CH282505A - Federwerk mit Stahlbandfeder. - Google Patents

Federwerk mit Stahlbandfeder.

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CH282505A
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Geyer Artur
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    • G04B1/00Driving mechanisms
    • G04B1/10Driving mechanisms with mainspring
    • G04B1/14Mainsprings; Bridles therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03GSPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description


  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.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Federwerk mit Stahlbandfeder, dadurch gekennzeichnet, dass das Federband einen ge wölbten Querschnitt hat. UNTERANSPRL\CHE 1. Federtriebwerk nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Federband zu einer Spiralfeder aufgewickelt ist. 2. Federtriebwerk nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius der Querwölbung sieh über die Länge des Feder bandes progressiv ändert. 3. Federtriebwerk nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass der Aufwickelkern einen Radius ent sprechend der Biegung besitzt, bei welcher das Federband einen ebenen Querschnitt an nimmt. 4.
    Federtriebwerk nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass das Federband mit nach innen ge richteter Konkavfläche aufgewickelt ist. 5. Federtriebwerk nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass das Federband mit nach aussen ge richteter Konkavfläche aufgewickelt ist. 6. Federtriebwerk nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeieh- net, dass das Federband auf einen Kern auf gewickelt ist und sein freies Ende einen ge radlinigen Auslauf hat. 7.
    Federtriebwerk nach Patentanspruch und Unteransprueh 1, dadurch gekennzeich net, dass das Federband auf einen Kern auf gewickelt und in einem Gehäuse angeordnet ist, an dessen Innenwand das freie Bandende festgelegt ist. B. Federwerk nach Patentanspruch, da- durch gekennzeichnet, dass ein in der Quer richtung gewölbtes Federblatt an einem Ende gehalten und durch Abbiegen senkrecht zur Halterungsebene gespannt ist. 9. Federwerk nach Patentanspruch und Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Blattende in der Halterung eben ge- pr esst ist. 10.
    Federwerk nach Patentanspruch und Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Blattende in der Halterung gewölbt gefasst ist.
CH282505D 1949-05-02 1950-04-28 Federwerk mit Stahlbandfeder. CH282505A (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015039532A1 (zh) * 2013-09-18 2015-03-26 柳超 弹力发电补充飞轮电池能量的弹力势能装置的使用方法
WO2015039528A1 (zh) * 2013-09-18 2015-03-26 黄捷 弹力发电补充飞轮电池能量的弹力势能装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2015039532A1 (zh) * 2013-09-18 2015-03-26 柳超 弹力发电补充飞轮电池能量的弹力势能装置的使用方法
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