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Ringfeder Die aus Metall und insbesondere Stahlringen bestehenden
Ringfedern arbeiten mittels kegelmantelförmiger Reibungsflächen aufeinander, die
entweder unmittelbar an den Ringen der Feder oder an besonderen, zwischen den Ringen
angeordneten Druckstücken vorgesehen sind. Bei diesen Federn wird ein erheblicher
Teil der eingeleiteten Arbeit durch Reibung .aufgezehrt, so daß beim Rückstoß etwa
zwei Drittel der beim Zusammendrücken geleisteten Arbeit durch die Reibung verzehrt
wird. Diese ,große Reibungsdämpfung ist zwar da von außerordentlichem Vorteil, wo
es sich um Vernichtung schädlicher Arbeit handelt, wie z. B. bei Pufferfedern, bei
schwingungsdämpfenden Organen usw. In vielen Fällen aber, z. B. bei der Abfedeiimg
von Fahrzeugen, ist jede Reibungsdämpfung unerwünscht, und eine reibungslose bzw.
dämpfungsarme Federart ist in solchem Falle erwünscht.
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Die Erfindung bezweckt nun, die Ringfeder auch für solche Fälle brauchbar
zu machen, in denen die Reibung unerwünscht ist. Gemäß der Erfindung werden zur
Kraftübertragung auf die federnden Ringe leicht verformbare, aber wenig bzw. überhaupt
nicht zusammendrückbare Stoffe herangezogen, wie Gummi, Plexiglas oder andere bekannte
Kunststoffe, die zwischen den Ringen in Form eines Druckringes angeordnet sind und
gegenüber den in axialer Richtung auftretenden Kräften so geringe Ausweichmöglichkeit
haben, daß sie diese Kräfte in radialer Richtung auf die Ringe übertragen.
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Bei den bisher bekannten Gummim:etallfedern wird allein der Gummi
zur Arbeitsaufnahme und damit zur Federung herange-
-zogen, während
die Metallmäntel in Form von konzentrischen Zylindern öder kegelmanteiförmigen Abschnitten
nur zur Druckübertragung, zur Lagerung und zur Befestigung des Gummis dienen. Es
liegt auch bcie_.ts ein Vorschlag vor. federnde Ringe in: Gummiringen zusammenzuschalten,
wobei dcüi Gummi jedoch Ausdehnungsmöglichkeit verblieben ist und es darauf atikani,
die einschließenden 1l(-tallringe elastisch zu verformen und an weit°ren einschließenden
Metallzylindern zur Anlag,- und zum .l:ciben zu brin-en. Es handelt sich also auch
hierbei um eine Rcibungsfcder, bei welcher ledigl:ali die wirkung der Federringe,
nicht aber ihre elastische Arheitsfäh:gkea ausgenutzt wird.
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Die Erfindung wird an Hand einer Rehc von Ausführungsbeispielen erläutert.
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Abb. i zeigt eine reibungsfrei arbetende Ringfeder, bei der in der
Hauptsache d::e Unzusammeiidriickbarlceit geeigneter Stoffe, wie Gummi. P lesiglas
usw., zur Anwendung gelangt. Zwischen dem geschlossenen Innenring a, und dem ebenfalls
geschlossenen Aui:fenring h ist ein Ringe aus dem leicht verformbaren Material,
in diesem Falle aus Gtunnn, angeordnet. Der Ringe ist entweder .lose eingeschoben
oder mit den Ringen a und b i kraftschlüssig verbunden. Der Querschnitt des
Ringes c füllt nicht nur den Zwischenraum zwischen den Ringen a und h aus, sondern
er -reift trapezartig oder in ähnlicher Gestaltung über die äußeren Begrenzungsebenen
hinaus, so daß zwischen den schematisch angeordneten Belastungslkörpernd und c und
den Federringen <<: und h ein Federungsspelraum 2-1 entsteht. Wird auf die
Feder in der durch Pfeile angedeuteten Richtung ein Drucke ausgeübt, der bis zum
Enddruck P, (Abb.2) zu steigern ist, so wird durch dies; Irraft das über die Begrenzungsebenen
der Ringe a und b herausstehende Volumen des c verdrängt, so daß sich die
in Abb. 2 dargestellte Form ergibt. Das zu verdrängende Volturen ist in Abb: i in
der linken Hälfte stärker schraffiert. Die Höhe des Ringes c ist beim Enddruck P",
um das Maß 2 # f geringer als die des unbelasteten Ringes (Abb. i),
was bedingt, daß der Zwischenraum q c; ebb. i j zwischen den Metallringen a, und
b auf die Größ e q @- 2: ge-
bracht wird, so daß, eine federnde
Ringdelinung bzw. Stauchung in der Gesamtheit 2 erreicht -wurde. Nach Fortnahm:e
des Drukkes Po gehen die Ringe a, b, c in die Grundstellung entsprechend
Abb. i zurück. Ist der Zwischenring c -wenig oder gar nicht elastisch, hat er also
beispielsweise pastenförini:ge Eigenschaften, so -würden allein durch die Elastizität
der Federringe a und b die Zurückführung in die Ausgangslage erfolgen.
i Entsprechend den verschiedenen Beanspruchun-sarten werden die Metallringe a und
h j zweckmäßig in verschiedenen Stärken ausgeführt. Der Innenring a kann unter L-mständ(;.n
fortfallen und durch eine nt-ecke#n-tsrerh@,nd geformte Platte aus dein leicht verformbaren
Stofft des Ringes c oder auch in Verbindung mit anderen. unelastischen Druck-; teilen
ersetzt werden.
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Um ein weicheres Arbeiten und damit einen i grül,@eren Federweg zu
erzielen, kann der Innenring a geschlitzt sein, so daß er sich zunächst unter verhältnismäßig
geringen Kräften verbiegt und schließt, um dann als gesahlossener Federring weiterzuarbeiten.
Derartig arl)eiteiide Ringe sind bei Ringfedern an sich bekannt. Eine weiche Anfanäsfederung
ist auch dadurch zti erzielen, daß der Werkstoff, aus dem der Zwischenring c gefertigt
ist, leicht porös ist, so daß erst die Poren auf dz'iii ersten Teil des Federweges
geschlossen werden und dann weiterhin die Eigenschaft der L%nzusammendrückbarkeit
des Zwischenringes zur Wirkung kommt, so daß die Hauptarbeitsaufnahme durch die
wie Ringfedern wirkenden Außen- bzw. Innenringe erfolgt.
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Die in Abb. i und 2 gezeigten Federelementü können in beliebiger Weise
auch in Mehrzahl vereinigt zusammenarbeiten. Die rein,, Zylindermanteiform ist nicht
notwendig. es sind vielerlei Abarten denkbar, bei denen unter Umständen auch noch
besondere Beanspruchungen hervorgerufen werden. ! Abb. 3 zeigt eine Federsäule für
grofk Federwege, bestehend aus einer Mehrzahl von Eiementen nach Art der Abb. i
und 2. Zwischen konzentrischen Innen- und Außenringen a, a, und b, bi sind die kraftübertragenden
Zwischenringe c eingesetzt. Ein Innen- oder Außenring a, oder bi verbindet jeweils
zwei übereinanderliegende Zwischenringe c. Bei dieser Ausführung «-erden außer Druckbeanspruchungen
in an sich bekannter Weise auch Scherbeanspruchungen in dem aus Gummi oder ähnlichem
Stoff bestehenden Zwischenring c ausgelöst.
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Abweichend von dem Vorschlag nach- Abb. -; können die Ringmäntel auch
Schraubenform bilden, so daß zwischen den Gängen dieser Schraube die kraftübertragende
Zwischenlage als ebenfalls durchlaufendes Schraubenband eingebracht ist. Auch ein
solcher Vorschlag ist bereits gemacht worden, bei dem es jedoch nur auf das Arbeitsvermögen
der Zwischenlage, die aus Gummi bestand, ankam. Im vorliegenden Falle wird die Federung
der Innen- und Außenringe angestrebt und erreicht.
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Auch im Querschnitt winkelförmige innere und äußere Federringels und
1 können, wie
Abb. 4. zeigt, angeordnet sein. Die Schenkel
der Winkelringe h und C ]"legen konzentrisch und parallel bzw. senkrecht zur Beanspruchungsrichtung
der Kraft P. Durch die Druckübertragung auf den rechteckigen Zwischenringan wird
dieser gestaucht, so daß, da er in hohem Maße unzusammendrückbar ist, er sich radial
dehnt und dabei den Innenring k staucht und den Außenring l del@nt, womit die Arheitswßis.e
der Ringfeder auch hier erreicht ist.
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In Abweichung von den vorher beschriebenen Ausführungsformen können
die Federringe auch Z-förmigen Quegschnitt haben, wie aus Abb. 5 zu entnehmen ist.
Hierbei dient jeder Ring teils als Innen- und teils als Außenring. Sie schließen
die Zwischenringe in ein. Die Arbeitsweise der Feder nach Abb. 6 ist im übrigen
die gleichd wie die der Abb. 5. Durch -,%.bwandluing der Formen der Federringe und
durch verschiedenartige Zusammenstellungen lassen sich auch die verschiedensten
Wirkungen hinsichtlich Federweg und Kraft erreichen.
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Um die frei liegenden Teile des Zwischenstoffes zu schonen und das
Herausquellen an den Stirnseiten zu verhindern, ist, wie in Abb. 6 gezeigt, eine
härtere Schutzschicht r, bestehend aus Hartgummi oder Metall, aufgebracht. Diese
Bewehrung kann auch in Form der Kappe s, wie in Abb. 7 angedeutet, erfolgen. Die
Kappen s können auch die Federringen. und b übergreifen. Als Schutz können auch
steife Ringe oder Platten genommen werden, welche kolbenartig in den Raum zwischen
den Ringen eingreifen, so daß der Zwischenstoff wie eine Flüssigkeit :zusammengepreßt
wird und daher, da er unzusammendrückbar sein soll, die Federringe .n und b staucht
und dehnt.