querverförmung bzw. Radialbewegung allmählich erhöht wird. Die Wellenteile 3 und 4

. bilden senkrecht und konzentrisch zur Achse des Gummikörpers 1 verlauf ende Wülste. Die Wellenteile 3 auf der Außenseite liegen gegen die Wellenteile 4 auf der Innenseite um die Hälfte ihrer Hohe versetzt.

Bei der in Fig. 2 wiedergegebenen Ausführungsform, die derjenigen gemäß Fig. 1 ähnlich ist, verlauf en die Wellenteile 3 und 4 nach Art von Gewinden um den Zylinderkörper.

Die Innen- und Außenteile können in radialer Richtung des Gummikörpers verschiedene Dicke haben, um eine gleichförmige-und symmetrische Wirkung zu erzielea-.^Eine'solche Ausbildung ist deshalb vorteilhaft,

.weil sich dadurch eventuelle Gleitkräfte in der mitt-

' ~ leren Druckzone des Körpers vermeiden lassen.

Wenn man annimmt, daß der Körper in der Mitte der Druckzone unterteilt ist, und man betrachtet die äußere Hälfte, so kann diese sich bei axialer Belastung verhältnismäßig frei zusammendrücken und sich in radialer Richtung ausbreiten. Dagegen wäre die innere Hälfte in ihrer Beweglichkeit nicht so frei, da jedes Gummielement, welches sich in Richtung, der Mittelachse auszudehnen bestrebt ist, einen Druck der benachbarten Elemente erfährt. Daher verhält sich die innere Hälfte steifer als die äußere Hälfte, und dies kann durch die verschieden hohe Ausbildung der Pfeilhöhe der inneren zu den äußeren Wellenteilen ausgeglichen werden. ■ : ■ - -

In Fig. 3 und 7 ist eine der Fig. 2 ähnliche Ausführungsform dargestellt, bei welcher in dem Gummikörper .1 eine Metallschraubenfeder 5 in einer inneren

Zone eingebettet ist, in welcher keine oder nur sehr kleine Formänderungen auftreten, so daß zwischen dem Gummi und dem Metall kein Gleiten stattfinden lcann.

Falls für einen besonderen Anwendungszweck die Steigung der, Schraubenfeder 5 sehr groß werden würde und damit die Wellenteile des Gummikörpers wegen des stark verkleinerten Querschnitts das System zu unstabil machen würde, so daß Federn großer Drahtstärke und entsprechend großen Raumbedarfs nötig wären, kann, wie dies in. Fig. 4 wiedergegeben ist, ein Gummikörper verwendet werden, der auf seiner Außen- und Innenseite mit Wellenteilen in Form von zweigängigen Gewinden ausgebildet ist, wobei eine Metallschraubenfeder 5 in einer inneren Zone nur eines Gewindes eingebettet ist.

Eine vergrößerte Darstellung der Einbettung der Schraubenfeder 5 ist aus der Fig. 8 ersichtlich.

Die Metallfeder kann mit dem Gummikörper auch einfach dadurch kombiniert werden, daß sie auf die Innenseite des Gummikörpers gewickelt wird.

In Fig. 5 ist eine Ausführungsform wiedergegeben, bei welcher die Metallschraubenfeder 5 in die Innenseite des Gummikörpers 1 gewickelt ist, wobei sie am Grund der Gewindegänge gehalten wird.

Eine dieser Ausführungsform entsprechende vergrößerte Darstellung ist bei 5' in Fig. 7 angedeutet.

In Fig. 6 ist eine der Fig. 5 ähnliche Ausführungsform wiedergegeben, bei welcher die Metallschraubenfeder 5 in eine an den Scheiteln der inneren Gewindegänge vorgesehene schraubenförmig verlaufende Rille eingesetzt und nach einem an sich bekannten Gummian-Metall-Heftverfahren mit dem Gummi des Körpers 1 verbunden ist.

In Fig. 9 ist in ausgezogenen Linien der Teilquerschnitt entsprechend der Ausführungsform der Fig. 3 wiedergegeben, während in gestrichelten Linien der gleiche Körper im zusammengedrückten Zustand dargestellt ist. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, daß bei versetzter Anordnung der äußeren Verstärkungswülste zu den inneren Verstärkungswülsten lokale Verengungen des Gummiquerschnitts und dadurch Rißbildungen vermieden werden. Außerdem wird durch diese Ausbildung der Vorteil erreicht, daß der Gummikörper sich ohne Schwierigkeit auf Druck beanspruchen läßt, so daß die Feder in der gewünschten Weise unter einer weitgehenden Reihe von Belastungen biegsam und nur unter Belastung steif wird, welche der gewünschten Höchstbelastung nahekommen, die in Abhängigkeit von dem Anwendungsgebiet der Feder veränderlich sind.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elastische Abstützvorrichtung in Form eines rohrförmigen Gummidruckfederkörpers als Kernstück mit an dessen zylindrischer Außen- und Innenwand kreisring- oder schraubenförmig verlaufenden, in Achsrichtung wellenartig aufeinandergereihten Verstärkungswülsten, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Außen- bzw. Innenwand des Kernstückes verlaufenden Verstärkungswülste im wesentlichen bogenförmig gestaltet, in Richtung des Bogenpfeiles diesen Wänden abgekehrt und unmittelbar aneinandergereiht sind und daß bei gleicher axialer Erstreckung eines jeden Wulstes, gemessen auf der jeweiligen Mantelfläche des Kernstückes, die äußeren gegenüber den inneren Wülsten gleiche oder verschiedene Bogenpfeilhöhe aufweisen itnd um die Hälfte dieser axialen Wulsterstreckung versetzt sind.

2. Elastische Abstützvorrichtung nach Anspruch 1 mit in die Gummimasse· teilweise oder ganz eingebetteten metallischen Schraubenfedern, dadurch gekennzeichnet, daß diese Schraubenfedern entweder auf Mitte der Innenwülste teilweise bzw. im Bereich der inneren zylindrischen Begrenzungswand des Kernstückes ganz oder im Winkelbereich der unmittelbar aneinanderstoßenden Innenwülste teilweise eingebettet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 825 642;
schweizerische Patentschrift Nr. 276 014;
USA.-Patentschriften Nr. 168 846, 2 605 099;
britische Patentschrift Nr. 648 774.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 708/158 12.59