DE1054285B

DE1054285B - Damped helical compression spring, especially for the suspension of vehicles

Info

Publication number: DE1054285B
Application number: DES42732A
Authority: DE
Inventors: Henri Girod-Eymery
Original assignee: FERROVIAIRES SOC
Current assignee: FERROVIAIRES SOC
Priority date: 1954-02-17
Filing date: 1955-02-17
Publication date: 1959-04-02

Description

Gedämpfte Schraubendruckfeder, insbesondere für die Aufhängung von Fahrzeugen Es sind gedämpfte Schraubendruckfedern bekannt, in die Innenfedern mit größerer Steigung eingesetzt sind. Bei Belastung der Federn legen sich die inneren Federn an die äußeren Schraubenfedern an. Solche Federn werden als Pufferfedern für Eisenbahnwagen u. dgl. verwendet. Bei Belastung der Federn tritt durch die Anlage der inneren Feder an die äußere zwischen den in Berührung gelangenden Metallteilen der Federn eine starke Reibung ein, wodurch heftige Stöße hervorgerufen werden können, so, daß solche Federn für die Aufhängung von Fahrzeugen überhaupt nicht geeignet sind. Im übrigen besteht bei diesen Federn die Gefahr, daß sie sich gegenseitig verfangen.Damped helical compression spring, especially for the suspension of Vehicles There are damped helical compression springs known, with the inner springs larger slope are used. When the springs are loaded, the inner ones lay down Springs on the outer coil springs. Such springs are called buffer springs used for railroad cars and the like. When the springs are loaded it occurs through the system the inner spring to the outer one between the metal parts that come into contact the springs are subject to strong friction, which can cause violent shocks, so that such springs are not at all suitable for the suspension of vehicles are. In addition, there is a risk with these springs that they are mutually exclusive caught.

Der Erfindung liegt eine gedämpfte Schra.ubendruckfeder zugrunde, die sich insbesondere für die Aufhängung von Fahrzeugen eignet und sich in ihrer Federungseigenschaft mit hydraulischen Stoßdämpfern vergleichen läßt. Erreicht soll das erfindungsgemäß dadurch werden, daß die Reibungsflächen der Innenfedern aus Gummi od. dgl. bestehen und daß die Steigung der Innenfeder mehrfach größer ist als die der Außenfeder.The invention is based on a damped helical compression spring, which is particularly suitable for the suspension of vehicles and is in their Can compare suspension properties with hydraulic shock absorbers. Should be achieved that according to the invention are characterized in that the friction surfaces of the inner springs are made Rubber or the like exist and that the slope of the inner spring is several times greater than that of the outer spring.

Die erfindungsgemäße Schraubendruckfeder hat noch den weiteren Vorteil, daß die Abnutzung im Betrieb gering ist, weil sich nicht, wie bei den bisher bekannten Pufferfedern, Metall auf Metall reibt. Die mehrfach größere Steigung der Innenfeder verhindert das sich gegenseitige, Verfangen der ineinanderliegenden Federn.The helical compression spring according to the invention has the further advantage that the wear in operation is low, because not, as with the previously known Buffer springs, rubbing metal on metal. The several times greater slope of the inner spring prevents the interlocking springs from getting caught in one another.

Es liegt im weiteren Rahmen der Erfindung, die Innenfeder aus schraubenförmig gewickeltem Stahlband od. dgl. herzustellen. Auch kann das Spiel zwischen den Windungen der Außenfeder größer sein als das Spiel zwischen den Windungen der Innenfeder. Auch kann die Innenfeder in Form einer durch Einlagen versteiften Gummifeder ausgeführt sein. Hierbei können die Einlagen durch Drähte gebildet sein.It is within the broader scope of the invention to make the inner spring helical wound steel strip or the like. There can also be play between the turns of the outer spring must be greater than the play between the coils of the inner spring. The inner spring can also be designed in the form of a rubber spring stiffened by inserts be. Here, the deposits can be formed by wires.

Schließlich liegt es auch im Rahmen der Erfindung, die Innenfeder aus mehreren ineinandergesetzten Federn gleicher Steigung bestehen zu lassen.Finally, the inner spring is also within the scope of the invention to consist of several nested springs of the same pitch.

Nähere Einzelheiten der Erfindung gehen aus dem in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiel hervor.Further details of the invention are shown in the drawing Embodiment emerges.

Fig. 1 ist ein Aufriß mit einem Teilschnitt einer Ausführungsform der federnden Anordnung; Fig.2 ist eine perspektivische Ansicht mit Teilschnitt derselben Anordnung; Fig. 3 ist eine Ansicht im Längsschnitt einer Abart der Anordnung, wobei sich diese in der nicht zusammengedrückten Stellung befindet; Fig. 4 ist eine Ansicht im gleichen Schnitt wie auf Fig. 3, wobei die Anordnung zusammengedrückt ist; Fig. 5 ist eine Ansicht im Längsschnitt einer dritten Abart.Fig. 1 is an elevation with a partial section of an embodiment the resilient arrangement; Fig. 2 is a perspective view, partly in section same arrangement; Fig. 3 is a view in longitudinal section of a variant of the arrangement; this being in the uncompressed position; Fig. 4 is a View in the same section as in Fig. 3, with the assembly compressed is; Fig. 5 is a longitudinal sectional view of a third variant.

Je nach der auf den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsart umfaßt die federnde Anordnung nach der Erfindung zwei Schraubenfedern a und b, die konzentrisch angeordnet sind. Die äußere Feder a hat einen kreisförmigen Querschnitt und kleinen Gang und besteht aus einem Metall, wie z. B. Stahl. Die Feder b hat einen rechteckigen Querschnitt und einen wesentlich größeren Gang als a, wobei ihre Windungen, bezogen auf die: Richtung der senkrecht zu ihrer Achse liegenden Ebenen, stark geneigt sind. Hier besteht die Innenfeder b aus zwei Teilfedern bi und bz, obgleich sie ebenso gut auch eingängig oder mehrgängig sein kann. Bei dieser Anordnung ist angenommen, daß die Feder b ganz aus einem gummielastischen Material besteht.Depending on the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, includes the resilient arrangement according to the invention two coil springs a and b, which are concentric are arranged. The outer spring a has a circular cross section and small Gang and consists of a metal, such as. B. steel. The spring b has a rectangular one Cross-section and a much larger pitch than a, with its turns, related on which: the direction of the planes perpendicular to their axis are strongly inclined. Here the inner spring b consists of two sub-springs bi and bz, although they are the same can also be catchy or multi-thread. In this arrangement it is assumed that the spring b consists entirely of a rubber elastic material.

Die beiden Teilfedern bi und b2 haben eine der Feder a entgegengesetzte Windungsrichtung; beide haben denselben Durchmesser, wobei dieser so beschaffen ist, daß in der nicht zusammengedrückten Stellung die äußere Oberfläche der Windung der Feder b der inneren Oberfläche der Windungen der Feder a sehr nahe liegt oder mit ihr in Kontakt ist.The two sub-springs bi and b2 have a spring a opposite Winding direction; both have the same diameter, this is such that in the uncompressed position the outer surface the coil of spring b is very close to the inner surface of the coils of spring a lies or is in contact with her.

Die beiden Federn a und b stützen sich auf zwei Tellern d und e ab, die mit Organen zusammenhängen, zwischen denen die Federanordnung angebracht ist und die als Aufhängung dienen können.The two springs a and b are supported on two plates d and e, which are related to organs, between which the spring arrangement is attached and which can serve as a suspension.

Der Betrieb der Anordnung gemäß der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 ist folgender: Wenn unter dem Einfluß einer Belastung die Federanordnung zusammengedrückt wird, ändert die Feder a ihren Durchmesser nur unerheblich auf Grund der geringen Neigung ihrer Windungen, während die innere Feder b, deren Windungen eine stärkere Steigung aufweisen, eine größere Ausdehnung erfährt. Die Feder b legt sich infolgedessen um so stärker an das Innere der Windungen der Feder a an, je größer die Belastung wird. Wenn eine solche federnde Anlegung der Feder b gegen die Feder a. erzielt ist, hören die Windungen dieser beiden Federn auf, frei zu sein, und ihre hochfrequenten Eigenschwingungen werden auf diese Weise gebremst.The operation of the arrangement according to the embodiment of FIGS. 1 and 2 is as follows: When under the influence of a load, the spring assembly is compressed is, the spring a changes its diameter only insignificantly due to the small Inclination of its coils, while the inner spring b, whose coils are stronger Have slope, experiences a greater expansion. As a result, the spring b settles the closer to the inside of the coils of the spring a, the greater the load will. If such a resilient application of the spring b against the spring a. achieved the coils of these two springs cease to be free, and their high frequency ones Natural vibrations are braked in this way.

Andererseits wird, nachdem die Feder b sich gegen die Innenfläche der Windungen der Feder a gelegt hat, ihre weitere Ausdehnung vermindert, wodurch ein steigender elastischer Druck ihrer Windungen gegen diejenigen der äußeren Feder erzeugt wird.On the other hand, after the spring b is against the inner surface the turns of the spring a has placed, their further expansion is reduced, whereby an increasing elastic pressure of its coils against those of the outer spring is produced.

Endlich findet bei Laständerungen eine Reibung an den Berührungsstellen der Windungen der Federn a und b statt, die auf die Änderungen der Neigung der Windungen zurückzuführen ist. Es wird sich gleichfalls ein Gleiten der Windungen parallel zur Federachse an den Punkten zeigen, wo zwei oder mehrere Windungen der Feder a sich auf einer Windung der Feder b abstützen. Die einzelnen Reibungen erzeugen eine Dämpfung der Schwingungsverlagerung, bezogen auf die beiden Teile, zwischen die der Federsatz eingesetzt ist. Die Federanordnung ist also eigengedämpft.Finally, when the load changes, there is friction at the points of contact of the coils of the springs a and b take place due to the changes in the inclination of the coils is due. There will also be a sliding of the windings in parallel point to the spring axis at the points where two or more turns of the spring a Support yourself on one turn of the spring b. The individual frictions create a Damping of the vibration displacement, based on the two parts, between the the spring set is inserted. The spring arrangement is thus self-damped.

Wie oben angegeben, ist es möglich, eine innere Metallfeder b zu benutzen und ihre Außenfläche mit einem kompressiblen und gegen Verschleiß widerstandsfähigen Material zu bekleiden. Diese Bekleidung kann auch auf der Innenfläche der Windungen der äußeren Feder a befestigt werden. Als einfaches Beispiel zeigen die Fig. 3 und 4 den ersten Fall dieser beiden Anordnungen. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 1 und 2 nur durch die folgenden Punkte: Die Feder b besteht aus zwei Teilfedern bi und b2 aus Metall, die auf ihrer äußeren Oberfläche mit elastischem Material c in Form von zwei Lagen c1 und c2 bekleidet sind.As indicated above, it is possible to use an inner metal spring b and its outer surface with a compressible and wear-resistant Material to clothe. This clothing can also be used on the inner surface of the coils the outer spring a can be attached. As a simple example, FIGS. 3 and 4 show 4 the first case of these two arrangements. This embodiment is different differs from that of FIGS. 1 and 2 only in the following points: The spring b consists of two sub-springs bi and b2 made of metal, which are on their outer surface are covered with elastic material c in the form of two layers c1 and c2.

Außerdem haben die Lagen cl und c2 einen trapezförmigen Querschnitt, was einen Vorteil hat, wenn ihre- Windungen miteinander in Kontakt kommen (Fig. 4).In addition, the layers cl and c2 have a trapezoidal cross-section, which has an advantage if their turns come into contact with each other (Fig. 4).

Endlich kann die Metallfeder b, anstatt mit einer äußeren Lage aus elastischem Material versehen zu werden, in den elastischen Stoff c eingebettet werden, vorzugsweise in der Nähe seiner inneren Oberfläche. Diese Ausführungsform ist in Fig. 5 dargestellt, wo die Metallfeder aus mehreren Metalldrähten b gebildet ist, die in den Stoff c eingebettet sind.Finally, the metal spring b, instead of having an outer layer to be provided elastic material, embedded in the elastic fabric c preferably near its inner surface. This embodiment is shown in Fig. 5, where the metal spring is formed from a plurality of metal wires b which are embedded in the fabric c.

Durch die Ausbildung gemäß der Erfindung wird somit eine Federanordnung mit innerer Dämpfung geschaffen, die eine progressive Federkennlinie hat und bei der die Windungen der Innenfeder einen federnden Anschlag bilden. Diese Anordnung hat vor allem folgende Vorzüge: Man verfügt über einen großen Federweg, da ja alle Teile Schraubenfedern sind, wodurch insbesondere ermöglicht wird, die Anordnung bei der Aufhängung von Automobilen anzuwenden.The design according to the invention thus creates a spring arrangement created with internal damping that has a progressive spring characteristic and at which the coils of the inner spring form a resilient stop. This arrangement Above all, it has the following advantages: You have a large spring deflection, because all of them Parts are coil springs, which in particular enables the arrangement to be used in the suspension of automobiles.

Wenn man eine innere Feder verwendet, die außen mit elastischem Material, wie z. B. Gummi, versehen ist, hat die Anordnung nicht die Nachteile einer reinen Gummifeder, da der Gummi selbst keine wesentlichen Federkräfte aufnimmt. Auf diese Weise verändern die Alterung des Gummis und die Änderungen seines Elastizitätsmoduls infolge von Temperaturänderungen die federnden Eigenschaften der Anordnung nicht merklich. Ebenso bringt das Kriechen des Gummis unter Belastung keine nennenswerte Schwächung der Anordnung mit sich. Endlich kann man Gummiarten oder synthetische Stoffe verwenden, die sehr verschleißfest sind, wobei die Elastizität des Stoffes gering sein kann.If you use an inner spring that is made of elastic material on the outside, such as B. rubber, is provided, the arrangement does not have the disadvantages of a pure Rubber spring, as the rubber itself does not absorb any significant spring forces. To this Ways change the aging of the rubber and the changes in its modulus of elasticity as a result of temperature changes, the resilient properties of the arrangement do not noticeably. Likewise, the creeping of the rubber under load does not bring any noteworthy effects Weakening of the arrangement with itself. Finally you can get rubber types or synthetic ones Use fabrics that are very wear-resistant, taking into account the elasticity of the fabric can be low.

Dieselben Vorteile finden sich auch, wenn man eine innere Feder b verwendet, die ganz aus einem sehr elastischen Material, einem synthetischen oder einem Naturstoff besteht, z. B. aus Gummi.The same advantages can also be found using an inner spring b used made entirely of a very elastic material, a synthetic or consists of a natural substance, e.g. B. made of rubber.

Die Anordnung kann sehr leicht bei vorhandenen Aufhängungen. benutzt werden, die entweder nur eine Feder oder eine Gruppe konzentrischer Federn enthalten. Es genügt, in die äußere Feder eine passend gewählte innere Feder einzusetzen. Man kann insbesondere diese innere Feder im Hinblick darauf bestimmen, daß die Elastizität der Aufhängung nicht merklich geändert wird.The arrangement can be very easy with existing suspensions. used containing either just one spring or a group of concentric springs. It is sufficient to use a suitably selected inner spring in the outer spring. Man in particular, this inner spring can determine the elasticity the suspension is not noticeably changed.

Die Federn a, b, eventuell auch die Lagen c, können einen beliebigen Querschnitt haben; ebenso kann die Höhe der Windungen der Federn a und b oder b. und c im freien Zustande (bei der Montage) verschieden sein oder auch nicht.The springs a, b, possibly also the layers c, can be any Have cross-section; likewise the height of the turns of the springs a and b or b. and c in the free state (during assembly) may or may not be different.

Im Falle, wo die Feder b oder die Feder a eine elastische Bekleidung hat, kann die Oberfläche dieser letzteren entweder glatt sein oder Unebenheiten, namentlich Streifen oder Rinnen, aufweisen.In the case where the spring b or the spring a is elastic clothing the surface of the latter can be either smooth or uneven, namely strips or grooves.

Der axiale Spielraum im freien Zustande oder unter Normalbelastung zwischen den Windungen der Feder b oder auch der Lagen c kann beliebig gewählt sein.The axial clearance in the free state or under normal load between the turns of the spring b or the layers c can be chosen as desired.

Endlich können die innere und die äußere Feder ein-oder mehrgängig sein, und in dem letzteren Falle können die einzelnen Gänge der Feder entweder identisch sein oder voneinander bezüglich des Querschnitts, der Beschaffenheit (homogen oder nicht) oder des Materials abweichen.Finally, the inner and outer springs can be single or multi-threaded and in the latter case the individual turns of the spring can either be identical be or from each other in terms of cross-section, texture (homogeneous or not) or differ in material.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Damped helical compression spring with an inner spring is used with a larger slope, which increases when the springs are loaded applied to the outer coil spring, especially for the suspension of vehicles, characterized in that the friction surface (c) of the inner spring (b) is made of rubber Od. Like. Is and its slope is several times greater than that of the outer spring (a).

2. Spring according to claim 1, characterized in that the inner spring (b) is helical wound steel band or the like.

3rd spring. according to claims 1 and 2, thereby characterized in that the play between the turns of the outer spring (a) is greater than that between those of the inner spring (b).

4. Spring according to claim 1, characterized in that it is marked, that the inner spring is a rubber spring stiffened by inserts (Fig. 5).

5th spring according to claim 4, characterized in that the inserts are wires.

6. Spring according to claims 1 to 5, characterized in that the inner spring (b) consists of several nested springs with the same pitch. Documents considered: German Patent No. 445 230; German patent application D 10274 XII / 47 a (published on February 26, 1953); British Patent No. 690 340; U.S. Patent Nos. 84,258, 6,057 - Reissne; French patent specification No. 1013 447.