<Desc/Clms Page number 1>
Drehfederstab
Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehfederstab, der aus einem Paket parallel nebeneinander liegender, gleich breiter und an den Enden in gemeinsamen Büchsen gefasster Federblätter besteht. Bei der Verwendung eines solchen Drehfederstabes werden die aussen liegenden Federblätter nicht nur auf Verdrehung sondern zusätzlich auch auf Biegung beansprucht, wodurch sie bei Einleitung des Drehmoments in der Einspannstelle starke örtliche Pressungen erfahren, die zu Rissbildungen und schliesslich zum Bruch führen können. Die Belastbarkeit des ganzen Paketes ist demnach durch die Gefahr einer Überbeanspruchung der beiden äusseren Federblätter in der Einspannstelle begrenzt, wogegen die in der Mitte des Paketes liegenden Federblätter weit weniger beansprucht und in ihrer Federkraft auch nicht zur Gänze ausgenutzt werden.
Zur Vermeid ungdieses Mangels ist bereits vorgeschlagen worden, die parallel nebeneinander liegenden Federblätter in ihrer Breite nach oben und unten abnehmend so zu staffeln, dass das Paket in einer Büchse von kreisförmigem Querschnitt Aufnahme findet, wobei die Büchsen vorzugsweise innen verzahnt, also der sich durch die Breitenstaffelung ergebenden Form angepasst werden.
Durch diese Ausbildung des Drehfederstabes mit verschieden breiten Federblättern wird zwar eine Überbeanspruchung der äusseren Federblätter vermieden, es treten dabei aber verschiedene andere Nachteile auf. Die in einem Kreisquerschnitt angeordneten, vom mittleren Federblatt nach aussen hin schmäler werdenden Federblätter ergeben bei Verdrehung selbstverständlich eine geringere Federkraft als gleich breite Federblätter, die in einem Quadratquerschnitt angeordnet sind, dessen Seitenlänge dem Kreisdurchmesser entspricht.
Die Dämpfungswirkung des Drehfederstabes ist wesentlich geringer, da sich die Summe der gegenseitig berührenden Flächen nach aussen hin vermindert, die Gesamtreibungsfläche also kleiner ist. Ausserdem erfolgtdieEinleitung, desDrehmoments in der Einspannstelle jedes Federblattes nur vom äusseren Rand her, so dass die äusseren Randzonen der Federblätter überbeansprucht werden. und somit erst wieder die Gefahr von Rissbildungen an diesen Stellen besteht.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung aller dieser Mängel und die Schaffung eines Drehfederstabes, bei dem die Gefahr einer Überbeanspruchung einzelner Federblätter an den Einspannstellen beseitigt ist, ohne dass die Federkraft verringert oder die Dämpfungswirkung vermindert wird.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass die Federblätter mit von aussen nach innen zuneh- mender Länge abgestufte Paketenden bilden und die Ausnehmungeninden Büchsen zur Aufnahme der Paketenden dieser Abstufung angepasst sind. Es besitzt also jedes Federblatt des Paketes an der Einspannstelle eine über seine ganze Breite reichende Anlagefläche, so dass bei Einleitung des Drehmoments die Anpresskraft auf einer verhältnismässig grossen Fläche wirksam wird und die spezifische Flächenpressung entsprechend klein ist. Dabei wird durch die Abstufung der Federblätter der Länge nach nicht mehr jeweils das Deckblatt einer starken örtlichen Pressung unterzogen, es wird vielmehr eine annähernd gleichmässige Ausnützung jedes einzelnen Blattes erreicht.
Ausserdem weist der erfindungsgemässe Drehfederstab eine gute Dämpfungswirkung auf, da die in ihrer Länge nur um ein geringes Mass voneinander abweichenden Federblätter gleiche Breite besitzen, demnach mit voller Breite fest aneinander liegen und bei Verdrehung aneinander reiben. Dem Umstand, dass die kürzeren, äusseren Federblätter etwas weniger stark auf Verdrehung beansprucht werden sollen als die längeren, in der Mitte des Paketes gelegenen Federblätter, kann dadurch Rechnung getragen werden, dass
<Desc/Clms Page number 2>
den Federblättern an den Einspannstellen ein nach aussen hin immer grösser werdendes Spiel gegeben wird. Im Vergleich mit der Breite nach gestaffelten Federblättern ergibt die erfindungsgemässe Ausbildung auch eine stärkere Federkraft.
Es ist zwar ein Drehfederstab bekannt, dessen Federblätter eine unterschiedliche Länge aufweisen.
Hiebei handelt es sich aber um eine Konstruktion mit nach dem Mantel eines Kreiszylinders angeordneten Federblättern, die an ihren Enden löffelartig gestaltet sind. Um mehrere Blätter radial übereinander anordnen und trotz der löffelartigen Endausbildung einen möglichst kleinen Drehfederdurchmesser zu erhalten, sind die äussersten Federblätter am längsten und die innersten am kürzesten ausgebildet, wobei die Federblattenden an jeder. Seite in abgestufte Ausnehmungen eines Einsatzes eingreifen und von einem gemeinsamen Ring umschlossen werden. Bei einer festen Einspannung würden daher die äussersten Federblätter am meisten beansprucht werden, weshalb durch die löffelartige Ausbildung der Stabenden eine gewisse Gelenkigkeit angestrebt wird, die aber eine wesentlich komplizierte Konstruktion mitsichbringt.
Die der Abstufung der Paketenden entsprechend geformte Ausnehmung kann unmittelbar in den Büchsen, beispielsweise mit Hilfe eines Pressstempels bei weichgeglühten Büchsen, hergestellt werden. Es ist aber auch möglich, dass die Büchsen in an sich bekannter Weise die abgestuften Ausnehmungen bildende Einsätze aufweisen, die in den Büchsen drehfest gehalten sind.
Schliesslich können die Einsätze auch aus mehreren Einsatzplättchen bestehen, wobei es sogar möglich ist, für diese Einsatzplättchen das Material zu verwenden, das beim Kürzen der Federblätter gegenüber dem seine volle Länge beibehaltenden mittleren Federblatt anfällt.
Um die Einsätze in den Büchsen axial festzulegen, können die Büchsen stirnseitig den Rand der Einsätze übergreifende, nasenartige Einpressungen od. dgl. aufweisen. Ferner ist es zweckmässig, wenn die Büchsen im Endbereich des längsten Federblattes radiale Sackbohrungen aufweisen, deren Bohrungsgrund mittels von aussen eingeführter Stempel od. dgl. zum axialen Festlegen der Federblätter bzw. zum Zu- sammenpressen der Einsatzplättchen einwärts gedrückt ist. Das mittlere Federblatt kann zu diesem Zweck an seinen Längsrändern eine Aussparung aufweisen, indie der durch den Pressstempelzu einem Napf geringer Ausdehnung verformte Bohrungsgrund eindringt. Es werden also sonst übliche und vielfach störende Klemmbzw.
Fixierschrauben vermieden, und es wird mit einfachen Mitteln dennoch eine sichere Halterung der Federblätter in den Büchsen erreicht, wobei ausserdem der Vorteil erzielt wird, dass die Enden des mittleren und längsten Federblattes in den Büchsen nur geringe Berührungsflächen haben, um sich bei der Verwindung entsprechend bewegen zu können.
Die Büchsen können auch hülsenartig mit axial durchlaufender Ausnehmung ausgebildet und die Einsätze bzw. Einsatzplättchen darin durch einen Querstift od. dgl., der gegebenenfalls zugleich das Ende des längsten Federblattes durchsetzt, gehalten sein..
In weiterer Ausbildung der Erfindung sind an den Enden der äussersten Federblätter an deren Breitseite anliegende, in einer Büchsen- bzw. Einsatzaussparung gelagerte Walzen vorgesehen. Bei der Verwindung dieser äussersten, sich am stärksten verkürzenden Federblätter wird durch die Walzen eine Verringerung der Reibung an den Anlageflächen erreicht, wodurch eine Überbeanspruchung ebenfalls vermieden wird.
DererfindungsgemässeDrehfederstab hat, da zwischen den einzelnen Federblättern grosse Reibflächen vorhanden sind, eine günstige Dämpfungswirkung. Es hat sich nun aber gezeigt, dass sich die Federblätter bei der Stabverdrehung nicht nur verwinden, sondern auch ausbiegen, d. h. die Federblätter entfernen sich mit ihren Breitseiten voneinander, und das Paket baucht sich mittig aus. Hiedurch geht ein Teil des sonst zufolge der Flächenreibung zu erwartenden Dämpfungseffektes verloren, und es sinkt auch die Federkraft, wobei das Ausbiegen eine zusätzliche ungünstige Beanspruchung an den Einspannstellen, insbesondere der äusseren Federblätter, mit sich bringt.
Um hier Abhilfe zu schaffen, ist das Paket zwischen den Büchsen in an sich bekannter Weise von einer Bandage umschlossen. Diese Bandage verhindert das Ausbiegen der Federblätter bzw. Ausbauchen des Paketes, die Federblätter behalten demnach auch bei starker Verdrehung ihre Flächenberührung bei, und es ergibt sich eine verbesserte Dämpfungswirkung mit Erhöhung der Federkraft. Die Bandagenanordnung ergibt noch den weiteren Vorteil, dass das gegebenenfalls zwischen den Federblättern befindliche und bei der Verdrehung herausgepresste Schmiermittel nicht nur am Abtropfen gehindert und vor Verschmutzung geschützt wird, sondern darüber hinaus auch gleichzeitig eine Schmierung der Bandagenwindung selbst bewirkt.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Bandage aus einer Wendel aus weichem Bindedraht besteht, wobei vorzugsweise die Drahtenden an den Büchsen stirnseitig mittels Stiften od. dgl. festgelegt sind. Ein solcher weicher Draht lässt sich eng um das Paket, winden, wobei er sich ohne Schwierigkeit bleibend deformieren lässt. Da seine Enden an den Büchsen festgelegt sind, wird die Wendel bei
<Desc/Clms Page number 3>
der Stabverdrehung enger, und die Federblätter werden noch besser zusammengedrückt. Dabei hat es sich überraschenderweise gezeigt, dass beim Draht keine Ermüdungsbrüche zu befürchten sind und praktisch auch keine Abnützung stattfindet.
Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, an Stelle des Drah- tes eine bandförmige Band. age vorzusehen und bzw. oder jeweils zwei oder mehrere Windungen übereinander zu legen.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen Fig. 1-4 einen Drehfederstab im Längsschnitt, im Querschnitt nach der Linie ll-II der Fig. 1, im Längsschnitt nach der Linie III-III der Fig. 2 und im Querschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3, Fig. 5 und 6 das eine Stabende bei einer Ausführung mit aus mehreren Einsatzplättchen bestehendem Büchseneinsatz im Längsschnitt und im Querschnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5, Fig. 7 und 8 ein Stabende mit einteiligem Büchseneinsatz im Längsschnitt und im Querschnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig. 7, Fig. 9 und 10 eine Ausführung, bei der die Büchse hülsenartig gestaltet ist, im Längsschnitt und im Querschnitt nachder Linie X-X der Fig.
9 und Fig. 11 und 12 eine Sonderausführung mit in der Büchse eingelegten Walzen, ebenfalls im Längsschnitt und im Querschnitt nach der Linie XII-XII der Fig. 11.
Der Drehfederstab besteht aus einem Paket paralleler, gleich breiter Federblätter 1, 2,3, die an den Enden in gemeinsamen Büchsen 4 gefasst sind. Die Federblätter weisen eine unterschiedliche Länge auf, u. zw. derart, dass die beiden äussersten Federblätter 1 kürzer als die daneben liegenden Blätter 2 und diese wieder kürzer als das mittelste Federblatt 3 sind. Es ergeben sich somit abgestufte Paketenden, wobei die Ausnehmungen in den Büchsen 4 zur Aufnahme der Paketenden dieser Abstufung entsprechend geformt sind.
Der Drehfederstab weist zwischen den Büchsen 4 eine das Federpaket umschliessende Bandage auf, die aus einer Drahtwendel 5 aus weichem Bindedraht besteht. Die Drahtenden 6 sind an den Büchsen 4 stirnseitig mit Hilfe von Stiften 7 festgelegt. Die Büchsen 4 weisen im Bereich des Endes des längsten Federblattes drei radiale Sackbohrungen 8 auf. Der Bohrungsgrund 9 ist mit Hilfe von durch die Bohrungen eingeführten Schlagstempeln od. dgl. einwärts gedrückt, wobei die Federblätter 3 an ihren Längsrändern eine Aussparung besitzen, in die der zu einem Napf geringer Ausdehnung verformte Bohrgrund eingreift, so dass das Federblatt 3 und damit auch die übrigen Federblätter in den Büchsen gegen Axialverschiebung gesichert sind.
Um die Federblätter zusammenzupressen bzw. ein zu grosses gegenseitiges Spiel der Federblätter zu beseitigen, sind die Büchsen gemäss Fig. 3 und 4 mit schräg zur Stabachse verlaufenden Abflachungen 10 versehen, gegen die ein Presswerkzeug zur Einwirkung gebracht werden kann.
Nach den Fig. 5 und 6 wird die den abgestuften Paketenden entsprechend geformte Ausnehmung nicht in der Büchse 4a selbst., sondern durch mehrere Einsatzplättchen 11 gebildet. Das Zusammenpressen der Einsatzplättchen 11 und damit auch der Federblätter 1, 2,3 erfolgt wieder mit Hilfe-radialer Sackbohrungen 8,8a, in die Stempel od. dgl. eingeführt werden. An Stelle der Einsatzplättchen 11 kann auch ein einstückiger Einsatzkörper 12 vorgesehen sein, wie dies in Fig. 7 und 8 dargestellt ist. In beiden Fällen werden die Einsätze durch stirnseitige, den Rand der Einsätze übergreifende, nasenartige Einpressungen 13 in den Büchsen 4a festgehalten.
Nach Fig. 9 und 10 sind die Büchsen 4b hülsenartig mit axial durchlaufender Ausnehmung ausgebildet.
Zur Bildung der abgestuften Ausnehmung sind wieder mehrere Einsatzplättchen 11a vorgesehen, die auf einfachste. Weise dadurch herzustellen sind, dass, ausgehend von gleich langen Federblättern mit der Länge des mittleren Federblattes 3, die kürzeren Federblätter 1, 2 durch Abtrennen entsprechender Teilstücke von beiden Federblattenden gefertigt werden. Die abgetrennten Teilstücke der kürzeren Federblätter 1, 2 sind dann bereits als Einsatzplättchen lla verwendbar. Die Befestigung der Einsatzplättchen 11a innerhalb der Büchse 4b erfolgt mit Hilfe eines Querstiftes 14, der zugleich auch das längste Federblatt 3 durchsetzt und vernietet ist.
Bei der Ausbildung nach Fig. 11 und 12 sind an den Enden der äussersten Federblätter 1 an deren Breitseite anliegende, in einer Aussparung 15 der Büchse 4 gelagerte Walzen 16 vorgesehen, die die Reibung der sich am stärksten verkürzenden Federblätter bei der Stabverwindung verringern.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.