DE616971C

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Publication number: DE616971C
Application number: DENDAT616971D
Authority: DE
Priority date: 1938-08-07
Also published as: DE710861C

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 9. AUGUST 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M616971 KLASSE 63 c GRUPPE 40

y 3033511 10 3 c

Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: iS. JvIi 1935

Clemens A/Voigt in Berlin

Abfederung, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Patentiert im Deutscheu Reiche vom 25. Januar 1934 ab

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abfederung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der eine ^n einem Gummiblock eingebettete metallische Schraubenfeder zusammen mit dem Gummiblock die Belastung und Stöße aufnimmt. Bei derartigen bekannten Abfederungen wirkt die Schraubenfeder an sich ungedämpft, während der Gummiblock Schwingungsenergie verzehrt und so schwingungsdämpfend wirkt.

Die Arbeitsaufnahmefähigkeit von Gummi ist am größten in der Nähe des spannungslosen Zustandes. Um daher diese Fähigkeit weitgehend ausnutzen zu können, ist die erfindungsgemäße Abfederung so abgestimmt, daß sich die Schraubenfeder und der Gummiblock unter einer gegeneinander gerichteten Spannung befinden, wobei die Spannung der Schraubenfeder im spannungslosen Zustand

ao des Gummiblocks der der ruhenden Belastung oder mittleren Betriebsbelastung des Fahrzeuges entspricht. Bei diesem Zusammenwirken der beiden Federungsmittel liefert die Schraubenfeder die Rückstellkräfte für die

as Wiederherstellung des Zustandes bei ruhender Last, bei der also der Gummiblock sich wieder in der Nähe seines spannungslosen Zustandes befindet. Im unbelasteten Zustand dagegen wirken die Spannungen der beiden Federungsmittel gegeneinander, indem die Zugspannung des Gummiblocks die Schraubenfeder zusammenzudrücken strebt oder andererseits die Federkraft der Schraubenfeder den Gummiblock zu dehnefn sucht.

Der spannungslosc Zustand des Gumniiblocks wird daher erst durch die von der Belastung ausgehenden Kräfte herbeigeführt. Beim Zusammenwirken zweier Blattfedern an der Achse von Kraftfahrzeugen ist es bekannt, durch Einhalten einer Vorspannung die eine Feder im wesentlichen spannungslos zu halten. Dort liegt aber nicht die Aufgabe vor, die Fähigkeit von Gummi zur Arbeitsaufnahme bestmöglich auszunutzen.

Die erfindungsgemäße Abfederung läßt sich in der gewünschten Spannungsverteilung in der Weise herstellen, daß die Schraubenfeder zusammen mit der Gummimasse in eine Form gebracht wird, in der sie sich unter Vorspannung befindet, und daß die Gummimasse innerhalb der von ihr erfüllten Form zusammen mit der Feder vulkanisiert wird, wobei die den Gummi abschließenden Endplatten gleichzeitig mit am Gummi anvulkanisiert werden können. Die Länge der Form im Verhältnis zur Kennlinie der Schraubenfeder bestimmt dann die Vorspannung und Kennlinie des F'ederaggregates, das nach der Fertigstellung in unbelastetem Zustand größere Länge haben wird als die Form. So

Ist die Abfederung in bekannter Weise so ausgebildet, daß sich ein allseitig abgeschlossener, gasgefüllter Hohlraum im Inneren des die Schraubenfeder enthaltenden zylindrischen Gummiblocks befindet, so kann, man durch Einstellung des Druckes im gasgefüllten Hohlraum auch bei verschiedenen Belastungen der Abfederung sich dem spannungslosen

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/ii>taiul dos Gummis, solange er sieh unter ruhender Last befindet, annähern. Dies ist gerade für Fahrzeuge wertvoll, die häufig mit ganz verschiedenartigen Belastungen in Betrieb sind. Da sich bei der Belastung das Volumen des gasgefüllten Hohlraumes ändert, ändert sich auch der Druck der eingeschlossenen Gasmenge nach einer aus seiner /'-V-Kurve sich ergebenden Charakteristik. Man erzielt nun verschiedene Charakteristiken, je nachdem, ob man den Druck in dem Hohlraum durch Nachfüllen von Gas oder durch Einfüllen einer Flüssigkeit verändert, die in erster Linie das Ausdehnungs-IS volumen, nicht aber die im Hohlraum vorhandenen Gasmeugcn verändert. Für den Betrieb unter wechselnden Lastverhältnissen ist es von Vorteil, Druck und Menge des Gases so zu wählen, daß der Hohlraum des Gunimipo blocks bei einer über die ruhende Last hinausgehenden Belastung unter Überdruck steht.

Ausführungsformen der Erfindung und ihre Charakteristik sind an Hand der anliegenden Zeichnung erläutert, in denen darstellen: »5 Abb. ι einen Längsschnitt durch ein Federaggregat allein mit Kunddrahtfeder,

Abb. 2 einen Längsschnitt durch ein Federaggregat aus einer Flachdrahtfeder mit den Befestigungsvorrichtungen,
Jo Abb. 3 ein Federaggregat mit Einrichtungen zur Luft- und Flüssigkeitszufuhr,

Abb. 4 ein Federaggregat mit Einrichtungen zur Dämpfung der Federcharakteristik in einer Richtung,

Abb. 5 ein Diagramm zur Darstellung der Kennlinien der Federung.

Gemäß Abb. ι ist die aus Runddraht bestehende Schraubenfeder ι innerhalb des hohizylindrischen Gummiblocks 2 einvulkani- |o siert. Beim Zusammendrücken des Aggregates werden die zwischen den einzelnen Windungen der Schraubenfeder gelegenen Gummiteile mit zunehmendem - Federweg immer stärker zur Seite gequetscht, so daß das Aggregat eine weitgehende Zusammendrückbarkeit besitzt. Im unbelasteten Zustand ist das Gummimaterial 2 durch die Kraft der Schraubenfeder ι gedehnt oder die Feder durch den Zug des Gummimaterials ein wenig :fio zusammengedrückt.

Gemäß Abb. 2 ist eine Schraubenfeder 3 vorgesehen, deren Querschnitt im wesentlichen flach ist. Hierdurch wird erreicht, daß sich eine größere Menge Gummi zwischen den einzelnen Fedenvindurigen befindet, so daß sich eine andere Charakteristik als bei der Anordnung der Abb. 1 ergibt. Eine Schraubenfeder mit etwa elliptischem Querschnitt wird eine Federcharakteristik bewirken, die >° dem Mittel aus den in den beiden Abb. 1 und 2 dargestellten Federn entspricht. Im en ist das Federaggregat der Abb. 2 an anvulkanisiert Druckplatten, und zwar an <iie obere Platte 4 und die untere Platte 5, angeschlossen'. Die Platte 4 besitzt eine mittlere G5 Bohrung 6, durch die ein die Befestigung nach oben bewirkender Bolzen 7 hindurchgeführt ist, der an seinem Ende zur Erleichterung des Zusammenbaues mit einem Schraubenschlitz 8 versehen sein kann. Die untere Platte 5 hat einen größeren Durchmesser als der Block 2 oder besondere Ausätze, innerhalb derer sich die Bohrungen 9 befinden, durch welche die die Platte 5 an den Bauteil 10 haltenden Schraubenbolzen 11 hindurchgeführt sind. Ferner sind dem Bolzen 7 gegenüberliegend Bohrungen 12 und 13 in der Platte 5 und im Bauteil 10 vorgesehen, die dazu dienen, beim Zusammenbau ilen Bolzen 7 ζ. Ρ>. durch Steckschlüssel zu halten und ferner den So Hohlraum innerhalb des Blockes 2 mit der Außen luft in Verbindung zu bringen.

Die beiden verschiedeneu Befestigungsanordnungen stellen Beispiele dar, die lediglich der Vereinfachung halber in einer Abbildung gezeigt sind, abor belirbig tuiucln oder miteinander anwendbar .sind.

Bei der in Abb. 3 gezeigten Anordnung ist der Hohlraum 14 innerhalb des Blockes 2 nach außen hin durch die Platten 15 und ιό S)o gasdicht abgeschlossen. In die eine Platte 15 ist ein Ventilkopf 17 ebenfalls gasdicht eingeschraubt, der eine Füllcitung 18 zum Einleiten oder Ablassen von Luft und eine Füllleitung 19, gegebenenfalls mit anschließendem Schlauch 2Q, zum Einfüllen von Flüssigkeit aufnimmt. Beide Leitungen können mit Ventilen, ähnlich der bei Pneumatiks verwendeten Art, versehen sein. Sie können aber auch ferner an die punktiert gezeichneten ioo zentralen Leitungen 24 und 21 angeschlossen sein, die gestatten, für alle am Fahrzeug befindlichen Federungen gemeinsam oder einzeln die Charakteristik den veränderlichen Bedürfnissen der Belastung oder der Fahrbahn vom Führersitz a-us anzupassen. Bei hoher Belastung des Fahrzeuges kann man durch Einstellung eines entsprechend hohen Druckes im Hohlraum 14 erreichen, daß sich der Gummiblock 2 ebenso bei der ruhenden Last im spannungslosen Zustand befindet wie bei geringerer Last und geringerem inneren Überdruck.

Bei der Anordnung der Abb. 4 ist der Hohlraum 14 mit der Außenluft durch die einstellbare Drosselvorrichtung 22 verbunden, die dämpfend wirkt. Um darüber hinaus die Bewegung des Federaggregates in einer Richtung möglichst dämpfungsfrei zu ermöglichen, ist die weitere Vorrichtung 23 vorgesehen, die einen großen Austrittsquerschnitt für die Luft lediglich in einer Richtung

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öffnet, in der anderen Richtung dagegen Luftweg verschließt.

Das Diagramm in Abb. 5 zeigt als „r-Achse den Federungsweg, d. h. die Verkürzung bzw. Längung der Federhöhe, als r-Achse die Federbelastung. Die Belastung L möge der ruhenden Gewichtsbelastung des Fahrzeugs bei geringer Nutzlast entsprechen. Die Gerade vS" steile die Charakteristik der für sich ίο betrachteten Schraubenfeder dar, die beim Punkt A bis zur Berührung der Windungen zusammengedrückt wäre. Da der Gummiblock bei der der Belastung L entsprechenden Federspannung spannungslos sein soll, stimmt »5 im Punkt D die Charakteristik C des Gesamtaggregates mit offenem Hohlraum mit der Charakteristik 5* überein. Im übrigen summiert sich die Charakteristik des Gummis positiv und negativ zu der der Schraubenfeder, wodurch die Charakteristik C entsteht, die in der Nähe des Punktes B sich der Charakteristik S weitgehend anpaßt, bei höherer Belastung dagegen steiler wird. Die Hinzunahme der Kompressionscharaktcristik K bei geschlossenem Hohlraum 14 ergibt zur Charakteristik C hinzu eine weitere Addition nach der .F-F-Kurve, deren Ergebnis in der gestrichelten Linie D für den Fall gezeigt ist, daß bei der Belastung L im Punkte B ao etwa Atmasphärendruck herrscht. Die Charakteristik erhält dann im Teil der Zusammendrückung eine erst bei größerem Federweg praktisch spürbare steilere Kurvenform, während sie im negativen Teil kaum von der Charakteristik C abweicht.

Durch Wahl des Materials und der Dimensionen der Schraubenfeder 1 und des Materials und der Dimensionen, insbesondere der Dicke des Hohlzylinders 2, hat man es in der Hand, die Charakteristik beliebig steil, also im Sinne harter Federung, oder schräg, im Sinne weicher Federung, zu verlegen und ist auch weiter in der Lage, den Einfluß der Gummicharakteristik im Verhältnis zu dem der Schraubenfedercharakteristik auf den Verlauf der gesamten Charakteristik zu be.stimmen. Der Einfluß, den eine größere oder kleinere Füllung von Gas oder Flüssigkeit in dem Hohlraum 14 auf die Gesamtcharaktcristik ausübt, ergibt sich in ähnlicher Weise, indem sowohl höherer Gasdruck als auch kleineres Gasvolumen die Charakteristik steiler, die Federung also härter machen, wobei jedoch entsprechend der hyperbolischen Kurvenschar der P-V-Kurve 11 die Krümmung der Kurve im einen Fall größer wird als im anderen.

Die in den verschiedenen Abbildungen gezeigten bcispielswciscn Anordnungen sind miteinander vertauschbar, insbesondere die Anordnung der Rund- oder Flachfeder und die Anordnung der Befestigungsvorrichtungen und Ventile, auch können die einzelnen Teile teilweise oder insgesamt gemeinsam bei und demselben
dung finden.

ein

Federungsaggregat Ainven-

Claims

Patentansprüche:

1. Abfederung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einer in einem Guinmiblock cingebotlelrn metal lisrhen Schraubenfeder, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schraubenfeder (r)" und der Gummibiock (j) unter einer gegeneinander gerichteten Spannung befinden, wobei die Spannung der Schraubenfeder im spannungsloscn Zustand des Gummiblocks der der ruhenden Belastung oder der mittleren Betriebsbelastung des Fahrzeugs entspricht.

2. Abfederung nach Anspruch 1, bei der sich ein allseitig abgeschlossener, gasgefüllter Hohlraum im Innern des die Schraubenfeder enthaltenden zylindrischen Gummiblocks befindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im gasgefüllten Hohlraum (14) einstellbar ist.

3. Abfederung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum des Gummiblocks bei einer über die ruhende Last hinausgehenden Belastung unter "Überdruck steht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen