CH416226A - Ringfeder mit geschlossenen Innen- und Aussenringen - Google Patents

Description

      Ringfeder    mit     geschlossenen        Innen-    und Aussenringen    Die Erfindung betrifft eine Ringfeder mit geschlos  senen Innen- und Aussenringen für     Federungs-    und       Dämpfungszwecke.     



  Es sind Ringfedern aus geschlossenen     Innen-    und  Aussenringen mit     korrespondierenden    Kegelflächen  aus hochfestem Federstahl bekannt. Bei axialer     Be-          aufschlagung    einer solchen Feder werden die mit  entgegengesetzten     Kegelflächen    versehenen     Innenringe     gestaucht und die mit korrespondierenden Kegelflä  chen versehenen Aussenringe gedehnt, wobei die     In-          nenringe    auf Druck und die Aussenringe auf Zug  beansprucht werden. Diese Ringfedern haben eine  grosse Arbeitskapazität.

   Es treten hohe     Radialpres-          sungen    zwischen den Kegelflächen der Ringe auf und  infolgedessen grosse Reibungskräfte, wodurch beacht  liche     Wärme    erzeugt wird. Aus diesem Grunde liegt  die Grenze der Verwendungsmöglichkeit der Feder  ringe dort, wo die auftretenden Impulse eine grössere  Temperaturerhöhung in der Feder verursachen, so  dass das Schmiermittel aufgelöst wird, die aufein  ander gleitenden     Kegelflächen    der Ringe verschleissen  und die Feder nicht mehr brauchbar ist. Deshalb  konnten die bekannten Ringfedern bisher nur dann  Verwendung finden, wenn die Feder nur in gewissen  Zeitabständen beansprucht wird und die Reibungs  wärme in genügendem Masse abgeführt werden kann,  z.

   B. als Pufferfeder bei Schienenfahrzeugen oder zur  Vernichtung von unerwünschten Stossenergien bei  Pressen o. dgl. Auch ist es nicht möglich, die bekann  ten     Ringfedern    als     Tragfedern    für Fahrzeuge zu ver  wenden, da infolge der hohen Reibdämpfung     hoch-          frequente    Schwingungen von der Fahrbahn auf den  Wagenkörper übertragen werden.  



  Ein weiterer Nachteil der     kegeligen    Ausbildung  der     Innen-    und Aussenringe der bekannten Ringfedern  besteht darin, dass die Ringquerschnitte     rechtwinklig     zur Federachse verschieden gross sind, wodurch beim    Federhub eine ungleichmässige radiale Beanspru  chung der     Ringquerschnitte    erfolgt, was sich unvor  teilhaft auf die     Gesamtfederung    und Dämpfung aus  wirkt.

   Um diesem Nachteil abzuhelfen und annähernd  gleiche Ringquerschnitte zu     schaffen;    hat man bei  einigen Ringfedern die Mantelflächen der     kegeligen          Innen-    und Aussenringe der Feder mit bogenförmigen       Ausnehmungen    versehen, wozu jedoch zusätzliche  Arbeitsgänge notwendig sind, welche die Federn ver  teuern. Das Herstellen der korrespondierenden Kegel  flächen der Innen- und Aussenringe erfordert zudem  Präzision und ist kostspielig.  



  Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die  vorstehenden Nachteile zu beseitigen und eine Ring  feder zu schaffen, bei der z. B. innerhalb einer Feder  säule jede denkbare     Federkennlinie,    ob reibungsstark  oder ob reibungsarm, zusammengestellt werden kann  und die     darüberhinaus    im Aufbau verhältnismässig  einfach ist und daher leicht und preiswert hergestellt  werden kann.  



  Gemäss der     Erfindung    haben die     Innen-    und die  Aussenringe zylindrische     Mantelflächen    und sind zwi  schen zwei Reihen von entgegengesetzt liegenden Pro  filleisten mit korrespondierenden Kegelflächen derart  angeordnet, dass diese den Ringraum ausfüllen.  



  Bei der vorliegenden Ringfeder bewegen sich z. B.  beim Ein- und Ausfedern nur die entgegengesetzt  liegenden Profilleisten mit den korrespondierenden  Kegelflächen, während die inneren zylindrischen Man  telflächen der     Innen-    und Aussenringe durch die  anliegenden Profilleisten nur auf Druck beansprucht  werden. Bei einem axialen     Beaufschlagen    der vorlie  genden     Feder    werden beispielsweise die Ringquer  schnitte der zylindrischen     Innen-    und Aussenringe  gleichmässig radial beansprucht, wodurch der Wir  kungsgrad der Feder verbessert wird.      Die vorliegenden Ringfedern können nunmehr auch  aus Leichtmetall hergestellt werden, da die vorzugs  weise harte     Oxydschicht,    z.

   B. eine Schicht aus soge  nanntem     Korund,    der     zylindrischen    Innen- und Aus  senringe der Feder durch das Zwischenschalten der  mit     Kegelflächen    versehenen Profilleisten nicht mehr  zur Auswirkung kommt: Bei der Federung gleiten die  Ringe aus Leichtmetall nicht mehr aufeinander, u. ein  Herausreissen von Metallteilchen sowie starke Be  schädigungen und ein     Kaltverschweissen    werden somit  vermieden. Infolgedessen     kann    man sich die vorteil  haften Eigenschaften des Leichtmetalls nunmehr auch  für     Ringfedern        zunutzemachen.    Diese bestehen z. B.

    in dem kleineren     ElastizitätsmodulE=700    000     kg/cm2     gegenüber einem solchen v. Stahl E=2100000     kg/em2,     so dass Ringfedern aus Leichtmetall bei gleicher       Beanspruchung    und gleichen Festigkeitswerten eine  dreimal so     grosse    Federung besitzen wie Ringfedern  aus Stahl. Diesen Ringfedern kommt auch die we  sentlich bessere Wärmeleitfähigkeit des     Leichtmetalls     zugute, auf Grund welcher die während eines konti  nuierlichen Betriebes erzeugte beachtliche Wärme  schnell abgeführt wird, so dass der     Schmierfilm    zwi  schen den Kegelflächen der Profilleisten lange Zeit  wirksam bleibt und die Feder zum Dauerbetrieb ge  eignet ist.

   Auch kommt eine beachtliche Gewichts  einsparung zustande, was für den Leichtbau, insbe  sondere für den Flugzeugbau, von wesentlicher Be  deutung ist.  



       Ein    weiterer Vorteil der     Erfindung    besteht darin,  dass die eingesetzten Profilleisten mit     kegeligen    Be  rührungsflächen nach ihrem Verschleiss leicht und  einfach durch neue Profilleisten ersetzt werden kön  nen und die zylindrischen Innen- und Aussenringe  stets erhalten bleiben. Die Profilleisten selbst sind  z. B. einfache     Pressteile    und können mit Schmiernuten  billig im     Gesenk    -geschlagen werden. Auch besteht  die Möglichkeit, die Profilleisten z. B. aus einem ent  sprechenden Werkstöff auf Fertigmass wirtschaftlich  zu giessen.

   Bei der neuen Feder sind weiterhin die  Innen- und Aussenringe vorzugsweise einfache zylin  drische Drehteile, und ferner können bei gleichen  Innen- und Aussenringen durch geeignete Wahl des  Kegelwinkels der Profilleisten verschiedene Steigungen  und damit     verschiedene        Federkennlinien    erzielt wer  den.

       Zweckmässigerweise    besteht die eine Reihe ge  genüber der anderen übereinander geschalteten Reihe  der Profilleisten aus Werkstoffen mit unterschied  lichen Reibungskoeffizienten, so dass dadurch die  Federcharakteristik entsprechend der jeweiligen     Fe-          derungs-    und     Dämpfungsaufgabe        vorteilhaft        beein-          flusst    werden kann.  



  Die Profilleisten können korrespondierende plane  Kegelflächen und die äusseren Anlageflächen dersel  ben für die Ringe z. B. Bogenform aufweisen. Durch  die Bogenform der äusseren Anlageflächen der Profil  leisten können diese für verschiedene Ringdurch  messer der Feder verwendet werden. Um eine all  seitige Flächenberührung der zwischengeschalteten  Profilleisten mit den zylindrischen Ringen zu erzielen,    ist es     vorteilhaft,    beim Prüfen der Ringfeder die Ringe  über ihre Streckgrenze zu beanspruchen, so dass die  äussere Bogenform der Profilleisten in die Mantel  flächen der Ringe mit bleibender     Verformung    einge  drückt wird.

   Durch diese Massnahme wird die tra  gende Umfangsfläche der zylindrischen Innen- und  Aussenringe gegenüber normalen     Ringflächen    ver  grössert.  



  Ein weiterer     Vorteil    besteht darin, dass der Werk  stoff der zylindrischen Ringe     zweckmässig    verfestigt  wird.  



  Vorzugsweise besitzen die zu einer Federsäule  gehörigen hintereinander geschalteten Profilleisten mit  Kegelflächen verschiedene Kegelwinkel, so dass da  durch die     Federkennlinie    der jeweiligen     Federungs-          und        Dämpfungsaufgabe    vorteilhaft angepasst werden  kann.

   Ferner können zwischen den zylindrischen In  nen- und Aussenring zwei Reihen von entgegengesetzt       liegenden        kegeligen        Bolzen    angeordnet sein, derart,  dass     zweckmässigerweise    je ein     Bolzen    der einen  Reihe mit den beiden benachbarten     Bolzen    der an  deren Reihe, sowie sämtliche Kegelbolzen einer Reihe  mit der zylindrischen Fläche des zugehörigen Ringes  in Linienberührung stehen. Hierdurch steht eine rei  bungsarme Ringfeder zur Verfügung, die     überall    da  eingesetzt werden kann, wo starke Reibungen und  Dämpfungen unerwünscht sind, z. B. als Tragfeder  für Fahrzeuge.  



       In    der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der  Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:       Fig.    1 eine Ringfeder in einem axialen Schnitt in  einer Teildarstellung,       Fig.    2 die Ringfeder in einem Schnitt gemäss der  Linie     II-II    der     Fig.    1,       Fig.    3 ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfin  dung in der gleichen Darstellung,       Fig.    4 die Ringfeder gemäss     Fig.    3 nach der Be  lastung der Ringe der Feder über die Streckgrenze,       Fig.    5 eine Profilleiste für den Innenring der Fe  der gemäss     Fig.    3 und 4 in einer Seitenansicht,

         Fig.    6 dieselbe Profilleiste in einer Vorderansicht,       Fig.    7 die Profilleiste in der Draufsicht,       Fig.    8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfin  dung in einer Teildarstellung und einem     axialen     Schnitt,       Fig.    9 diese Ringfeder in einer Vorderansicht,  ebenfalls in einer Teildarstellung.  



  Die Ringfeder nach     Fig.    1 und 2 enthält einen  zylindrischen     Innenring    1 und zwei zylindrische     End-          innenringe    2 mit radialen Vorsprüngen 3. Konzentrisch  im radialen Abstand zu den Innenringen 1, 2 sitzen  zwei zylindrische Aussenringe 5 mit radialen Vor  sprüngen 4.

   Zwischen den zylindrischen     Innen-    und  Aussenringen 1, 2 und 5 sind übereinander zwei  Reihen Profilleisten 6, 6a und 7 mit korrespondieren  den kreisbogenförmigen Kegelflächen 8 und 9 und  Schmiernuten 10 angeordnet, die den Ringraum all  seitig ausfüllen.     In    der Längsmitte der Profilleisten 6  und 7 ist eine Nut 10a vorgesehen, in die zur Lage  fixierung der Profilleisten ein     Flachsprengring    17 ein-      gebracht ist. Die radialen Vorsprünge 3 und 4 der       Innen-    und Aussenringe 1, 2 und 5 dienen zum Hal  tern der Profilleisten 6, 6a und 7 gegen axiale Verschie  bung.

   Bei axialer     Beaufschlagung    der Ringfeder wer  den die zylindrischen     Innen-    und Aussenringe 1, 2  und 5 mittels der zwischengeschalteten Profilleisten  6, 6a und 7 mit korrespondierenden kreisbogenförmi  gen Kegelflächen 8, 9 radial federelastisch gestaucht u.  gedehnt. Zur Erzielung eines grösseren Federwegs der  Ringfeder schaltet man mehrere zylindrische     Innen-          und    Aussenringe mit Profilleisten hintereinander.  



  Gemäss Figur 3 und 4 sind zwischen den zylin  drischen     Innen-    und Aussenringen 1, 2 und 5 überein  ander zwei Reihen     nebeneinanderliegender    Profil  leisten 11 und 12 mit korrespondierenden planen Ke  gelflächen 13 und 14, Schmiernuten 10 und bogen  förmigen Anlageflächen 15 und 16 für die Ringe  1, 2 und 5 angeordnet. Figur 4 zeigt die zwischen den  Ringen 1, 2 und 5 liegenden Profilleisten 11 und 12  nach der Belastung der Ringe 1, 2. und 5 der Ring  feder über die Streckgrenze. Hierbei haben sich die  bogenförmigen Anlageflächen 15, 16 der Profilleisten  11, 12 in die Ringe 1, 2, 5 eingedrückt und dabei den  Werkstoff der     Ringe    verfestigt.  



       In    den Figuren 5 bis 7 ist eine zu der Ringfeder  nach     Fig.    3 und 4 gehörige Profilleiste 11 mit planer  Kegelfläche 13,     Schiemrnuten    10, Nut 10a für den  Sprengring 17 und bogenförmiger Anlagefläche 15  für den Innenring 1 dargestellt.  



  Die Ringfeder gemäss     Fig.    8 und 9 weist bezüglich  der     Innenringe    1 und 2 und der Aussenringe 5 die  gleiche Gestaltung auf wie die Ringfeder nach     Fig.    1  und 2. Zwischen die Innenringe 1, 2 und die Aussen  ringe 5 sind jedoch zwei Reihen von entgegengesetzt  übereinander liegenden     kegeligen    Bolzen 18 geschaltet.  Hierbei ist die Anordnung so getroffen, dass je ein       Bolzen    18 der einen Reihe mit den beiden benach  barten Bolzen 18 der anderen Reihe sowie sämtliche  Bolzen 18 einer Reihe mit der zylindrischen Mantel  fläche des zugehörigen Ringes 1, 2 oder 5 in Linien  berührung stehen.

   Die radialen Vorsprünge 3, 4 der  Ringe 1, 2 und 5 dienen zum Haltern der     kegeligen          Bolzen.     



  Wird die Ringfeder zusammengedrückt, so werden  die an den Enden der Feder sitzenden     Innenringe    2  mit ihren     kegeligen        Bolzen    18 und über die mit diesen  in Linienberührung stehenden oberen     kegeligen    Bol  zen 18 die Aussenringe 5 nach innen bewegt. Diese  Bewegung wird auch auf die     kegeligen        Bolzen    18  übertragen, die oberhalb des in der Mitte angeord  neten     Innnerings    1 an der Mantelfläche der Aussen  ringe 5 anliegen. Infolgedessen werden die Innenringe  1 und 2 radial elastisch gestaucht und die Aussen  ringe 5 radial elastisch gedehnt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Ringfeder mit geschlossenen Innen- und Aussen ringen, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenringe (1, 2) und die Aussenringe (5) zylindrische Mantel flächen haben und zwischen den Ringen zwei Reihen von entgegengesetzt liegenden Profilleisten (6, 6a, 7 bzw. 11, 12) mit korrespondierenden Kegelflächen der art angeordnet sind, dass diese den Ringraum aus füllen. UNTERANSPRÜCHE 1. Ringfeder nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die zylindrischen Innen- und Aus senringe (1, 2, 5) mit radialen Vorsprüngen (3, 4) versehen sind zum Haltern der Profilleisten (6, 6a, 7 bzw. 11, 12) gegen axiale Verschiebung. 2.

   Ringfeder nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Innen- und Aussenringe (1, 2, 5) aus Federstahl, einer Leichtmetallegierung oder einem glasfaserverstärkten Kunststoff bestehen. 3. Ringfeder nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kegelflächen (8, 9) der Profil leisten (6, 6a, 7) Kreisbogenform haben (Fig. 2). 4. Ringfeder nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Profilleisten (11, 12) korrespon dierende plane Kegelflächen (13, 14) besitzen (Fig. 3). 5. Ringfeder nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die äusseren Anlageflächen (15, 16) der Profilleisten (11, 12) Bogenform haben (Fi gur 3). 6.

   Ringfeder nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kegelflächen (8, 9 bzw. 13, 14) der Profilleisten (6, 6a, 7 bzw. 11, 12) Schmier nuten (10) aufweisen. 7. Ringfeder nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Profilleisten (6, 6a, 7 bzw. 11, 12) in ihrer Längsmitte eine Nut (10a) zur Aufnahme eines Sprengringes, vorzugsweise eines Flachspreng- ringes (17), aufweisen. B. Ringfeder nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Profilleisten (6, 6a, 7 bzw. 11, 12) aus hochfestem Stahl, aus einer Berylliumlegie- rung oder einem druckfestem Kunststoff bestehen. 9.

   Ringfeder nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die eine Reihe gegenüber der ande ren Reihe der Profilleisten (6, 6a, 7 bzw. 11, 12) oder aber auch die Profilleisten unter sich aus Werk stoffen mit unterschiedlichen Reibungskoeffizienten bestehen. 10. Ringfeder nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die zu einer Federäule gehörigen Profilleisten (6, 6a, 7 bzw. 11, 12) unterschiedliche korrespondierende Kegelwinkel aufweisen. 11.

   Ringfeder nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass zwischen die Innen- und Aussen ringe (1, 2 und 5) mit zylindrischen Mantelflächen zwei Reihen von entgegengesetzt liegenden kegeligen Bolzen (18) geschaltet sind, derart, dass je ein Bolzen der einen Reihe mit den beiden benachbarten Bolzen der anderen Reihe sowie sämtliche Bolzen einer Reihe mit der zylindrischen Fläche des zugehörigen Ringes in Linienberührung stehen (Fig. 8 und 9).