DE1132768B

DE1132768B - Spring element

Info

Publication number: DE1132768B
Application number: DES35578A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Georg Werner
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1953-09-30
Filing date: 1953-09-30
Publication date: 1962-07-05

Description

Federelement Bekanntlich zeichnet sich Gummi anderen Stoffen gegenüber durch eine große elastische Dehnbarkeit aus. Diese Eigenschaft hat dazu geführt, Gummi oder gummiähnliche Stoffe großer elastischer Dehnbarkeit zum Aufbau von Federelementen zu benutzen. So ist es bekannt, Gummi mit zwei Metallplatten zu einem Federelement zu vereinigen. Bei Federelementen dieser Bauart wirkt allein der Gummi zwischen den beiden Metallplatten als federndes Element, während die beiden Metallplatten lediglich zur mechanischen Verbindung des Gummis mit den abzufedernden Teilen dienen. Die Metallplatten sind daher auch so stark bemessen, daß sie unter den während des normalen Betriebes auftretenden Beanspruchungen nicht verformt werden.Spring element It is well known that rubber is distinguished from other materials due to its great elasticity. This property has led to Rubber or rubber-like materials with great elasticity for the construction of spring elements to use. It is known to use rubber with two metal plates to form a spring element to unite. In spring elements of this type, only the rubber acts between the two metal plates as a resilient element, while the two metal plates serve only for the mechanical connection of the rubber with the parts to be cushioned. The metal plates are therefore also so strong that they are under the during the stresses occurring during normal operation are not deformed.

Weiterhin sind unter Verwendung von Gummi aufgebaute Federelemente bekannt, bei denen einzelne Blattfedern sich mit Gummizwischenlagen abwechseln. Bei diesen Elementen wird jedoch die Federcharakteristik praktisch allein durch die Blattfedern bestimmt, während die Gummizwischenlagen lediglich zur mechanischen Trennung der einzelnen Blattfedern dienen.Furthermore, spring elements are constructed using rubber known, in which individual leaf springs alternate with rubber pads. With these elements, however, the spring characteristic is practically alone the leaf springs are determined, while the rubber liners are only used for mechanical purposes Separation of the individual leaf springs are used.

Durch die Erfindung wird ein Federelement geschaffen, dessen Federcharakteristik sich weitgehend von den Federcharakteristiken der bekannten Federelemente unterscheidet. Die Erfindung geht dabei von einem Federelement aus, das aus einer oder mehreren Schichten eines Werkstoffes großer elastischer Dehnbarkeit, beispielsweise aus Gummi oder gummiähnlichen Stoffen, oder aus zumindest einer mit der erstgenannten Schicht über die ganze Fläche fest verbundenen weiteren Schicht eines Werkstoffes geringer Dehnbarkeit, aber großer Zug- und/oder Druckfestigkeit besteht. Hierbei werden die Schichten in der Weise angeordnet und bemessen, daß die elastischen Rückstellkräfte im wesentlichen oder ausschließlich von dem Werkstoff großer elastischer Dehnbarkeit geliefert werden. Wesentlich für die Erfindung ist nun, daß sämtliche fest miteinander verbundenen Schichten des Federelementes an der Verformung teilnehmen, wobei die Federungseigenschaften ausschließlich oder fast ausschließlich durch die Schicht bzw. Schichten eines Werkstoffes großer elastischer Dehnbarkeit bestimmt werden, während die Schichten eines Werkstoffes geringer Dehnbarkeit lediglich plastisch verformbar sind.The invention creates a spring element whose spring characteristics differs largely from the spring characteristics of the known spring elements. The invention is based on a spring element that consists of one or more Layers of a material with great elasticity, such as rubber or rubber-like materials, or at least one with the first-mentioned layer over the entire surface firmly connected further layer of a material less Extensibility, but great tensile and / or compressive strength exists. Here are the Layers arranged and dimensioned in such a way that the elastic restoring forces essentially or exclusively of the material of great elastic extensibility to be delivered. It is now essential for the invention that all are firmly together Connected layers of the spring element participate in the deformation, the Suspension properties exclusively or almost exclusively through the layer or layers of a material with high elastic ductility are determined, while the layers of a material with low ductility are only plastic are deformable.

Durch den gemäß der Erfindung vorgesehenen Aufbau eines Federelementes ist es möglich, dem Federelement eine für den jeweiligen Anwendungsfall geeignete Federcharakteristik zu geben. Gemäß der Erfindung ausgebildete Federelemente lassen sich daher für eine große Anzahl von Verwendungszwecken einsetzen.Due to the construction of a spring element provided according to the invention it is possible to give the spring element a suitable one for the particular application To give spring characteristics. Let spring elements designed according to the invention therefore advocate for a wide variety of uses.

Hinsichtlich des äußeren Aufbaus ist es beispielsweise möglich, eine Schicht aus einem Werkstoff großer elastischer Dehnbarkeit in Stab- oder Plattenform ein- oder beidseitig mit einer Schicht aus einem Stoff geringer Dehnbarkeit zu versehen. Es können aber auch mehrere Schichten aus einem Stoff hoher elastischer Dehnbarkeit mit Schichten aus Stoffen geringer Dehnbarkeit abwechselnd angeordnet werden.With regard to the external structure, it is possible, for example, to use a Layer made of a material with great elastic extensibility in the form of a rod or plate to be provided on one or both sides with a layer made of a material of low elasticity. However, several layers of a material with high elasticity can also be used alternating with layers of fabrics of low extensibility.

Als Werkstoff geringer Dehnbarkeit können Werkstoffe mit hohem Elektrizitätsmodul, wie beispielsweise Stahl, Bronze od. dgl. Verwendung finden. In diesem Fall wird ein geringfügiger Teil der elastischen Rückstellkräfte auch von diesen Schichten aufgebracht. Es ist aber auch möglich, unelastisch verformbare Stoffe, wie Textilien, Pappe od. dgl., als Werkstoff geringer Dehnbarkeit zu verwenden. In diesem Fall werden die elastischen Rückstellkräfte ausschließlich von dem Werkstoff großer elastischer Dehnbarkeit geliefert. In beiden Fällen nehmen jedoch die Stoffe geringer Dehnbarkeit an der Verformung des Federelementes teil. Die Schichten aus Werkstoff geringer Dehnbarkeit schützen den Werkstoff großer elastischer Dehnbarkeit vor schädlichen Beanspruchungen, insbesondere vor Zugspannungen.Materials with a high modulus of electricity, such as steel, bronze or the like. Use. In this case it will a small part of the elastic restoring forces also from these layers upset. But it is also possible to use inelastically deformable materials, such as textiles, Cardboard or the like, to be used as a material of low extensibility. In this case the elastic restoring forces are exclusively more elastic due to the material Supplied extensibility. In both cases, however, the fabrics take on low extensibility part of the deformation of the spring element. The layers of material are less Extensibility protect the material of great elastic extensibility from damaging Stresses, especially against tensile stress.

Wenn eine Feder gemäß der Erfindung mit wechselnder Beanspruchungsrichtung verwendet werden soll, müssen beide bzw. sämtliche Schichten geringer Dehnbarkeit sowohl aus zug- als auch druckfestem Werkstoff bestehen. Bei Federelementen, die nur in einer Richtung beansprucht werden, kann man aber die eine Schicht, in der bei der Beanspruchung nur Zugspannungen auftreten, aus einem Werkstoff, beispielsweise einem Faserstoff, aufbauen, der zwar große Zugfestigkeit, aber keine Druckfestigkeit hat.When a spring according to the invention with alternating direction of stress is to be used, both or all of the layers of low extensibility must be used consist of both tensile and pressure-resistant material. For spring elements that can only be stressed in one direction, but one can use the one layer in which in the case of stress only tensile stresses occur, from one material, for example one Fibrous material, which has great tensile strength but no compressive strength.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden, die verschiedene Ausführungsbeispiele von Federelementen gemäß der Erfindung zeigt.The invention will be explained in more detail with reference to the drawing, which shows different embodiments of spring elements according to the invention.

In Fig. 1 ist ein Federelement dargestellt, bei dem die Werkstoffschicht 2 großer Dehnbarkeit als Platte ausgebildet ist. Diese Werkstoffschicht 2 ist auf gegenüberliegenden Seiten mit zwei Werkstoffschichten 1 geringer Dehnbarkeit, beispielsweise durch Kleben oder Vulkanisieren, verbunden. Um die Steifheit des Federelementes zu erhöhen, können dabei mehrere Schichten großer Dehnbarkeit und geringer Dehnbarkeit Verwendung finden. Ein derartiges Federelement ist in Fig. 2 gezeigt. Es besteht aus zwei Werkstoffschichten 2 großer Dehnbarkeit, zwischen denen sich eine Werkstoffschicht 1 geringer Dehnbarkeit befindet und welche mit zwei Werkstoffschichten 1 geringer Dehnbarkeit auf gegenüberliegenden Seiten innig verbunden sind.In Fig. 1, a spring element is shown in which the material layer 2 is designed as a plate with great extensibility. This material layer 2 is on opposite sides with two material layers 1 of low extensibility, for example by gluing or vulcanizing. About the stiffness of the spring element To increase this, several layers of high extensibility and low extensibility can be used Find use. Such a spring element is shown in FIG. It exists from two material layers 2 of great extensibility, between which there is a material layer 1 is less elastic and which with two layers of material 1 is less Extensibility on opposite sides are intimately connected.

Ist es erwünscht, Federelemente herzustellen, die eine gleichmäßige Durchbiegung haben oder die sich in einer bestimmten Richtung bevorzugt durchbiegen sollen, so kann man den Werkstoffschichten eine unterschiedliche Stärke geben. Bei einem einseitig eingespannten Federelement kann man beispielsweise die Stärke des Federelementes nach dem dem eingespannten Ende gegenüberliegenden Ende zunehmen lassen. Die Oberfläche des Federelementes kann dann gemäß Fig. 3 beiderseitig gewölbt oder gemäß Fig. 4 einseitig gewölbt sein.It is desirable to produce spring elements that have a uniform Have sag or prefer to sag in a certain direction you can give the material layers a different thickness. at a spring element clamped on one side can be, for example, the strength of the Increase spring element after the end opposite the clamped end permit. The surface of the spring element can then be curved on both sides as shown in FIG or be curved on one side as shown in FIG.

Fig. 5 gibt ein Federelement wieder, bei dem die Auflagerungsstellen am Rande vorgesehen sind und die abzufedernde Kraft in der Mitte des Federelementes wirksam ist. Auch hier läßt sich durch die besondere Krümmung der Werkstoffschichten geringer Dehnbarkeit und der zwischen ihnen befindlichen Werkstoffschicht 2 großer Dehnbarkeit eine gleichmäßige Durchbiegung des Federelementes erreichen.Fig. 5 shows a spring element again in which the support points are provided on the edge and the force to be cushioned in the middle of the spring element is effective. Here, too, the special curvature of the material layers low extensibility and the material layer 2 located between them is greater Extensibility achieve a uniform deflection of the spring element.

Fig. 6 gibt als Ausführungsbeispiel die Verwendung eines Federelementes nach der Erfindung als hochbeanspruchbare Wagenfeder wieder, die an den Punkten a und b an der Karosserie befestigt werden kann und die aus zwei Schichten 1 geringer Dehnbarkeit und einer Schicht 2 großer Dehnbarkeit besteht: Die , Achshalterung c des Wagens kann in das Federelement verschraubbar oder vernietet eingelassen werden.Fig. 6 shows as an exemplary embodiment the use of a spring element according to the invention as a highly stressable carriage spring, which can be attached to the body at points a and b and which consists of two layers 1 of low extensibility and a layer 2 of high extensibility: the axle bracket c of the carriage can be screwed or riveted into the spring element.

In Fig. 7 ist die Verwendung eines Federelementes nach der Erfindung als Stoßstange eines Kraftfahrzeuges wiedergegeben. Mit 2 sind hierbei Schichten großer Dehnbarkeit bezeichnet und mit 1 solche mit geringer Dehnbarkeit. Ein derartiges ausgebildetes Federelement kann bei der Verwendung als Stoßstange von aus Gummimetall gebildeten Federn 3 gehalten werden.In Fig. 7 is the use of a spring element according to the invention reproduced as a bumper of a motor vehicle. With 2 here are layers high extensibility and 1 denotes those with low extensibility. Such a thing formed spring element can when used as a bumper made of rubber metal springs 3 formed are held.

Um eine Zerstörung der Werkstoffschichten geringer Dehnbarkeit an den Auflagerungsstellen am Rande oder in der Mitte zu vermeiden, können zusätzliche Werkstoffschichten großer Dehnbarkeit zur Polsterung vorgesehen sein.In order to destroy the material layers of low extensibility avoiding the support points at the edge or in the middle can be additional Material layers of great elasticity can be provided for upholstery.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. From one or more layers of a material great elasticity, for example made of rubber or rubber-like materials, and of at least one with the first-mentioned layer firmly over the entire surface connected further layer of a material of low ductility, but greater Tensile and / or compressive strength of existing spring element, its elastic restoring forces essentially or exclusively of the material of great elastic extensibility are delivered, characterized in that both the first-mentioned layer (s) as well as the second-mentioned layer (s) participate in the deformation and that the Suspension properties exclusively or almost exclusively through the layer (s) of a material with high elastic extensibility can be determined, while the latter (s) Layer (s) of a material of low elasticity can only be deformed plastically is (are).

2. Spring element according to claim 1, characterized in that the second-mentioned (s) Layer (s) made of a material of low elasticity in terms of their free mobility against each other is only hindered by the material of great elastic extensibility (will).

3. Spring element according to claim 1, characterized in that the layers are connected to one another by gluing or vulcanizing. Considered Publications: German Patents Nos. 398 998, 674 285, 697 410, 811057, 814 363, 826 822, 834 623; Swiss Patent No. 228 797; Brochure »Schwingmetallschienen« from Continental, Group C, Form No. 20 299.