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Federelement Das Hauptpatent betrifft ein Federelement mit mindestens
einem aus einem Werkstoff hoher Elastizität hergestellten zylinderförmigen Pufferkörper,
dessen Stirnseiten mit einer im Querschnitt etwa halbkreisförmigen Ringnut versehen
und dessen Angriffsflächen für relativ zueinander bewegliche Vorrichtungsteile mit
etwa ringförmig ausgebildeten Metallkörpern od. dgl. armiert sind, welche in bezug
auf die seitlich der Ringnuten befindlichen Kreis- bzw. Ringflächen der Stirnseiten
voneinander getrennt sind, und welches sich dadurch kennzeichnet, daß die Armierungen
beider Stirnseiten des Pufferkörpers als voneinander getrennte, mit dem Pufferkörper
fest verbundene Ringkörper ausgebildet sind, welche in Achsenrichtung des Pufferkörpers
bei dessen Verformung zueinander beweglich sind. Die durch die Ringnut gebildeten
ringförmigen Kragen können hierbei zweckmäßig zu den Stirnflächen hin etwa keilförmig
verjüngt sein. Die günstigen Federungseigenschaften des Federelementes gemäß dem
Hauptpatent beruhen im wesentlichen darauf, daß der Druck bei axialer Belastung
des Pufferkörpers von den die Ringnut seitlich begrenzenden Ringkragen auf den engsten
Querschnitt im Bereich zwischen den Nuten übertragen wird und die Druckkräfte bei
weiterer Belastung allmählich in Zugkräfte übergehen, so daß bei Wechselbeanspruchungen
ein ständiger Ausgleich zwischen Druck- und Zugkräften erfolgt. Hierdurch wird einerseits
eine besonders weiche Federcharakteristik erreicht, während andererseits ein verhältnismäßig
langer Federweg ohne wesentliche Erhöhung der Beanspruchung dadurch ermöglicht wird,
daß sich der Werkstoff des Pufferkörpers bei Belastung im Bereich der Nuten in radialer
Richtung frei ausdehnen kann.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform gemäß dem Hauptpatent besteht darin,
daß zwei oder mehrere Pufferkörper unter Zwischenschaltung von an den Innenkragen
der einander zugekehrten Stirnseiten angreifenden Abstandskörpern in axialer Richtung
hintereinandergeschaltet sind.
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Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung dieser Ausführungsform nach
dem Hauptpatent und kennzeichnet sich dadurch, daß die Pufferkörper durch den aus
einem Bolzen und einer diesen umschließenden Hülse bestehenden Abstandskörper zug-und
druckfest miteinander gekuppelt sind. Während bei der Bauart entsprechend dem Hauptpatent
die hintereinandergeschalteten Pufferkörper durch einen diese axial durchsetzenden
und mit Endanschlägen ausgerüsteten Bolzen eingespannt sind, dem im Bereich zwischen
den beiden benachbarten Pufferkörpern ein fester Bund zugeordnet ist, derart, daß
bei Schwingbewegungen durch den mit einem der abzufedernden Vorrichtungsteile verbundenen
Bolzen nur Druckkräfte auf die durch jeweils einen Endanschlag und den festen Bund
belasteten Seiten der Innenkragen der Pufferkörper ausgeübt werden, sind die hintereinandergeschalteten
Pufferkörper gemäß der Erfindung durch die Abstandskörper derart zug-und druckfest
miteinander gekuppelt, daß die einander zugekehrten Innenkragen jeweils benachbarter
Pufferkörper im Sinne einer günstigeren Verteilung der Beanspruchung gleichzeitig
auf Druck bzw. Zug belastet sind. Durch diese engere Bindung der hintereinandergeschalteten
Pufferkörper ist während der Schwingbewegung und des sich hierbei ständig selbsttätig
einstellenden Ausgleichs zwischen den Druck-und Zugkräften eine erheblich bessere
Ausnutzung der sich aus der gegenseitigen Beeinflussung mehrerer Pufferkörper ergebenden
Kopplung gegeben.
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Die Länge der die Bolzen umschließenden Hülsen wird zweckmäßig derart
bemessen, daß sich die Außenkragen der einander zugekehrten Stirnseiten der Pufferkörper
bei Überschreitung eines vorbestimmten Nachgiebigkeitsweges zusätzlich gegeneinander
abstützen. Hierdurch läßt sich die Schwingungsweite den jeweils gewünschten Verhältnissen
entsprechend, jedoch unter Vermeidung harter Stöße in den Umkehrbereichen, dämpfen
bzw. begrenzen.
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Unter Verwendung von Pufferkörpern, deren Kernflächen mit Metallplatten
armiert sind, können jeweils zwei oder mehrere solcher Pufferkörper in der Weise
hintereinandergeschaltet sein, daß den die Armierung der Kernflächen bildenden Metallplatten
Bolzen zugeordnet sind, die jeweils von den Enden her in Gewindebohrungen des hülsenförmigen
Abstandskörpers
eingeschraubt werden. Eine andere vorteilhafte
Ausführungsform besteht unter Verwendung von die Pufferkörper axial durchsetzenden
und kuppelnden Bolzen darin, daß die Pufferkörper durch auf die Bolzenenden aufgeschraubte
Muttern sowie auf den Bolzen geführte, zwischen jeweils zwei Pufferkörper eingeschaltete
Hülsen gegeneinander verspannt sind.
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Unter Verwendung von drei miteinander gekuppelten Pufferkörpern ist
es hierbei zweckmäßig, die Außenkragen der beiden an den Enden angeordneten Pufferkörper
mit dem einen abgefederten Teil und den Außenkragen des mittleren Pufferkörpers
mit dem anderen abgefederten Teil zu verbinden. In manchen Fällen kann es jedoch
vorteilhaft sein, jeweils einen der abzufedernden Teile mit dem Außenkragen des
an dem einen Ende vorgesehenen Pufferkörpers und den anderen abzufedernden Teil
mit dem Außenkragen des am entgegengesetzten Ende befindlichen Pufferkörpers zu
kuppeln, wobei die jeweils nicht an einen abzufedernden Teil angeschlossenen mittleren
Pufferkörper lediglich dazu dienen, die Federcharakteristik zu verändern bzw. die
Schwingungsweite zu begrenzen oder zu dämpfen, indem sich die jeweils an den Enden
befindlichen Pufferkörper mit den einander zugekehrten Stirnseiten der Außenkragen
nach Überschreitung eines durch die Länge der Hülsen bestimmten Nachgiebigkeitsweges
gegen die Stirnflächen der Außenkragen der mittleren Pufferkörper abstützen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen erläutert.
Es zeigt Fig. 1 ein aus zwei Pufferkörpern zusammengesetztes Federelement im Längsschnitt
und Fig. 2 ein aus drei Pufferkörpern in anderer Weise zusammengesetztes Federelement,
ebenfalls im Längsschnitt.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 sind die im wesentlichen zylindrischen
Pufferkörper 1 auf beiden Stirnseiten mit einer im Querschnitt etwa parabelförmigen
Ringnut versehen, durch welche die Stirnseiten der Pufferkörper in jeweils einen
äußeren Ringkragen und einen Kern unterteilt werden. Die Stirnflächen der Außenkragen
und des Kernes sind durch Metallplatten armiert, die mit dem Werkstoff des Pufferkörpers
fest verbunden sind. Die bei der Ausfuhrungsform gemäß Fig.1 benutzten Pufferkörper
sind nicht durchbohrt, sondern im Bereich ihrer Kernflächen mit Metallplatten verbunden,
die auf der dem Pufferkörper abgekehrten Seite mit Schraubenbolzen 3 versehen sind,
die in die Gewindebohrung einer jeweils zwischen zwei benachbarten Pufferkörpern
eingeschalteten Abstandshülse 5 eingeschraubt werden. Die Außenkragen der auf diese
Weise druck- und zugfest miteinander gekuppelten und zu einem Federelement vereinigten
Pufferkörper bestehen auf den einander abgekehrten Seiten aus am Umfang überragenden,
ringförmigen Metallarmierungen 2, in deren Randzone Durchbrechungen für die Aufnahme
von Befestigungsmitteln zur Kupplung mit den abzufedernden Vorrichtungsteilen vorgesehen
sind. Hierbei können entweder beide Vorrichtungsteile an den armierten Außenseiten
der Außenkragen der Pufferkörper angreifen, oder es ist jeweils der eine Vorrichtungsteil
mit dem Außenkragen beider Pufferkörper gekuppelt, während der andere Vorrichtungsteil
mit der Hülse 5 gekuppelt ist. Die Länge der aus unnachgiebigem oder vorzugsweise
nur gering elastischem Material bestehenden Hülse ist derart bemessen, daß sich
die Außenkragen der einander zugekehrten Stirnseiten der Pufferkörper bei Überschreitung
eines vorbestimmten Nachgiebigkeitsweges, jedenfalls aber vor Überschreitung der
Elastizitätsgrenze des Werkstoffes zusätzlich gegeneinander abstützen.
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Fig. 2 zeigt ein aus drei Pufferkörpern zusammengesetztes Federelement,
bei welchem die durch je eine zwischengeschaltete Hülse im Abstand voneinander gehaltenen
Pufferkörper durchbohrt und auf einem gemeinsamen Bolzen 4 geführt sind. Die durch
die Abstandshülsen 5 distanzierten Pufferkörper sind durch an den Enden des Bolzens
aufgeschraubte Muttern in axialer Richtung verspannt. Bei dieser Anordnung sind
die abgefederten Teile über die mit einem Loch für den Durchtritt des Bolzens versehenen
Platten 6 und 7 mit den flanschartigen Armierungen an den Außenseiten der Außenkragen
der an den Enden angeordneten Pufferkörper mittels Schrauben verbunden. Ähnlich
wie im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 1 kann jedoch auch hierbei der eine
abgefederte Vorrichtungsteil mit den Außenkragen der beiden äußeren Pufferkörper
verbunden sein, während der andere abgefederte Teil mit dem Außenkragen des mittleren
Pufferkörpers gekuppelt ist.
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Federelemente gemäß der Erfindung können mit besonderem Vorteil z.
B. bei Schwingsieben, insbesondere an Stelle der Holz-Federelemente, zur Abfederung
von rotierenden Maschinen zur Vermeidung von Resonanz und Geräusch sowie auch zur
Pufferung von Förderwagen im Grubenbetrieb oder zur Radabfederung bei Förderwagen
Anwendung finden. Mit Vorteil lassen sich die Federelemente auch z. B. bei Maschinenwebstühlen,
Verpackungsmaschinen oder Druckereimaschinen an solchen Stellen verwenden, an denen
eine weiche Federung und lange, aber begrenzte Federrege erwünscht sind.