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Kippfeder
Bei den meisten Federn nehmen die den inneren Spannungen das Gleichgewicht haltenden äusseren Kräfte oder Kräftepaare im elastischen Bereich der Feder mit dem in Richtung dieser Kräfte oder Kräfte-
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abstieg erreicht werden.
Es gibt nun viele Fälle, wo die durch Federn auf bewegte Teile auszuübende, in Richtung der Bewegung liegende Kraft sich während der Bewegung so ändern muss, dass man Federn bekannter Bauart nicht
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dass diese Kraft während der Entspannung der Feder zuerst auf einem grossen Teil der Bewegung verhältnismässig klein bleibt und anschliessend in einer engen Zone der Bewegung auf ein Vielfaches ansteigt, Dies ist z. B. der Fall bei Deckelhebevorrichtungen, wenn der Deckel durch eine Federkraft während des Hebens teilweise, und in einer bestimmten Lage ganz entlastet werden soll, so dass der Deckel leicht gehoben werden kann und selbsttätig offen gehalten wird.
Ähnlich liegt der Fall bei Türschliessern, wo es erwünscht ist, dass die Schliesskraft auf dem ganzen Schliessweg klein ist und erst bei fast geschlossener Türe stark ansteigt und die Türe auch chne Schwung sicher ins. Schloss drückt.
In derartigen Fällen sind bei Verwendung bekannter Federn zusätzliche Mechanismen erforderlich, die die Federkraft umformen. So ist es beispielsweise bei Türschliessern üblich, eine Feder, die nach aussen ein reines Drehmoment abgibt und somit geometrisch geeignet wäre, unmittelbar auf die Schwenkachse der Türe zu wirken, auf ein an der Türeund am Türrahmen angelenktes und unter sich gelenkig verbundenes Hebelpaar wirken zu lassen. Derartige Mechanismen stören aber oft durch ihr Aussehen und erhöhen meistens den Platzbedarf und den Preis oder vermindern durch Reibung und Abnutzung in manchen Fällen in unerwünschtem Masse die Arbeitsgenauigkeit der damit ausgerüsteten Vorrichtungen.
Es ist bereits eine Kippfeder in Form einer quer gewölbten, am Federende eingespannten und beim Kippen knickenden Biegefeder bekannt. Diese Kippfeder weist grundsätzlich den beschriebenen erwünschten Verlauf der Federkraft während des Entspannungsvorganges auf.
Diese bekannte Feder ist aber in ihrer Knickstelle nicht unterstützt, weshalb sie mit einem knackenden Geräusch kippt, wobei das Federmaterial übermässig beansprucht wird, so dass die Lebensdauer der Feder kurz ist.
Die Erfindung geht aus von einer Kippfeder in Form einer quer gewölbten, beim Kippen knickenden Biegefeder und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Feder an der Knickstelle über eine auf der konvexen Seite der Feder in der Nähe des Wölbungsscheitels befindliche Stütze gebogen wird. Bei dieser Art der Stützung knickt die Feder nahezu geräuschlos und wird das Federmaterial sehr stark geschont.
In der Zeichnung sind einige Beispiele für dieAusführung und Anwendung der erfindungsgemässen Feder dargestellt.
Fig. 1 zeigt den Querschnitt, Fig. 2 den Längsschnitt bei gestreckter Form und Fig. 3 den Längsschnitt bei geknickter Form dieser am Ende festgehaltenen und in einem Abstand davon gestützten Feder mit kreisbogenförmigem Querschnitt. Fig. 4 zeigt den Querschnitt durch die Befestigungsstelle einer Feder mit wellenförmigem Querschnitt ; Fig. 5 ist ein typisches Kraft-Weg-Diagramm fürnachFig. 2und3 be- festigte, gestützte und belastete Federn ; Fig. 6 zeigt die Anwendung einer Feder nach Fig. 4 auf eine im
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Schnitt dargestellten Vorrichtung zum Entlasten und Offenhalten eines Klappdeckels, wie sie z. B. für Kehrichteimer u. dgl. in Frage kommt und Fig. 7 die Ansicht in Richtung X einer Einzelheit dieser Vorrichtung. Fig. 8 ist ein horizontaler Schnitt durch einen Türschliesser mit einer Feder nach Fig. l.
Soweit angegeben, bedeuten in allen Figuren a die Feder, b die Breite, c die Wölbungshöhe und d die Materialdicke der Feder. Günstige Verhältnisse hinsichtlichAusnutzung und Beanspruchung
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die Federenden festgehalten und geführt sind. Die Fig. 2, 3 und 5 betreffen den einfachen Fall der am einen Ende festgehaltenen, in einem Abstand davon gestützten und am freien Ende durch eine Kraft belasteten geraden stabförmigen Feder. In der Fig. 3 ist gezeigt, wie die Feder an der Stützstelle sich abflacht und knickt. s ist der Biegewinkel und K die äussere Kraft in Richtung der Bewegung ihres Angriffspunktes, die den Festhalte- und Stützkräften das Gleichgewicht hält. Das Verhältnis des Kraftmaximums zum nachfolgenden Kraftminimum in Fig. 5 nimmt mit dem Verhältnis der Wölbungshöhe c zur Breite b der Feder zu.
Das in Fig. 5 angenommene Verhältnis beträgt ungefähr 5 : 1 und entspricht einem gut erreichbaren Wert ; es kann durch stärkere Wölbung der Feder noch gesteigert werden.
In Fig. 6 und 7 ist hein Bügel1, der mit der Feder zusammen mittels des Nietes f an der Scharnierlasche e des Deckels n aufgenietet ist. Die Feder liegt mit ihrem freien Ende auf der Traverse i auf, welche die beiden den Scharnierbolzen m tragenden Wangen verbindet und mit diesen fest am Eimer 1 angebracht ist. Das Schliessen des Deckels geschieht lediglich. durch Daraufdrücken ; nach Über- schreiten des Kraftmaximums der Feder überwiegt das Deckelgewicht, worauf der Deckel ohne weiteres Drücken zugeht.
Nach Fig. 8 ist die eine Tasche g in die in offener Stellung gezeichnete Türe t eingelassen die andere Tasche g'ist mittels eines Bolzens q am Sockel p angelenkt, der seinerseits am Türrahmen v befestigt ist. o ist die Schwenkachse der Türe und r der Radius des Kreisbogens, den der äusserste Auflagepunkt der Feder a in der Tasche g der Türe beschreibt. Die Anordnung ist so getroffen, dass sich die Feder während der ganzen Schliessbewegung in der Tasche g praktisch nicht verschiebt, so dass keine nennenswerte Reibung und Abnutzung entstehen.
Die Schraube u dient ausser
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ziehen der Türe oder des Türrahmens ; mittels dieser Schraube kann das Maximum der Schliesskraft leicht so gelegt werden, dass ein sicheres Schliessen der Türe auch dann gewährleistet ist, wenn die Türe ohne Schwung, nur durch die Federkraft ins Schloss getrieben werden muss. Durch die gleichartige Festhaltung und Abstützung der Feder an ihren beiden Enden ändert diese ihre Form annähernd symmetrisch ; das Kraft-Weg-Diagramm bleibt aber ungefähr das gleiche wie für die Festhaltung und Abstützung der Feder nach Fig. 2, wenn in Fig. 5 für s der Drehwinkel der Türe und für K das Drehmoment auf die Türe aufgetragen wird.
Statt der Befestigung und Abstützung am einen Federende nach Fig. 2 oder der Festhaltung und Abstützung an beiden Federenden nach Fig. 8 können auch andere, den grundsätzlich gleichen Verlauf des Kraft-Weg-Diagramms ergebende Arten der Abstützung und Halterung der Feder in Betracht kommen. So ergibt z. B. eine punktförmige Auflage der Feder an ihren beiden Enden auf der konkaven Seite im Wölbungsscheitel und eine Belastung in der Mitte der Feder auf der konvexen Seite durch eine querliegende gerade Kante eine zweckmässige Anordnung, wobei die Feder an geeigneten Stellen gegen Abgleiten in seitlicher und in Längsrichtung geführt sein kann.
Als weitereAnwendungsgebiete für die erfindungsgemäl1eFeder ltOmmen z. B. Ventile und elektrische Kontakte in Frage, wobei geringer Bewegungskraft eine grosse Haltekraft in geschlossener Stellung der Ventile bzw. Kontakte erwünscht ist.
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