Federwerk mit Stahlhandfeder. Die Kraftentwicklung eines Federbandes mit Stahlbandfeder beruht in der Regel dar auf, dass das am einen Ende festgelegte Feder band aus einer Ausgangslage abgebogen ist und das Bestreben hat., in die Ausgangslage zurüekzukehren. Bei Spiralfedern hat das Fe derband schon in der entspannten Lage Spi- ralform und wird beim Aufziehen um einen Kern auf einen kleineren Radius aufgewickelt. Bei einem gegebenen Querschnitt und gegebe nem Federmaterial ist die für die Längsbie gung bzw.
zum Aufwickeln aufzuwendende und dementsprechend auch die abgegebene Kraft der Feder vom Grad der Durchbiegung und der Durchbiegungslänge der Feder ab hängig. Beim Aufziehen steigert sich die auf zuwendende Kraft proportional mit der Um drehungszahl. Umgekehrt ist beim Ablauf des Triebwerkes die Kraft am Anfang am grössten und nimmt mit dem Ablauf ebenso propor tional bis zur völligen Entspannung ab. Das Drehmoment und damit die Drehzahl sind also ablaufabhängig.
Aus diesem Grund werden die bekannten Federtriebwerke meist so dimensioniert, dass das Drehmoment für die zu bewältigende Ar beit bei fast völliger Entspannung der Feder gerade noch ausreicht. Infolgedessen zeigt ein einfaches Federtriebwerk den Nachteil, dass es die angetriebene Vorrichtung gegen Ende langsamer als am Anfang laufen lässt.
Will man dies verhindern, so muss bei ge spannter oder aufgezogener Feder der Kraft- überschuss vernichtet werden, wozu zum Bei spiel Fliehkraftbreinsen oder Luftflügelbrem- sen dienen, deren Drehzahl jedoch im Verhält nis zur Drehzahl des Federwerkes hoch liegt. Dadurch wird eine entsprechende Übersetzung für den Drehzahlregler erforderlich. Die An triebsenergie für einen solchen Regler muss vom Federwerk selbst geliefert werden und vermindert damit die abgebbare gespeicherte Energie der Feder. Sie vergrössert ausserdem Volumen und Gewicht des Federwerkes und bedingt. einen erhöhten Verschleiss der Ein zelteile und zusätzliche Geräusche.
Auch müs sen die Einzelteile, wie Lager, Lagerbolzen, Zahnräder usw., dem höchsten Federdruck entsprechend stark dimensioniert werden.
Ein anderer bekannter Weg zur Gewin nung von Federtriebwerken mit gleichmässi ger Drehmomentabgabe besteht in der Ver wendung mehrerer Spiralfedern, die nachein ander beim Nachlassen des Drehmomentes der einzelnen Feder in Wirkung treten.
Diese verschiedenen Wege sind sehr um ständlich und stellen vor allem keine Lösung in solchen Fällen dar, wo Federtriebwerke be nötigt werden, welche bei geringem Federvolu men und Gewicht eine grosse Leistung haben und bei relativ langer Laufzeit ein gleich mässiges Drehmoment abgeben sollen. Dies gilt beispielsweise bei Triebwerken für Kinokame ras, Plattenspieler, Schreibmaschinenwagen, Spielzeug, Uhren usw. Die Erfindung schlägt einen einfacheren M"eg für die Gewinnung von Federwerken mit während des Ablaufes mehr oder weniger gleichbleibendem Drehmoment vor, und zwar ist gemäss der Erfindung das Federwerk mit einer Stahlbandfeder ausgerüstet, deren Fe derband einen gewölbten Querschnitt hat.
Bei dem gewölbten Federband können zwei Elasti zitäten ausgenutzt werden. Die erste tritt wie bisher bei der Biegung des Bandes in der Längsrichtung auf, während die zweite bei der Biegung in der Querrichtung auftritt und sich ebenfalls in der Längsrichtung auswirkt. Bei einer Spiralfeder gibt die Querwölbung dem Federband eine zusätzliche Längssteifheit; je doch wirkt sich die Querelastizität bei der Längsbiegung nur oberhalb eines bestimmten Biegungsradius als zusätzliche Kraft in der Lä.ngsriehtung aus. Untersehreitet man diesen Biegungsradius, so kommt nur noch die bei üblichen Spiralfedern ausgenutzte Längsela stizität zur Wirkung.
Die gesamte abgebbare Kraft einer quer gewölbten Feder setzt sich also aus dem Anteil der Querelastizität und dem der Längselasti zität zusammen. Wenn der Anteil der Längs elastizität klein gegenüber dem Anteil der Querelastizität ist, so kann eine über den gan zen Ablauf fast konstante Drehmomentabgabe erreicht werden. Erscheint. im einzelnen Fall die so erreichte Nivellierung des Drehmomen tes noch nicht ausreichend, so kann eine Feder verwendet werden, bei der der Radius der Querwölbung über die Länge des Federbandes sieh progmessiv ändert.
Die Wirkung des gewölbten Federbandes ist davon abhängig, ob die Aufwicklung mit nach innen oder nach aussen gerichteter Kon- kavfläche erfolgt. Wenn die Wölbung nach aussen gerichtet ist, so wird der Anteil der Querelastizität. erhöht. Je nach .den Bedürf nissen des Einzelfalles kann man also die Richtung der Aufwicklung wählen.
Im übri gen wird das Mass der Ausgeglichenheit des Drehmomentes des Triebwerkes durch das Verhältnis des Wölbungsradius zur Feder bandbreite und Federbandstärke und im Übri gen selbstverständlich wie bei jeder Feder durch das verwendete Stahlmaterial iuid des sen Vorbehandlung bestimmt.
Die Erfindung umfasst nicht. nur Feder triebwerke mit Spiralfedern, sondern auch Federwerke mit. blattförmiger Rückholfeder. Ist. zum Beispiel ein in der Querrichtung ge wölbtes Federblatt an einem Ende fest ge lagert, so tritt beim Abbiegen senkrecht zur Halterungsebene eine Kraftspeicherung auf, die bei der Rückkehr der Feder in ihre gerade Lage mit mehr oder weniger konstanter Kraft abgegeben wird. Die Charakteristik der Feder kraft wird durch die Art der Halterung be einflusst, das heisst sie ist verschieden, je nach dem, ob das Federblattende plan oder ge wölbt eingespannt ist.
Auf der Zeichnung sind mehrere Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes .dargestellt.
Fig.1 zeigt. die Spiralfeder eines bekann ten Federtriebwerkes in aufgewickeltem Zu stand.
Fig. 2 zeigt ein Stahlfederband eines Fe derwerkes gemäss der Erfindung.
Fig. 3 ist eine Ansieht eines ersten solchen Federtriebwerkes.
Fig. 4 zeigt ein anderes Triebwerk. Fig. 5 gibt. ein Blattfederwerk und Fig.6 eine Abänderung hiervon wieder, und Fig.7 und 8 stellen die Federkennlinien der verschiedenen Federwerke dar.
Bei den bekannten Triebwerken nach Fig. 1 ist die Spiralfeder 1 von ebenem Quer schnitt um den Kern ? aufgewiekelt, an dem ihr Ende 3 befestigt ist.
Demgegenüber ist bei dem in Fig. 2 gezeig ten Stahlfederband 4 eine Querwölbung vor handen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist das Federband 4 auf eine Rolle 5 gewik- kelt, auf deren Achse 6 eine zweite Rolle 7 sitzt, an der ein Aufzugsgewieht 8 angreift. Das aufgewickelte Federband hat hier einen geradlinigen freien Auslauf mit einer Füh rung 9. Selbstverständlich ist, die Darstellung nur schematisch. Bei der praktischen Ausfüh rung tritt an die Stelle des Gewichtes 8 zum Beispiel eine von Hand zu betätigende Kurbel oder ein Uhrwerkschlüssel.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 be findet sich das Federband 4 in einem C,e- häuse 10, wobei das eine Bandende 12' an dem drehbaren Kern 11 befestigt ist, während das andere Ende 12 an der Gehäusewand 10' fest gelegt ist. Wie ein Vergleich mit Fig.1 zeigt, unterscheidet sich die von dem gewölbten Band gebildete Feder von der bisherigen rein äusserlich schon dadurch, dass die Feder 1 im Ruhezustand spiralförmig ist, während das Federband 4 sich in Form eines mehrschich tigen Ringes in Abstand um den Kern 11 legt. Der letztere hat dabei vorteilhaft einen Radius entsprechend der Biegung, bei der das Band einen ebenen Querschnitt annimmt.
Die verschiedene Wirkung der Triebwerke ist aus Fig. 7 ersichtlich, in der auf der Ab szisse der sich aus den Umdrehungen des Ker nes ergebende Federzug s und auf der Ordi nate die das Drehmoment bestimmende Feder kraft P aufgetragen sind. Die Kennlinie I der bekannten Spiralfeder steigt geradlinig an. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 verläuft die Kennlinie III dagegen annähernd waag recht. Wie die Kennlinie IV zeigt, ist die Drehmomentabgabe bei der Ausführungsform nach Fig.4 ganz im Anfang steil ansteigend und verläuft dann auf mehr als 901/o des Triebwerkablaufes ausserordentlich flach.
Bei dem Federwerk nach Fig. 5 ist ein kur zes Federblatt 7.7, dessen Profil jedoch dem nach Fig. 2 entspricht, zwischen zwei Klemm backen 18 und 19 eingespannt.. Da die An griffsflächen der Backen eben sind, wird das Blattende plan gepresst. Wird dieses Feder blatt aus seiner Ruhelage abgebogen, so tritt die aus der Kennlinie V in Fig. 8 ersichtliche Federkraft auf. Dabei ist auf der Abszisse der Abbiegungswinkel des Blattendes aufgetragen. Auch hier steigt die Kraft P nur im ersten Teil steil an und verläuft dann ausserordent lich flach. Das Blatt kann bis zu 80 abgebo gen werden.
Das Federwerk nach Fig.6 unterscheidet sich von dem nach Fig.5 dadurch, dass die Klemmbacken 20 und 21 Angriffsflächen haben, die entsprechend dem Blattquerschnitt gewölbt sind. Hierdurch ergibt sich eine an dere Kennlinie VI. Sie steigt zunächst bis etwa 5 Abbiegungswinkelausserordentlich steil an und fällt dann ebenso steil bei etwa 10 wieder ab, während sie anschliessend etwa die selbe Form wie die Kennlinie V hat. Diese Federcharakteristik ist für verschiedene An wendungen sehr wertvoll, z. B. in Schlössern, welche nicht leicht aufgehen sollen bzw. einen hohen Anfangswiderstand bieten müssen.
Dies gilt zum Beispiel bei Schlössern für Auto türen, Pendeltüren, Türschliesser, auch für Möbeltüren und dergleichen.
Die beschriebenen Federwerke mit Spiral- oder Blattfeder sind auch überall vorteilhaft, wo bisher Gegengewichte für eine in der Höhe verstellbare Last verwendet wurden, z. B. bei Zuglampen, Vergrösserungsapparaten, Roll- läden, Schiebefenstern usw.