DE2310670C2 - Federbaueinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Federbaueinheit mit mehreren in deren axialen Richtung aufeinanderfolgenden Teilen, wobei in dieser Richtung abwechselnd ein einstückiger starrer Ring und ein einstückiges ebenes federndes Element angeordnet sind. Aus der FR-PS 11 42 615 und der DE-PS 9 13 253 sind räumlich gewundene Verdrehungsfedern bekannt, die in Federeinheiten eingebaut sind.

Eine kompliziert aufgebaute Ringfeder wird aus der DE-AS 11 83 315 bekannt, welche Innenringe aus einer Reihe von Profilleisten mit Schrägflächen aufweist, deren Seitenflächen eine ineinandergreifende Verzahnung besitzen. Diese Innenringe sind nun von Außenringen umgeben, die aus Segmenten bestehen, um welche jeweils ein Band gewunden ist. Eine derartige Feder ist nicht nur besonders aufwendig in der Fertigung, sondern auch besonders störungsanfällig auf Grund ihrer komplizierten Ausbildung.

Weiters ist es bei Mantelfedern aus der DE-PS 52 300 bekanntgeworden, daß sie aus Lagen bestehen können, die entweder aneinander anliegen oder zwischen sich bei geringer Belastung einen Zwischenraum aufweisen können, so daß die einzelnen Lagen erst bei steigender Belastung zur Anlage aneinander gelangen. Durch diese Maßnahme kann Einfluß auf die Federkurve genommen werden. In der Regel haben die einzelnen Lagen jedoch nicht die richtige gegenseitige Position, wodurch diese Mantelfeder nicht die gewünschte Wirkung ergibt

Aus der DE-AS 11 04 987 wird eine einstückige Feder mit 1,5 Gängen bekannt die sich zwischen zwei mit Konen versehenen Ringen befindet Eine Feder mit einem derartigen Aufbau hat vor allem den Nachteil, daß durch sie keine starke Dämpfung erzielbar ist

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt eine ίο Feder zu schaffen, die die o. a. Nachteile vermeidet und geht von einer Federbaueinheit gemäß DE-OS 19 30 875 bzw. DE-PS 4 39 296 aus, die mehrere in deren axialen Richtung aufeinanderfolgende Teile aufweist wobei in dieser Richtung abwechselnd ein einstückiger is starrer Ring und ein einstückiges ebenes federndes Element mit angenähert rechteckigem Materialquerschnitt angeordnet sind und jedes federndes Element beidseitig gegen je eine Gleitfläche eines starren Ringes abgestützt ist, welche gegen die axiale Richtung geneigte Erzeugende aufweist und in besonders einfacher Weise das Arbeitsvermögen vergrößert und die Möglichkeit erlaubt in der Federbaueinheit eine starke Dämpfung zu erzielen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes einstückige ebene federnde Element eine gewundene Feder mit mindestens zwei Windungen ist

Die Feder kann in an sich bekannter Weise aus einem Stab bzw. Band gewickelt sein, dessen Querschnitt an beiden Enden über wenigstens eine Windung keilförmig JO verjüngt ist Es kann aber auch gemäß der Erfindung der bzw. das die Feder bildende Stab bzw. Band über seine gesamte Länge gleichbleibenden Querschnitt und am Ende jeder Windung eine der Bandstärke entsprechende Kröpfung aufweisen. Durch diese Kröpfung wird trotz gleichbleibendem Bandquerschnitt eine kreisförmige Begrenzung des Federringes erzielt, die für das Zusammenwirken mit den Gleitflächen notwendig ist. Eine solche Ausbildung hat einerseits gegenüber der verjüngten Ausbildung den Vorteil einer verminderten Bruchgefahr und es wird andererseits eine verschiedene Charakteristik erzielt. Wenn die Windungen des Bandes nicht von vornherein aneinander anliegen, so wird bei verjüngten Federenden der erste Teil des Federweges weicher sein als bei gleichbleibendem Bandquerschnitt. Es kann gemäß der Erfindung auch die Windungsrichtung des die ebene Spiralfeder bildenden Stabes bzw. Bandes durch Faltung zweimal verändert werden. In einem solchen Fall wird die Federcharakteristik des federnden Ringes selbst verändert. Dieser federnde Ring weist nun teilweise die Gestalt eines radial geschlitzten Ringes auf, wobei die Bandenden die Schlitzstelle so übergreifen, daß wieder eine Dämpfung der Federung erzielt ist.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der federnden Ringe ermöglicht somit an sich die Erreichung verschiedener Federcharakteristiken der Feder-Baueinheit, wozu noch im Falle der an sich bekannten Ausbildung der Gleitflächen mit gekrümmten oder geknickten Erzeugenden eine weitere Variationsmöglichkeit der Federcharakteristik kommt.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen schematisch erläutert.

F i g. 1 und 2 zeigen eine Feder-Baueinheit mit einem als ebene Spiralfeder ausgebildeten federnden Ring im Axialschnitt, wobei F i g. 1 den unbelasteten und F i g. 2 den maximal belasteten Zustand darstellt.

F i g. 3 und 4 zeigen eine andere Ausführungsform mit ebener Spiralfeder als federnder Ring im Axialschnitt,

wobei wieder F i g. 3 die Feder-Baueinheit in unbelastetem Zustand und Fig.4 die Feder-Baueinheit in maximal belastetem Zustand darstellt.

Fig. 5 bis 10 zeigen verschiedene Aurführungsformen der federnden Ringe, wie sie für die Anordnungen nach F i g. 1 bis 4 verwendet werden können, wobei F i g. 7 eine Ausführungsform speziell für die Ausbildung nach F i g. 3 und 4 und F i g. 8 eine Ausführungsform speziell für die Ausbildung nach F i g. 1 und 2 darstellt.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 und 2 wirken die von ebenen Spiralfedern gebildeten Ringe 1 mit sie umgreifenden Gleitflächen 2 der starren Ringe 3 zusammen. Die starren Ringe 3 sind an einer Achse 4 geführt. Der starre Ring 3' ist als Endring ausgeführt. Bei einer Belastung gleiten die federnden Ringe unter Verringerung ihres Durchmessers an den Gleitflächen 2 und im maximal belasteten Zustand wird die in Fig. 2 da^rgestellte Stellung erreicht.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 und 4 wirken die wieder als ebene Spiralfedern ausgebildeten federnden Ringe t mit Gleitflächen 5 der starren Ringe 6 zusammen, wobei der starre Ring 6' als Endring ausgebildet ist. Die starren Ringe 6 sind an einer Achse 7 geführt. Bei dieser Ausführungsform umgreifen die federnden Ringe 1 die Gleitflächen 5 der starren Ringe, welche in diesem Fall ähnlich Vollkegeln ausgebildet sind. Fig. 3 stellt die unbelastete Stellung dar. Bei der Belastung weiten sich nun die federnden Ringe 1 auf und gleiten an den Gleitflächen 5, bis sie in die in Fig.4 dargestellte maximalbelastete Stellung gelangen.

Als federnde Ringe können bei diesen beioen Ausführungsformen verschiedene Arten von ebenen Spiralfedern mit annähernd rechteckigem Materialquerschnitt verwendet werden.

F i g. 5 zeigt eine ebene Spiralfeder, wie sie als federnder Ring 1 bei den Anordnungen nach F i g. 1 bis 4 dargestellt ist. Die Windungen liegen von vornherein bereits in unbelastetem Zustand aneinander an. Die Enden 8 und 9 der gewickelten Stäbe bzw. Bänder sind ungefähr über eine ganze Windung keilförmig verjüngt. Der in dieser Weise gebildete federnde Ring 1 wird daher von Anfang an gedämpft werden und ein großes Arbeitsvermögen aufweisen.

F i g. 6 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach F i g. 5 dadurch, daß bei der den federnden Ring 1 bildenden Spiralfeder die Windungen in einem Abstand a voneinander liegen. Beim Zusammendrücken oder Aufweiten dieser Spiralfeder gelangen die einzelnen Windungen erst bei einer gewissen Belastung in Anlage aneinander, so daß erst dann die Dämpfung durch die Reibung eintritt.

Fig.7 und 8 zeigen federnde Ringe 1, welche von ebenen Spiralfedern gebildet sind, deren Windungen IC bis zu den Enden gleichen Querschnitt aufweisen. Um hier die Kreisform aufrechtzuerhalten, sind die Windungen bei 11 und 12 um die Stärke einer Windung 10 gekröpft Der federnde Ring nach F i g. 7 ist für eine Anordnung nach F i g. 3 und 4 bestimmt, bei welcher der federnde Ring bei Belastung aufgeweitet wird. Der federnde Ring nach F i g. 8 ist für eine Anordnung nach Fig. 1 und 2 bestimmt, bei welcher der federnde Ring 1 durch die Belastung im Durchmesser verkleinert wird. Es ist daher beim federnden Ring nach Fig.8 ein Abstand zwischen den Kröpfungsstellen 11 und 12 gewahrt, welcher das Zusammendrücken des federnden Ringes auf kleineren Durchmesser ermöglicht. Bei der -5 Anordnung nach F i g. 9 besteht der federnde Ring 1 aus einem Stab bzw. Band 13, bei welchem die Windungsrichtung durch Faltung bei 14 und 15 zweimal geändert ist. Die mittleren Windungen 13' sind somit nach Art eines radial geschlitzten Ringes gestaltet, wobei sich der ³⁽¹ radiale Schlitz bei 16 ergibt. Die äußere und innere Windung 13" schließt diesen radial geschlitzten Ring zusammen. Es ergibt sich somit bei einer Deformation nur eine Reibung zwischen den Windungen 13" und 13', während zwischen den beiden Windungen 13' keine Reibung entsteht. Auch ein solcher federnder Ring wird wieder eine andere Charakteristik aufweisen als beispielsweise ein federnder Ring nach F i g. 5.

Der federnde Ring 1 nach Fig. 10 unterscheidet sich von dem federnden Ring nach F i g. 9 lediglich dadurch, daß zwischen den Windungen 13' und 13" Zwischenräume a bestehen, welche sich erst bei einer gewissen Belastung schließen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Feder-Baueinheit mit mehreren in deren axialen Richtung aufeinanderfolgenden Teilen, wobei in dieser Richtung abwechselnd ein einstöckiger starrer Ring und ein einstückiges ebenes federndes Element mit angenähert rechteckigem Materialquerschnitt angeordnet sind und des federndes Element beidseitig gegen je eine Gleitfläche eines starren Ringes abgestützt ist, welche gegen die axiale Richtung geneigte Erzeugende aufweist dadurch gekennzeichnet, daß jedes einstückige, ebene federnde Element eine gewundene Feder (1) mit mindestens zwei Windungen ist

2. Feder-Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß jede Feder (1) mindestens drei Windungen aufweist

3. Feder-Baueinheit nach Anspruch ϊ oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der bzw. das die Feder bildende Stab bzw. Band an beiden Enden (8,9) über wenigstens eine Windung in an sich bekannter Weise keilförmig verjüngt ist

4. Feder-Baueinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. das die Feder bildende Stab bzw. Band über seine gesamte Länge gleichbleibenden Querschnitt und am Ende (11, 12) jede Windung (10) eine der Bandstärke entsprechende Kröpfung aufweist (F i g. 7; F i g. 8).

5. Feder-Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Windungsrichtung des die gewundene Feder bildenden Stabes bzw. Bandes (13) durch Faltung zweimal (14,15) verändert ist (F i g. 9, Fig. 10).

6. Feder-Baueinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Faltstellen (14,15) von den Bandenden ungefähr eineinhalb Windungen und voneinander ungefähr eine Windung entfernt liegen (Fig.9;Fig. 10).