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Federeinrichtung für schwingende Maschinenteile beliebiger Art.
Die Erfindung bezieht sich auf eine bekannte Federeinrichtung für schwingende Maschinen- teile beliebiger Art, bei der Stabfedern um eine Schwingungsachse des Maschinenteiles herum und parallel zu ihr angeordnet sind.
Die Erfindung besteht darin, dass zur Vermeidung der körperlichen Ausbildung der Schwingung- achse mindestens drei Stabfedern um eine ideelle Sehwingungsachse des Maschinenteiles herum an- geordnet sind, die diesen Maschinenteil mit irgendeinem Organ gegen jede Bewegung, mit Ausnahme der beabsichtigten und abzufedernden Schwingbewegung, in einem beliebigen Grade unnachgiebig verbinden und beim Abfedern der Schwingbewegungen mindestens in einem wesentlichen Teil auf
Biegung beansprucht werden.
Die Federn können in ein oder mehreren Zylinder- oder Kegelflächen angeordnet werden. Die
Federn können weiters nur an einem Ende gelagert sein und am andern Ende auf den schwingenden
Maschinenteil einwirken oder aber an beiden Enden gelagert sein und dazwischen auf den Maschinen- teil einwirken. Bewirken die Stabfedern eine Verbindung zwischen zwei Teilen eines Organes, dann sind sie zweckmässig an einem der beiden Enden unmittelbar oder mittelbar nachgiebig gelagert. Die
Stabfedern können auch mindestens an einem Ende um ihre Längsachse drehbar gelagert sein, wenn eine möglichst reine Biegungsbeanspruchung der Stabfedern erzielt werden soll.
In allen Fällen, in denen die Stabfedern die Schwingungsachse ersetzen, können sie zur Erzielung einer reibungslosen Schwinglagerung verwendet werden, auch in Fällen, in denen die Abfederung des schwingenden Maschinenteiles nicht beabsichtigt aber zulässig ist. Bei Verwendung stark gestreckter
Hochkantquerschnitte für die Stabfedern kann eine sehr feste Lagerung bei geringer Federkraft erzielt werden.
Die Stabfedern können die ideelle Schwingungsachse in einem spitzen Winkel schneiden oder kreuzen. Durch diese Anordnung kann gegebenenfalls in Verbindung mit einer geeigneten Wahl des
Federquerschnittes und der Vorspannung bzw. Vorbiegung der Stabfedern das Kraft-Weg-Verhältnis der Federeinrichtung in weitem Masse beeinflusst werden. So ist die Kraft in der Nähe der Strecklage der Federstäbe ungefähr proportional dem Ausschlag ; bei zunehmender Biegung der Federn wächst die Kraft bei gleichem Ausschlagszuwachs rascher an ; eine Vorbiegung der Federn derart, dass sie im
Bereich normaler Belastung gerade in Strecklage kommen, ergibt also proportionalen, andere Vor- biegung bzw. Vorspannung progressiven Kraft-Weg-Verlauf.
Ist das Widerstandsmoment normal zur Federungsrichtung wesentlich grösser als in derselben, so tritt infolge des Auftretens zusätzlicher Spannungen in der zur Hauptfederung normalen Richtung dieses Anwachsen der Federkraft bei zunehmendem Ausschlag stärker auf ; die Kreuzung der Feder- stabachsen mit der Schwingungsachse bewirkt das Auftreten höherer Federkräfte usw.
Alle diese Mittel, einzeln oder gemeinsam angewandt, gestatten eine nahezu beliebige Wahl des Kraft-Weg-Verlaufes der Federung gemäss vorliegender Erfindung.
Die Zeichnung stellt in den Fig. 1-5 mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.
In den Fig. 1 und 2 (Ansicht und Querschnitt) ist eine grössere Anzahl Blattfedern 3 um eine ideelle Achse JM-- herum, u. zw. parallel zu ihr und mit radial zu dieser ideellen Achse hochkantig gestelltem Querschnitt in einer Zylinderfläche angeordnet. Diese Blattfedern sind an beiden Enden in Lagern 11, 12 eines Lagerbockes 13 gelagert und zwischen den beiden Lagern mit dem Bund 2'des
Schwingarmes 2 fest verbunden, wobei sie ihn durchsetzen.
Bei einer solchen Federeinrichtung wird das eine Ende der Federn zweckmässig nachgiebig
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gestellten Beispiel sind die Federn 3 in beiden Lagern 11, 12 z. B. fest eingespannt und ferner ist das Lager 12 mit Lagerbock 13 nachgiebig verbunden, z. B. durch starke Blattfedern 14. Statt dessen kann nur das eine Federende fest eingespannt oder wenigstens am Austreten verhindert sein und das zweite Federende in einem feststehenden Lagerteil gleitbar und gegebenenfalls um seine Längsachse drehbar gelagert sein. Diese drehbare Lagerung ist auch an beiden Enden der Federn möglich.
Die Wirkung der Federeinrichtung ist die, dass beim Schwingen des Schwingarmes 2 die einzelnen Blattfedern 3 zwischen beiden Lagerstellen in beiden Drehrichtungen durchgebogen werden, wobei das nachgiebige Lager 12 die durch grössere Verschwenkung eintretende Verkürzung der Federn ausgleicht. Die Blattfedern. 3 nehmen jedoch in ihrer Gesamtheit auch das Gewicht des Schwingarmes 2 und die gegebenenfalls auf diesem ruhende Last auf, d. h. sie tragen diese Lasten ohne Hilfe einer Schwingachse. Dazu sind sie bei einem beliebigen Federquerschnitt, insbesondere aber bei radial gerichteten Hoehkantquerschnitten gut geeignet, weil sie dann irgendeiner auf die ideelle Achse radial gerichteten Kraft ein wesentlich grösseres Widerstandsmoment entgegensetzen als bei der Drehung um die ideelle Achse, bei der sie um die kleine Querschnittseite abgebogen werden.
Bei dieser Ausführungsform können die Stabfedern 3 auch in mehreren Zylinderflächen gruppiert werden, die ineinander, zweckmässig konzentrisch, angeordnet sind.
Statt durchlaufender Federn können auch von beiden Seiten auf den schwingenden Maschinenteil einwirkende Federn verwendet werden. Die Anordnung kann auch umgekehrt werden (Mitte am festen Teil, Enden am beweglichen Teil). Statt der Flachfedern können Quadrat-oder Rundstäbe zur Anwendung kommen, in welchem Falle sie bei gleichem Gesamtfederquerschnitt irgendwelchen radial gerichteten Kräften geringeren Widerstand entgegensetzen.
Die Fig. 3 und 4 zeigen als weiteres Beispiel einen Federhammer in Aufriss und Horizontalschnitt. Auf einer Achse 15 sitzt eine Scheibe 16, die durch einen Kurbeltrieb 17, 18 in schwingende Bewegung versetzt wird. Der den Hammerstiel. ? samt Hammer 20 tragende Block 21 ist mit der Schwingscheibe 16 durch eine Anzahl Stabfedern 3 von z. B. kreisförmigem Querschnitt verbunden, die um eine ideelle Schwingachse 22-22 herum, u. zw. in einem spitzen Winkel ss zu ihr, d. h. in einer Kegelfläche angeordnet sind. Die Federn 3 sind in beiden Körpern 16, 21 eingespannt, was durch bleibendes oder auswechselbares Einsetzen erfolgen kann.
Die Stabfedern 3 tragen zusammen das Gewicht des Hammers und werden insbesondere beim Aufschlagen des Hammers um die ideelle Achse 22-22 verdreht und dabei auf Biegung beansprucht.
Bei dieser Ausführungsform können die Stabfedern 3 auch in mehreren Kegelflächen gruppiert werden, die nebeneinander oder ineinander, zweckmässig konzentrisch, angeordnet sind.
Fig. 5 zeigt die Anwendung der Federeinrichtung bei durch Federkraft auf ihre Sitze zu drückende Ventile im Grundriss. Der Schwingarm 25 bzw. 26 jedes Ventiles 23 bzw. 24 greift, ähnlich der Einrichtung in den Fig. 1 und 2, ungefähr in der Mitte von Stabfedern 3 an, die um je eine ideelle Achse 32 bzw. 33 herum parallel zu dieser angeordnet und an beiden Enden in Lagerteilen dz 35 so gelagert sind, dass ihre Durchbiegung beim Verschwenken des Armes 25 bzw. 26 möglich ist. Bei Ausbildung der Hebel 25, 26 als Doppelhebel kann an deren anderem Ende 36 bzw. 37 beispielsweise je eine Stossstange angreifen, die zur Betätigung (Öffnung) des Ventiles von der Nockenwelle her dient. Bei dieser Einrichtung wird die Lagerung und damit Schmierung für die Ventilbetätigung erspart.
Die Federeinrichtung gemäss der Erfindung ist für schwingende Maschinenteile beliebiger Art anwendbar. Ausser den beschriebenen Beispielen ist sie z. B. für Schwingachsen von Kraftfahrzeugen, für Hämmer oder Klappen von Musikinstrumenten, für die federnden Klinken von Schalträdern usw. anwendbar und bietet in jedem einzelnen Falle den Vorteil billiger, raumsparender Anordnung, wozu noch der Ersatz der Schwingungsachse durch die Federn kommt, die eine zu einem beliebigen Grade unnachgiebige Verbindung des schwingenden Maschinenteiles mit irgendeinem Organ ermöglichen.
Da die Federwirkung durch eine grössere Anzahl meistens parallel geschalteter Einzelfedern erzielt wird, im Gegensatz z. B. zu Wagenfedern der üblichen Anordnung, die bei Bruch des Hauptblattes überhaupt ausser Funktion treten, wird auch grösste Bruchsicherheit erreicht. Eine einzelne ausfallende Stabfeder vermindert nur die Federkraft um ihren Anteil, ohne das ganze System ausser Wirkung zu setzen. Die Sicherheit wird noch dadurch besonders erhöht, dass Federungen gemäss der Erfindung mit sehr geringen Materialbeanspruchungen in den Federn ausgeführt werden können.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Federeinrichtung für schwingende Maschinenteile beliebiger Art, mit um eine Schwingungachse herum und parallel zu ihr angeordneten Stabfedern beliebigen Querschnittes, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung der körperlichen Ausbildung der Schwingungsachse mindestens drei Stabfedern um eine ideelle Sehwingungsaehse des Maschinenteiles herum angeordnet sind, die diesen Maschinenteil mit irgendeinem Organ gegen jede Bewegung, mit Ausnahme der beabsichtigten Schwingbewegung, in einem beliebigen Grade unnachgiebig verbinden und beim Abfedern der Schwingbewegungen mindestens in einem wesentlichen Teil auf Biegung beansprucht werden.