DE934800C - Federungssystem - Google Patents

Description

• Federungssystem Die Erfindung bezieht sich auf ein auf Drehschub beanspruchtes Federungssystem, das besonders zur Abfederung von Kraftfahrzeugen geeignet ist.
• Um schwingend aufgehängte Bauteile von Maschinen, Fahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen abzufedern, werden. Federungssysteme benötigt, deren Ausschläge bei stärkerer Wechselbeanspruchung bestimmte Werte nicht übersteigen dürfen. Die auf ein Überschreiten dieser Werte hinwirkende Energie durch Schwingungsdämpfer oder Stoßdämpfer zu vernichten, ist bekannt. Auch ist es bekannt, die auftretenden Schwingungen mit Hilfe von Federwerkstoffen mit nichtlinearen Federkennlinien zu dämpfen. Solche nichtlinear federnden Werkstoffe, wie Gummi, werden dabei in Form sogenannter Hülsenfedern, z. B. zur Radabfederung von Kraftfahrzeugen benutzt. Mit ihrer Hilfe gelang es, die Bodenhaftung bedeutend zu verbessern, auch konnte eine Reifenersparnis sowie eine Entlastung des hydraulischen Stoßdämpfers durch die natürliche Dämpfung des Gummis erreicht werden.
• Man hat auch schon zur Abfederung von Schwinghalbachsen an Kraftfahrzeugen auf Drehschub beanspruchte, zwischen gleichachsig ineinanderliegenden Metallhüllen sternförmig angeordnete und fest haftend eingebaute Gummikörper verwendet. Die als Folge der Drehbewegung der Halbachsen auftretende Verformung der Gummikörper war dabei nur gering, weil die Winkelausschläge, die solche Halbachsen ausführen, an sich beschränkt sind. Die Kennlinie einer derartigen Federung verläuft innerhalb des in Anspruch genommenen kleinen Verformungsbereichs nahezu linear.
• Mit der Erfindung wird bezweckt, auch auf Drehschub beanspruchten Federungssystemen eine nichtlineare Federkennlinie zu verleihen, insbesondere eine solche, die nach anfänglichem Anstieg flacher wird, um im weiteren Verlauf wieder anzusteigen.
• Werden Zug- und Druckfedern. bzw. Federzonen schräg zur Richtung der aufzunehmenden Last angeordnet, dann gehorchen beide Federarten zwar den gleichen, Gesetzen, doch ergibt sich bei den Druckfedern bzw. Federzonen nach anfänglichem Widerstand gegen die Verschiebung bei Überschreiten. einer labilen. Gleichgewichtslage eine Umkehr in der Richtung der Rückstellkraft. Das Kraftwegdiagramm zeigt infolgedessen eine Federcharakteristik, die durch geeignete Wahl der Anfangswinkel, unter denen sich die unbelasteten Federelemente zur Richtung der Last befinden, oder durch unterschiedliche Federkonstanten der Zuguni Druckelemente in weiten Grenzen beliebig abgewandelt werden kann. So ist es z. B. möglich, ein solches Federungssystem im Bereich der Vorlast als weiche Feder wirken und nach beiden Seiten, d. h. sowohl bei Entlastung als auch bei weiterer Belastung, härter werden zu lassen. Bei Personenkraftwagen und Anhängern treten solche Anforderungen in der Regel auf, um die Schwingungsdauer des beladenen Fahrzeuges der des leeren anzugleichen und zugleich beide auf die für den Betrieb erwünschte, weitgehend konstante Größe zu bringen.
• Dementsprechend ist Gegenstand der Erfindung ein aus einzelnen Federelementen bestehendes Federungssystem zur Aufnahme von Drehmomenten, dessen, Einzelglieder entweder sämtlich als Druckfedern, oder teils als Druck- und teils als Zugfedern ausgebildet und derart angeordnet sind, daß bei Belastung die Zugfedern stets auf Zug, die Druckfedern dagegen zunächst auf Druck und nach Überschreiten eines Umschlagpunktes und vorübergehender Entlastung gleichfalls auf Zug beansprucht werden. Dabei können Druck- und Zug elemente in einem einheitlichen Bauteil, z. B. einem Gummiblock, vereinigt sein und von Zonen dieses Bauteils gebildet sein. Zug- und Druckelemente können auch aus gleichartigen. Bauteilen, z. B. Schraubenfedern, bestehen, die in unbelastetem Zustand in verschiedenen Winkeln zur Belastungsrichtung angeordnet sind und je nach ihrer Lage von der Verstellkraft teils auf Zug und teils auf Druck, zeitweise auch sämtlich auf Zug beansprucht werden. Finden nur Druckelemente Verwendung, dann ist die angestrebte Kennlinie dadurch zu erreichen, daß die Einzelelemente in verschiedenen Winkeln zur Beanspruchungsrichtung und nur einige von ihnen so angeordnet sind, daß sie über ihren. Umschlagpunkt hinaus verformt werden. Dieser Teil der Druckelemente zeigt die gleiche Wirkung wie in der vorbeschriebenen Kombination, während die Funktion der Zugelemente von dem nicht bis zum Umschlag beanspruchten Druckelementen übernommen wird. Die Federelemente können der auftretenden Beanspruchung durch Vorspannung angepaßt sein.
• Erfindungsgemäß kann das Federungssystem auch als Hülsengummifeder ausgebildet sein, deren in Sektoren unterteilter oder mit Ausnehmungen versehener Gummikörper die Federelemente bildet. Auch hier kann die Anordnung so getroffen sein, daß einzelne Gummiteile nur als Druck-, andere nur als Zugelemente wirken oder daß Zug- oder Druckelemente in einem Körper vereinigt sind, der in einzelnen Zonen, auf Zug, in anderen auf Druck beansprucht wird. Ferner besteht die Möglichkeit, die Federelemente nicht nur zwischen geschlossenen Hülsen anzuordnen, sondern auch zwischen einer Hülse oder Welle und zwei sich gegenüberliegenden, voneinander unabhängigen Flächen zu befestigen und auf Drehschub zu beanspruchen.
• Möglich ist es ferner; daß mehrere, im einzelnen auf axialen Schub beanspruchte Gummimetallfedern derart angeordnet sind, daß sich für ihre Gesamtheit eine Beanspruchung durch Drehschub ergibt.
• In der Zeichnung ist die Erfindung an vier Ausführungsbeispielen veranschaulicht, und zwar zeigt in schematischer Darstellung Fig. i ein aus Zug und Druckelementen be stehendes Federsystem, Fig. 2 ein nur aus Druckfederelementen bestehendes Federsystem, Fig. 3 die Anordnung nach Fig. i, jedoch als Hülsengummifeder ausgebildet, Fig. 4 ein aus zwei Sektoren einer Gummihülsenfeder gebildetes Federungssystem.
• Bei der Anordnung nach Fig. i sind zwischen der Innenhülse i und der Außenhülse :2 die Zugfedern 3 und, die Druckfedern ¢ in verschiedenen Winkeln zur Beanspruchungsrichtung angeordnet. Die Zugelemente 3 werden bei einer Verdrehung der Hülsen 1, 2 zueinander ausschließlich auf Zug beansprucht, die Druckelemente 4 schlagen dagegen nach anfänglicher Druckbeanspruchung und anschließender Entlastung in Zugbeanspruchung um.
• Bei dem Federungssystem nach Fig. 2 liegen zwischen den Hülsen i und 2 lediglich Druckfedern 4 in verschiedenen. Winkeln zur Beanspruchungsrichtung. Sie sind so angeordnet, daß bei einer be stimmten Belastung nur ein Teil von ihnen nach anfänglicher Zunahme der Druckbeanspruchung in. Zugfedern umschlägt, während die übrigen, weiter als Druckfedern wirken.
• In Fig. 3 sind zwischen der Innenhülse i und der Außenhülse 2 die Zugzonen 3 und Druckzonen 4 jeweils ein- und desselben Gummikörpers wirksam. Das gleiche ist bei dem Federsystem nach Fig. 4 der Fall, jedoch sind hier nur zwei Sektoren einer Gummihülsenfeder dargestellt, wobei zwischen der Innenhülse r und den Sektorschalen 2' Gummifederelernente 5.angeordnet sind.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Federungssystem zur Aufnahme von Drehmomenten, insbesondere zur Abfederung von Kraftfahrzeugen, bestehend aus einzelnen. Federelementen, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Druck- oder Zug- und Druckfedern bzw. Federzonen. ausgebildet und derart angeordnet sind, daß bei Belastung die Zugfedern, bzw. Federzonen stets auf Zug und die Druckfedern bzw. Federzonen zunächst auf Druck und nach Überschreiten eines Umschlagpunktes und vorübergehender Entlastung auf Zug beansprucht werden.
2. 2. Federungssystem nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente in unbelastetem Zustand in verschiedenen Winkeln zur Belastungsrichtung angeordnet sind.
3. 3. Federungssystem nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente aus Gummisegmenten bestehen, die durch Ausnehmungen im Gummikörper einer Hülsengummifeder gebildet sind, wobei die gegenüberliegenden freien Randzonen als Zug- bzw. Druckfederzonen wirksam sind. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 492 985, 707 871, 717 414; britische Patentschriften Nr. 155 399, 185 984-ƒ 509 675 3.56