DE1199634B - Federaufhaengung fuer Motorfahrzeuge mit einer axial zwischen einem gefederten und einem ungefederten Teil des Fahrzeugs zusammen-drueckbaren Metallschraubenfeder, wobeizumindest zwischen einem Ende der Feder und dem betreffenden Fahrzeugteil zur Geraeusch-daempfung eine Gummibeilagscheibe angebracht ist - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B62d

Deutsche Kl.: 63 c - 40

Nummer: 1199 634

Aktenzeichen: S 7767311/63 c

Anmeldetag: 23. Januar 1962

Auslegetag: 26. August 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine Federaufhängung für Motorfahrzeuge mit einer axial zwischen einem gefederten und einem ungefederten Teil des Fahrzeugs zusammendrückbaren Metallschraubenfeder, wobei zumindest zwischen einem Ende der Feder und dem betreffenden Fahrzeugteil zur Geräuschdämpfung eine Gummibeilagscheibe angebracht ist.

Es ist bekannt, daß die nicht aufgehängten Massen und die Feder im Betrieb Vibrationen unterworfen sind, deren Frequenzbereich sich von einem Bruchteil von Zyklen pro Sekunde bis zu mehreren Tausenden Schwingungen pro Sekunde erstreckt, und daß die Subakustischen im allgemeinen von der Feder wirksam abgefangen werden, die deren Ausbreitung auf die aufgehängte Masse (Wagenaufbau) verhindert.

Die akustischen und höheren Schwingungs-Frequenzen werden hingegen von der Feder nicht blockiert; diese entstehen und verstärken sich sogar in der Feder unter dem Einfluß der von den nicht aufgehängten Massen kommenden Impulsen. Die Fortpflanzung solcher Frequenzen zur Karosserie bedingt gefährliche Ermüdungsbeanspruchungen und Versprödung des Metalls in den Verbindungen und Schweißstößen der Karosserie und verursacht andererseits einen für Fahrgäste lästigen geräuschvollen Lauf.

Es wurde bereits versucht, diesem Ubelstand abzuhelfen, indem man zwischen die Enden der Schrau-

Federaufhängung für Motorfahrzeuge mit einer axial zwischen einem gefederten und einem ungefederten Teil des Fahrzeugs zusammendrückbaren Metallschraubenfeder, wobei zumindest zwischen einem Ende der Feder und dem betreffenden Fahrzeugteil zur Geräuschdämpfung eine Gummibeilagscheibe angebracht ist

Anmelder:

S. A. G. A. Societä Applicazioni Gomma Antivibranti S. p. A., Mailand (Italien) Vertreter:

Dr. D. Morf, Patentanwalt, München 27, Pienzenauer Str. 28

Als Erfinder benannt:

Antonio Boschi, Mailand (Italien)

pherisch verlaufender Rippen gebildeten Lufttaschen versehen sind, wobei die Rippen aus den Wandungen der Gummibeilagscheibe herausragen, welche an dem benfeder und den betreffenden aus Metall bestehen- 30 entsprechenden Teil des Fahrzeugs anliegen, und daß den Auflageflächen flache Gummibeilagscheiben mit die Fläche der Lufttaschen in der Bodenwandung der L- oder U-förmigem Querschnitt einschaltete, in der Gummibeilagscheibe -h bis ²/s der hervorragenden Annahme, daß die elastische Eigenhysteresis des Fläche der Bodenwandung beträgt.
Gummis ausreichte, um die Fortpflanzung der aku- Die Verwendung von Lufttaschen in Federungs-

stischen und höheren Schwingungs-Frequenzen zu 35 elementen ist an sich bekannt, doch lassen sich durch sperren. Diese Versuche hatten jedoch einen nur Verwendung von Lufttaschen schlechthin noch nicht beschränkten Erfolg, da nur die höheren Frequenzen erfindungsgemäß erzielbare Wirkungen erreichen, mit ungefähr 5000 Schwingungen pro Sekunde ge- Beispielsweise wurden Lufttaschen bereits in Abnügend blockiert wurden, während die physiologisch Stützelementen aus Gummi für Tische, Nähmaschinen lästigen Frequenzen im Bereich zwischen 40 und 40 u. dgl. verwendet, wobei auch eine Metallschraubenungefähr 500 Schwingungen pro Sekunde in ganz feder Bestandteil eines Fußes für einen Tisch sein unbedeutendem Ausmaß gedämpft wurden. kann, ohne daß jedoch in derartigen Anordnungen

Das Problem der Absorption akustischer Fre- eine besondere Beziehung zwischen der Feder und quenzen wird bei Federaufhängungen von der ein- den Lufttaschen sowie deren Auflagefläche ersichtlich gangs geschilderten Art erfindungsgemäß dadurch 45 war. Eine Übertragung einer bekannten Anordnung gelöst, daß die Gummibeilagscheibe ringförmig mit dieser Art auf eine Fahrzeugfederung würde lediglich einem U- oder L-förmigen Querschnittprofil gestaltet bedeuten, daß die darin angeordnete Schraubenfeder ist, wobei das Profil eine die Belastung übertragende durch einen großen massiven Gummiblock abgestützt Bodenwandung und zumindest eine Seitenwandung würde, der selbst als Feder wirkt; dies stünde im umfaßt, welche die Endwindung der Feder auf- 50 Gegensatz zur vorliegenden Erfindung, gemäß der nehmen, daß die Wandungen der Gummibeilag- akustische Frequenzen ohne Schaffung einer neuen scheibe mit durch ein System von radial und peri- Art einer Metallgummifeder gedämpft werden sollen.

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In einer weiteren bekannten Anordnung ist ein radial und peripherisch verlaufenden Rippen, zwiglockenartiger Fuß aus Massivgummi mit einer zen- sehen denen die Lufttaschen gebildet werden,
tralen Säule aus Schwammgummi vorgesehen, wobei Zur Erzielung bester Resultate sind zwei weitere die verhältnismäßig hohe Kompressibilität der zen- Faktoren zu berücksichtigen, nämlich die Shorehärte tralen Säule unter Belastung bewirkt, daß sich die 5 des Gummis, die vorzugsweise zwischen 50 und 70 Umfangskante der Glocke dicht an ihre Auflage- liegt und der Elastizitätsmodul des Gummis, der fläche anlegt. Dabei ist die Belastung auf der zen- zwischen 20 und 50 kg/cm² liegt. Ferner ist nach tralen Säule vereinigt, und die Lufttaschen werden einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung voneinander durch radiale Zwischenwandungen aus die Bodenwandung der Lufttasche von einer im porösem Gummi getrennt, d. h., es ist lediglich ein io wesentlichen konstanten Dicke, welche die an den einziges Luftkissen in dem Fuß vorhanden an Stelle Rippen gemessene halbe Dicke der Gummibeilageiner Vielzahl abgedichteter Luftkissen beim Erfin- scheibe nicht übersteigt.

dungsgegenstand. In einer ähnlichen Anordnung Die Erfindung wird an Hand der Beschreibung

einer schall- und vibrationsdämpfenden Unterlage und der Zeichnungsfiguren erläutert. Es zeigt
für Tisch und Maschinenfüße ist ein auf dem Fuß- 15 Fig. 1 eine Gesamtansicht einer erfindungs-

boden bzw. dem Maschinenfuß anliegender Auflage- gemäßen Schraubenfederaufhängung,

teller konkav bzw. im Querschnitt U-förmig aus- Fig.2 eine Abstützung der Schraubenfeder im

gebildet, während eine Druckfeder an den Innen- Schnitt,

Seiten der Auflageteller anliegt, die eine Vertiefung F i g. 3 einen Quadrant der Gummibeilagscheibe für den Eingriff der Enden der Druckfeder aufweisen. 20 in Richtung III-III der Fig. 2 gesehen,
In dieser Anordnung sind jedoch keine Lufttaschen F i g. 4 in verhältnismäßig großem Maßstab das in den Gummiplatten vorgesehen. Durch diese be- Querprofil der Gummibeilagscheibe,
kannten Anordnungen erfolgt keine wirkliche Ab- F i g. 5 ein Frequenzaufnahmediagramm, für ein sorption akustischer Frequenzen. Näh-, Schreib- oder Paar von in F i g. 2 bis 4 dargestellten Gummibeilag-Rechenmaschinen erzeugen mehr ein schlagartiges 25 scheiben, die an einer Aufhängung nach F i g. 1 beGeräusch und nicht einen Ton oder ein Tongemisch. festigt sind,

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Absorption F i g. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer

akustischer Frequenzen, welche unter anderem in den der der F i g. 2 ähnlichen Ansicht und

Federn selbst erzeugt werden und auf das Fahrzeug F i g. 7 einen Quadrant der Gummibeilagscheibe

übergreifen. Schläge und Stöße besitzen keine Fre- 30 nach F i g. 6 in Richtung VII-VII gesehen,

quenz im akustischen Sinn, können jedoch einen Fig. 1 stellt eine Aufhängung dar, die einen

Anstieg des Pegels akustischer Frequenzen beim Auf- Schwingarm 10 aufweist, der an einem Ende mittels

treffen auf einen anregungsfähigen Gegenstand be- eines Antivibriergelenkes 11 in einer Stütze 12 ge-

wirken, beispielsweise bei Stahlfedern. lenkig gelagert ist, welche mit dem Boden 13 der

Zusammenfassend wird festgestellt, daß bei den 35 Karosserie eines Kraftfahrzeugs steif verbunden ist.

bekannten Federungen Schläge und Stöße bereits Die gegenüberliegende Seite des Armes 10 trägt ein

durch die Federn absorbiert werden, während das Rad. In einem Zwischenbereich des Schwingarms 10

Problem der Absorption akustischer Frequenzen un- ist ein aus gestanztem Blech angefertigter Teller 14

gelöst bleibt. angeschweißt, der eine ringförmige, ebene Stufe 15

Die erfindungsgemäße Gummibeilagscheibe enthält 40 bildet, die ihrerseits von innen durch eine nach oben

drei Merkmale zur Lösung der gestellten Aufgabe. gerichtete peripherische Lippe begrenzt wird. Über

Die Beilagscheibe ist nicht flach, sondern besitzt in dem Teller 14 ist der Boden 13 so geformt, daß er

ihrem Profil zumindestens eine von zwei möglichen eine mit einem Boden 18 versehene stumpfkegelige

Seitenwandungen, so daß der Querschnitt entweder Vertiefung 17 bildet. Zwischen dem Teller 14 und

U- oder L-förmig ist. Diese Seitenwandungen über- 45 dem Boden 18 ist eine aus Metall hergestellte

tragen jedoch nicht die Druckbelastung der Feder, Schraubenfeder 19 vorgesehen, deren oberes Ende

die lediglich durch die Bodenfläche übertragen wird. mittels einer Beilag- oder Unterlegscheibe 20 aus

Sowohl die Bodenfläche als auch die Seitenwandun- Gummi gegen den Boden 18 abgestützt ist und deren

gen sind jedoch mit Lufttaschen ausgestattet. Dabei unteres Ende sich gegen die Stufe 15 des Tellers 14

wirken die Seitenwandungen als schallöschende oder 50 mittels einer Unterlegscheibe 21 aus. Gummi ab-

schallzerstreuende Flügel, die verhältnismäßig nied- stützt.

rige akustische Frequenzen einfangen, welche durch Jn der geschilderten Ausführungsform weisen die Bodenfläche nicht genügend absorbiert werden beide Unterlegscheiben 20 und 21 ein U-förmiges können, da diese im Betrieb ziemlich stark zusam- Profil auf und sind untereinander identisch, obwohl mengepreßt ist. Bei dem vorliegenden Aufbau 55 dies nicht unbedingt notwendig ist.
dringen die niedrigen Frequenzen zu den Seitenwan- Aus den F i g. 2 bis 4, die die untere Unterlegdungen vor, welche, da sie im wesentlichen un- scheibe 21 darstellen, ist ersichtlich, daß die belastet sind, diese niedrigen Frequenzen auslöschen. U-förmige Scheibe 21 einen Boden 22 und zwei Die Absorption der akustischen Frequenzen ist zu- peripherische Umfangsränder, einen inneren, 23, und friedenstellend, wenn ein bestimmtes Verhältnis 60 einen äußeren 24 besitzt. Der Boden 22 hat zwei zwischen der Fläche der Lufttaschen und der Boden- Flächen für die Belastungsübertragung, und zwar fläche der Gummibeilagscheibe zu den hervorragen- eine innere, 25, gegen die das untere Ende der Feder den Flächen der Bodenwandung eingehalten wird 19 aufliegt, und eine äußere, 26, die sich gegen die und wenn die in das Gummimaterial eindringenden ebene Stufe 15 des Tellers 14 abstützt. Die Innen-Frequenzen in geeigneter Weise weitergeleitet wer- 65 fläche 25 sowie die inneren Oberflächen 24 a, 23 a den, um dann durch teilweise Überlagerung der rest- der Umf angsränder 24 und 23 sind glatt. Die äußere liehen Frequenzen vernichtet zu werden. Dies Bodenfläche 26 weist hingegen zwei konzentrisch angeschieht erfindungsgemäß durch ein System von geordnete Taschenkränze 27, 28 auf, die von drei

konzentrisch angeordneten Rippen 29, 30 und 31 und von zahlreichen (vierundzwanzig in der geschilderten Ausführungsform) voneinander winkelgerecht in gleichen Abständen vorgesehenen Radialrippen 32 gebildet werden. Man erzielt auf diese Weise achtundvierzig Taschen 27, 28, die gleichförmig auf der Oberfläche 26 verteilt sind. Wenn die Unterlegscheibe 21 eingebaut ist (s. F i g. 2), stützt sie sich mittels des fortlaufenden Rippennetzes der Rippen 29 bis 32 gegen die Stufe 15 ab, und bilden die Taschen 27, 28 auf der Stufe 15 hermetisch abgeschlossene Kammern. Die Gesamtfläche der Taschen 27 und 28 beträgt zwischen ²/₅ und ²/₃ der hervorragenden Fläche der Bodenwandung 26 der Unterlegscheibe 21, und der Gummi, aus dem die Unterlegscheibe hergestellt ist, weist eine Shorehärte zwischen 50 und 70 auf und einen Elastizitätsmodul zwischen 20 und 50 kg/cm². Dabei ist die Bodenwandung jeder Lufttasche von im wesentlichen konstanter Dicke. Die Dicke der Bodenwandung übersteigt nicht die an den Rippen gemessene halbe Dicke der Unterlegscheibe.

Der Durchmesser der mittleren ringförmigen Rippe 30 entspricht dem mittleren Durchmesser des Bodens 22 der Unterlegscheibe 21, weshalb die zwischen der Feder 19 und dem Teller 14 wirkende Belastung besonders von der genannten Rippe 30 und von den Radialrippen 32 aufgenommen wird, und zwar ohne die Taschen 27 und 28 zu beseitigen. Die Taschen 27, 28 dürfen im übrigen nicht mit einfachen ringförmigen Rillen auf der Fläche 26 oder mit im Schaumgummi ausgefüllten Taschen verwechselt werden, die zwecks Absorption akustischer Frequenzen keinen durchschlagenden Erfolg zeitigten.

Bei der unteren Gummibeilagscheibe 21 erstreckt sich der Kontakt mit dem aus Metall hergestellten Teil (Teller 14) auf den inneren peripherischen Rand 23 der Unterlegscheibe 21, während bei der oberen Gummischeibe 20 der Kontakt mit dem aus Metall hergestellten Teil sich auch auf den äußeren peripherischen Rand der Unterlegscheibe 20 erstreckt. Es ist also auf diese Weise in der ersten Gruppe der Innenrand 23 gegen die Lippe 16 des Tellers 14 abgestützt, während in der zweiten Gruppe der äußere Rand (gleich jenem Teil 24 der Fig. 2) sich gegen die stumpf kegelige Wand 17 a der Vertiefung 17 abstützt. Um die Ausbreitung der akustischen Vibrationen auch durch diese Kontaktzonen zu verhindern, weisen die Außenoberflächen der beiden Ränder 23 und 24 Taschen 40 und 41 auf, die von den Umfangsrippen 31, 42 (bzw. 29, 43) und von den Axialrippen 44 (bzw. 45) — s. F i g. 3 und 4 — begrenzt werden. Die Rippen 42 und 43 bilden je eine Raupe auf dem freien Bord des betreffenden Randes 23,24, während die Rippen 31 und 29 dieselben sind, die auch zur Begrenzung der Taschen 28, 27 auf der Fläche 26 des Bodens 22 der Unterlegscheibe beitragen. Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, bilden die Axialrippen 44, 45 Verlängerungen der Radialrippen 32 auf der Oberfläche 26. Die Bodenfläche 40a, 41a der Taschen 40 bzw. 41 ist flach (F i g. 4), und ihre Stärke darf die Hälfte der Gesamtstärke des betreffenden Randes nicht überschreiten.

Das Schaubild nach F i g. 5 stellt die Mittelwerte aus zahlreichen Vergleichsprüfungen auf der in F i g. 1 dargestellten Aufhängung dar mit einer Prüfreihe herkömmlicher Antivibrierunterlegscheiben aus Vollgummi und einer anderen Prüfreihe mit den wie oben beschriebenen erfindungsgemäßen Unterlegscheiben.

Die Kurve A bezieht sich auf herkömmliche Gummi-Unterlegscheiben und veranschaulicht eindeutig die beträchtliche Minderung des prozentualen Aufnehmens der im Bereich von ungefähr 25 bis 30 bis ungefähr 5000 c/s enthaltenen Vibrationen. Die Kurve B bezieht sich auf eine erfindungsgemäß gestaltete Aufhängung und zeigt eine eindeutige Besserung an prozentualer Aufnahme der obengenannten Vibrationen.

Die Kurve C wurde aus erfindungsgemäß hergestellten und angeordneten Antivibrierunterlegscheiben gewonnen mit dem Unterschied, daß die Taschen 27, 28, 40, 41 anstatt in den Außenflächen der Unterlegscheibe gebildet zu sein, auf den Innenoberflächen gebildet waren wie jene, die in F i g. 4 mit 23 a, 24 a und 25 angedeutet sind. Aus dei Kurve C sieht man, daß auch letzteres Ausführungsbeispiel betreffs Aufnahme der Vibrationen gegenüber der Kurve A eine bestimmte Besserung aufweist. Dieses Ausführungsbeispiel dient nur der Erläuterung und ist nicht Gegenstand der Erfindung.

Bei der an Hand der F i g. 6 und 7 dargestellten Ausführungsart sieht man auch, wie der Blechtellei 14 a eine ebene, ringförmige Stufe 15 α bildet, welch letztere im wesentlichen innen durch eine stehende peripherische Lippe 16 a begrenzt ist.

Die Gummiunterlegscheibe 21 α weist ein Querprofil in L-Form auf. Ihre gegen die Teile 15 a, 16 a des Tellers 14 a gerichtete Oberfläche weist Taschen 50 auf, die von einer Reihe von radialen Rippen 51 und von zwei peripherischen Rippen 52 und 53 auf dem inneren und bzw. äußeren Umfang der Unterlegscheibe gebildet werden. Die Grundwand 50 a jeder Tasche ist verhältnismäßig dünn und weist eine gleichförmige Stärke auf. Wie die Zeichnung veranschaulicht, erstrecken sich die Taschen 50 je ohne Unterbrechung längs beiden L-förmigen Profilflügeln der Unterlegscheibe.

Es sei noch bemerkt, daß die innere peripherische Rippenbildung 52 nicht unbedingt notwendig ist; dasselbe gilt auch für die Rippen 42 der Unterlegscheibe 21 gemäß F i g. 1 bis 4. Es wird ferner festgestellt, daß die Dämpfwirkung der geschlossenen Taschen merklich größer ist als die der mit der Außenluft in Verbindung stehenden, und daß die Rippen 42 und 52 eine rund um den freien Bord der Lippe 16 bzw. 16 a konzentrierte Gummimasse bilden, die die Vibrationen des Bordes merklich abschwächen. Die Antivibrierunterlegscheiben 21 und 21a sind mit festem Sitz auf die betreffenden Lippen 16, 16 a aufgepreßt, so daß sie mit diesen in engem Kontakt stehen. Der Kontakt mit den betreffenden ringförmigen Stufen 15 und 15 a wird durch die auf die Aufhängung wirkende Belastung hervorgerufen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Federaufhängung für Motorfahrzeuge mit einer axial zwischen einem gefederten und einem ungefederten Teil des Fahrzeugs zusammendrückbaren Metallschraubenfeder, wobei zumindest zwischen einem Ende der Feder und dem betreffenden Fahrzeugteil zur Geräuschdämpfung

eine Gummibeilagscheibe angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummibeilagscheibe ringförmig mit einem U- oder L-förmigen Querschnittsprofil gestaltet ist, wobei das Profil eine die Belastung übertragende Bodenwandung und zumindest eine Seitenwandung umfaßt, welche die Endwindung der Feder aufnehmen, daß die Wandungen der Gummibeilagscheibe mit durch ein System von radial und peripherisch verlaufender Rippen (29 bis 32, 42 bis 45, 51 bis 53) gebildeten Lufttaschen versehen sind, wobei die Rippen aus den Wandungen der Gummibeilagscheibe herausragen, welche an dem entsprechenden Teil (15, 16, 15 a, 16 a) des Fahrzeugs anliegen, und daß die Fläche der Lufttaschen in der Bodenwandung der Gummibeilagscheibe ²/₅ bis ²/₃ der hervorragenden Fläche der Bodenwandung beträgt.

2. Federaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gummimaterial der Gummibeilagscheibe eine Shorehärte zwischen 50 und 70 und einen Elastizitätsmodul zwischen 20 und 50 kg/cm² besitzt.

3. Federaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenwandung jeder Lufttasche von im wesentlichen konstanter Dicke ist und die an den Rippen gemessene halbe Dicke der Gummibeilagscheibe nicht übersteigt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 506 156, 670 151;

deutsche Auslegeschriften Nr. 1023 345,
1074332;

deutsche Patentanmeldung G 3109 11/63 c
(bekanntgemacht am 9. 8. 1951);

schweizerische Patentschrift Nr. 325 939.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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