DE1108521B - Aus Einzelfedern gebildete Federsaeule - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine aus Einzelfedern gebildete Federsäule, wobei jede Einzelfeder aus einer aus der Ebene deformierten, gegebenenfalls vorgespannten, plattenförmigen Feder besteht und sämtliche Federn während ihrer Bewegungen in der Federsäule von einem Halter geführt werden.

Bei bekannten Federsäulen dieser Art sind alle kegelförmig ausgeführten Tellerfedern je mit einer mittleren Bohrung versehen und ist durch alle Bohrungen ein stabförmiger Halter geführt. Die Tellerfedern können entweder ausnahmslos mit der Hohlseite in gleicher Richtung gekehrt aufeinander gestapelt sein oder sie können entweder ausnahmslos oder wenigstens teilweise zu zweien mit aneinander zugekehrten Hohlseiten in der Federsäule angeordnet sein. Im letztgenannten Fall bilden je zwei aneinander zugekehrte Federn jeweils einen Federsatz. Die Federsäule kann somit entweder nur und ausschließlich aus derartigen Federsätzen bestehen oder aus einer Kombination einerseits von Gruppen gleichgerichtet gestapelter Tellerfedern und andererseits aus den schon genannten Federsätzen. Der Halter der Federsäule kann dabei eindrückbar ausgeführt sein.

Diese Federsäule hat den Nachteil, daß das Material der Tellerfedern ungleichmäßig belastet wird. Um diese ungleichen Belastungen innerhalb zweckmäßiger und zulässiger Grenzen zu halten, ist der Durchmesser des Kegelteiles der Tellerfedern in der Regel nicht viel größer als das Zweifache des Durchmessers des stabförmigen Halters. Trotzdem wird das Material bei Eindrücken an den Außenrand der Feder in wesentlich geringerem Maß belastet, während die Federn in der Regel eine nichtüneare Charakteristik aufweisen. Ohne Zweifel kann diese Federsäule bei einer kürzeren Aufbaulänge größere Kräfte entwickeln, grundsätzlich jedoch dann nur über einen kürzeren Zusammendrückungsweg. Deshalb sind diese Federsäulen, insbesondere Kraftfedersäulen, als Arbeitsfedersäulen dagegen weniger geeignet. Wenn überdies ein eindrückbarer Halter angewandt wird, soll der Durchmesser der mittleren Bohrung der Telleri'edern vergrößert werden, weil es dann erforderlich ist, beim Eindrücken der Federsäule dem allmählich wachsenden Durchmesser des Halters fortwährend einen genügenden Spielraum zu gewähren, und zu verhindern, daß die Tellerfedern sich am stabförmigen Halter festklemmen.

Die Erfindung hat den Zweck, eine Federsäule zu schaffen, welche die genannten Nachteile beseitigt. Gegenstand der Erfindung ist eine aus Einzelfedern gebildete Federsäule, wobei jede Einzelfeder aus einer aus der Ebene deformierten, gegebenenfalls vorge-Aus Einzelfedern gebildete Federsäule

Anmelder:
N. V. Ontwikkelingmaatschappij

MULTINORM,
Amersfoort (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. A. Maxton, Patentanwalt,
Köln, Bismarckstr. 31

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 23. Mai 1958

spannten plattenförmigen Feder besteht und sämtliche Federn während ihrer Bewegungen in der Federsäule von einem Halter geführt werden, die dadurch gekennzeichnet ist, daß jede Einzelfeder eine quadratische oder rautenförmige Blattfeder ist, die um eine ihrer beiden Diagonalen beidseitig symmetrisch umgebogen ist, wobei die Spitzen dieser Diagonale im Halter geführt sind. Diese Problemlösung stützt sich darauf, daß eine Biegefeder mit doppelt dreieckiger Form im allgemeinen sehr vorteilhafte Eigenschaften aufweist, und zwar deshalb, weil diese Feder unter einer gleichmäßigen Belastung in bezug auf ihre Materialbeanspruchung unter gleichen Umständen nicht oder nicht wesentlich hinter der idealen Drahtschraubenfeder zurückbleibt, jedoch die Raumausnutzung der letztgenannten Feder gering ist, während die doppelt dreieckige Biegefeder eine vielfach höhere Raumausnutzung gestattet. Es ist somit möglich, die erfindungsgemäße Federsäule in einem sehr beschränkten Raum aufzunehmen, wobei die Federsäule doch noch stets eine große Kraft entwickeln, aber zugleich sehr viel Arbeit leisten kann.

Zwar sind etwa rautenförmige Blattfedern, die um eine ihrer beiden Diagonalen symmetrisch umgebogen sind, bekannt, jedoch sind die bekannten Federn zur Belastung in ihrer Längsachse und nicht quer dazu bestimmt, so daß ihre Verwendung in einer Federsäule gemäß der Erfindung nicht in Betracht kommt. Ebenfalls nicht daran gedacht ist bei einer weiteren bekannten rautenförmigen Blattfeder für Kraftfahrzeuge, die mittels eines sich in ihrem Mittelteil erstreckenden, mit ihr einstückigen Querbolzens

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an den Spitzen ihrer einen Diagonale geführt und an denen ihrer anderen Diagonale belastet und dabei symmetrisch um die erste Diagonale umgebogen wird.

Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Federsäule, in der wenigstens ein Satz zweier mit ihren Hohlseiten aneinander zugekehrter und sich aufeinander stützender Einzelfedern angeordnet ist, besteht darin, daß sich die beiden Blattfedern nur mit den Spitzen ihrer umgebogenen Diagonalen aufeinandersetzen, wobei diese Spitzen an ihrer Berührungsfläche eine abgerundete Oberfläche aufweisen.

Die neue Federsäule ist auch darum besonders vorteilhaft, weil die ungeändert gestreckte Unibiegungsdiagonale jeder Blattfeder unter allen Umständen stets genau dieselbe Länge behält, d. h. daß die an den beiden Enden dieser Diagonale liegenden Führungsspitzen immer genau im gleichen Abstand voneinander entfernt bleiben. Dies ermöglicht das Führen der Führungsspitzen der Blattfedern in Nuten der Säule eines geschlossenen Jochs, in dem wenigstens eine von die aufeinander gestapelten Blattfedern verschließenden Deckplatten längs den Säulen verschiebbar ist; die Führungsspitzen der Blattfedern können auch in die Ecken eines Halterkastens mit wenigstens einer verschiebbaren Deckplatte greifen.

Weiter ist es sehr vorteilhaft, daß, wenn die Blattfedern in zwei oder mehreren Gruppen geteilt sind, deren Umbiegungsdiagonalen im Winkel versetzt sind, während die Gruppen durch eine steife Platte voneinander getrennt sind. Dieser Aufbau der Federsäule ermöglicht erfindungsgemäß das Eingreifen der Führungsspitzen in jeder der beiden Gruppen in die Nuten je zweier einander entsprechender Säulen oder in die Ecken je zweier einander entsprechender Wandteile des Halterkastens. Die Höhen der Nuten entsprechen dabei der Höhe der Gruppen von Blattfedern im entspannten Zustand.

Schließlich wird noch bemerkt, daß die Umbiegung der Blattfeder vorteilhaft kreiszylindrisch sein kann. Wird eine derartige Blattfeder unter Belastung völlig flachgedrückt, so sind die Spannungen in allen Federquerschnitten aneinander gleich, und die Feder weist eine vollständig geradlinige Charakteristik auf.

Einige Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt zwischen zwei Federn durch eine in einem geschlossenen Joch geführte Federsäule,

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie H-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie IH-III in Fig. 1,

Fig. 4 im größeren Maßstab und im Ausschnitt eine Berührungsstelle zweier Federn, die mit ihren Hohlseiten aneinander zugekehrt sind und sich aufeinanderstützend in der Federsäule liegen,

Fig. 5 einen Federsatz, in dem an beiden Seiten zwei Federn mit ihren Hohlseiten in gleicher Richtung angeordnet sind,

Fig. 6 einen Halterkasten, in dem eine aus zwei Gruppen von Blattfedern bestehende Federsäule aufgenommen ist, wobei die beiden Gruppen durch eine steife Platte voneinander getrennt sind, und die Wandteile des Halterkastens zusammenschiebbar sind,

Fig. 7 einen Querschnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 6,

Fig. 8 ein geschlossenes Joch, in dem eine aus zwei Gruppen von Blattfedern bestehende Federsäule aufgenommen ist, wobei die Gruppen durch eine steife Platte voneinander getrennt sind, und wobei die Jochsäulen teilweise einschiebbar sind, und

Fig. 9 einen Querschnitt nach der Linie IX-IX in Fig. 8.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Federsäule besteht aus sechs rautenförmigen Blattfedern 1, die je um eine ihrer beiden Diagonalen symmetrisch nach beiden Seiten gebogen sind. An den beiden Enden

ίο dieser Umbiegungsdiagonalen, die selbst unverändert gestreckt bleibt, befinden sich die beiden Führungsspitzen 2 und 3 der Blattfeder 1. Diese Spitzen 2 und 3 greifen in Nuten 4 und 5 der Säulen 6 bzw. 7 eines geschlossenen Jochs ein. Die Blattfedern 1 werden also während ihrer Bewegungen in der Federsäule ausschließlich mit diesen Spitzen 2 und 3 im Joch geführt. Dabei bleibt die Länge der gestreckt bleibenden Diagonalen fortwährend gleich, unabhängig von der Zusammendrückung der Blattfeder 1, auch wenn die Blattfeder völlig flachgedrückt wird. Die besonders genaue Führung wird noch dadurch gefördert, daß im flachgedrückten Zustand der Blattfeder 1 die Nuten 4 und 5 einen größeren Öffnungswinkel haben, als der Winkel der beiden Seitenflächen der Blattfeder an der Führungsspitze beträgt. In dieser Federsäule sind die sechs Blattfedern 1 in solcher Weise gestapelt, daß dieselben mit ihren Hohlseiten einander zugekehrt liegen. Die beiden Federn jedes in dieser Weise gebildeten Federsatzes stützen sich ausschließlich mit den Enden ihrer Diagonalen aufeinander, die bei der Durchbiegung der Blattfedern nicht gestreckt bleiben, d. h., sie stützen sich theoretisch an beiden Seiten nur an einem einzigen Punkt aufeinander. Um aber zu verhindern, daß die Federn schon bei einer geringen Bewegung in der Federsäule locker werden, und um weiter eine ruhige Abwälzung der Federn zu erreichen, wenn dieselben zusammengedrückt werden oder sich wiederum entspannen, sind an den Berührungsflächen die Oberflächen der Federn abgerundet (s. auch Fig. 4).

Die Blattfedern 1 liegen eingeschlossen zwischen der oberen Platte 8 und der unteren Platte 9 des Jochs, von denen die obere Platte 8 längs den Säulen 6 und 7 verschiebbar ist. Die Blattfedern 1 können in verschiedenen Weisen gestapelt sein. So können gegebenenfalls selbst alle Blattfedern auch mit ihren Hohlseiten gleichgerichtet in der Federsäule angeordnet sein.
In Fig. 5 ist beispielsweise ein Federsatz dargestellt, in dem an beiden Seiten zwei Blattfedern 1 gleichgerichtet gestapelt sind. Diese vier Blattfedern 1 bilden zusammen wiederum einen einzigen Federsatz, in dem die beiden Hohlseiten aneinander zugekehrt sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel genügt es schon, wenn nur die sich einander unmittelbar berührenden Blattfedern mit abgerundeten Stützspitzen versehen sind, aber bequemlichkeitshalber werden die Blattfedern normal in einer einzigen Form ausgeführt. Die Blattfedern können zweckmäßig in verschiedenen Weisen umgebogen werden, aber es kann besonders vorteilhaft sein, wenn eine kreiszylindrische Umbiegung angewandt wird.

Die Blattfedern können aus verschiedenen Stoffen hergestellt werden, wenn dieselben nur elastisch sind, aber vorzugsweise werden derartige metallene Stoffe gebraucht, die eine verhältnismäßig sehr dünne Ausführung der Blattfeder gestatten, damit eine wesentlich größere Biegespannung zulässig wird.

In den Fig. 6 bis 9 sind Federsäulen dargestellt, die aus zwei Gruppen von Federn 10 bestehen. In jeder oben bzw. unten in der Federsäule liegenden Gruppe sind die unverändert gestrecktenDiagonalen sämtlicher in der Gruppe vereinigten Blattfedern gleichgerichtet. Jedoch sind diese gleichgerichteten Diagonalen der oberen Gruppe in bezug auf sämtliche gleichgerichteten Diagonalen der unteren Gruppe um einen Winkel von 90° versetzt. Die Blattfedern 10 haben hier die in diesem Fall zweckmäßige Form eines Qua- ίο drates, aber man kann auch rautenförmige Blattfedern verwenden. Gegebenenfalls kann man mehr als zwei Gruppen von Blattfedern anordnen, wobei die gleichgerichteten Diagonalen der einzelnen Gruppen um einen anderen Winkel als 90° versetzt sein sollen. In vielen Fällen empfiehlt es sich, den Blattfedern schon beim Aufbau der Federsäule eine feste Vorspannung zu geben, damit sich die normale Wirkung der Blattfedern nur über einen Teil des maximalen Biegungsabstandes dieser Federn erstreckt. ao

Die einzelnen Gruppen einer derartigen aus mehreren Gruppen bestehenden Federsäule können zusammen in einem Halterkasten aufgenommen werden (s. auch die Fig. 6 und 7), dessen verschiedene Wandteile sich nur so weit erstrecken, als jeweils die Höhe einer Federgruppe im entspannten Zustand beträgt, wobei diese Wandteile eine genaue Führung gewähren sollen. Die Wandteile 11 und 11a, die im oberen Teil des Halterkastens sich gegenüberstehend angeordnet sind, bilden in den Ecken die Führungsbahnen für die Führungsspitzen sämtlicher in der oberen Gruppe angeordneter Blattfedern 10. Dabei entspricht die Diagonale des Querschnittes des ebenfalls quadratischen Halterkastens zweckmäßig der Diagonale der quadratischen Blattfedern 10. Im unteren Teil des Halterkastens befinden sich die Wandteile 12 und 12 a. Diese Wandteile sind ebenfalls genau sich gegenüberstehend angeordnet und bilden in den Ecken die Führungsbahnen für die Führungsspitzen sämtlicher in der unteren Gruppe angeordneten Blattfedern, die in bezug auf sämtliche Blattfedern der oberen Gruppe um einen Winkel von 90° versetzt sind. Die vier Wandteile 11, 11a, 12 und 12 a sind derart bemessen, daß sie sich beim Eindrücken des Halterkastens ineinander schieben. Eine quadratische steife Platte 13, die etwa in halber Höhe des Halterkastens in demselben genau passend angeordnet ist, und von der einen und der anderen Seite von den Wandteilen 11, 11a und 12, 12 a umgriffen wird, gewährt den festen Zusammenhang des Ganzen. Überdies ist diese steife Platte 13 auch darum nötig, weil sich die obere Gruppe von Blattfedern an ihrer unteren Seite auf dieser Platte zu stützen hat, während die Platte gleichzeitig einen an der oberen Seite der unteren Gruppe von Blattfedern liegenden und für diese Gruppe bestimmten Anschlag bildet. Wenn man die Federsäule dadurch zusammendrückt, daß man an der oberen Stirnseite und bzw. oder an der unteren Stirnseite des Halterkastens einen Druck ausübt, werden der Kasten wie auch die Blattfedern der Federsäule allmählich zusammengedrückt, so daß der ganze Apparat beim Zusammendrücken einen geringeren Raum beansprucht.

Derselbe technische Effekt wird erreicht, wenn eine aus zwei kreuzweise angeordneten Joche bestehende Halterkonstruktion gebraucht wird, deren Jochsäulen sich nur teilweise über die Höhe der ganzen Federsäule erstrecken. Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn sich die Säulen jedes Jochs jeweils nicht weiter als über etwa die Höhe der unteren bzw. der oberen Federgruppe erstrecken, falls sich die Federsäule in dem meist entspannten Zustand befindet. In den Fig. 8 und 9 ist eine etwas abgeänderte Problemlösung dargestellt.

Die Blattfedern 10 sind in diesem Ausführungsbeispiel in zwei Gruppen unterteilt. Die untere Gruppe greift mit den Führungsspitzen ihrer Blattfedern in Nuten der Säule 14 bzw. 14 a, die sich diagonal gegenüberstehen und mittels der unteren Platte 17 miteinander verbunden sind. Demgegenüber greifen die Führungsspitzen der Blattfedern der oberen Gruppe in Nuten der Säule 15 bzw. 15 a, die an einer oberen Platte 18 befestigt sind, und sich an den Enden der zweiten Diagonalen des von den vier Säulen gebildeten Quadrates befinden. Die Führungsbahnen in den Ecken der in jeder der vier Säulen angeordneten Nuten bilden die Ecken eines Quadrates, von dem die Form der quadratischen Blattfedern 10 abhängig ist.

Auch in dieser Konstruktion ist für den Zusammenhang des Ganzen und für die notwendige Trennung der beiden Gruppen von Blattfedern in der Mitte der Federsäule eine steife Trennungsplatte 16 angeordnet, die mit ihren Ecken in die Nuten der Säulen greift. Da sich die Säulen 14, 14 a, 15 und 15 a jeweils weiter, als die halbe Höhe der Federsäule erstrecken, kann die Federsäule in diesem Fall wohl teilweise, jedoch nicht bis auf die Hälfte zusammengedrückt werden.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Aus Einzerfedern gebildete Federsäule, wobei jede Einzelfeder aus einer, aus der Ebene deformierten, gegebenenfalls vorgespannten plattförmigen Feder besteht, und sämtliche Federn während ihrer Bewegungen in der Federsäule von einem Halter geführt werden, dadurch gekenn zeichnet, daß jede Einzelfeder (1) eine quadratische oder rautenförmige Blattfeder ist, Sie um eine ihrer beiden Diagonalen beidseitig symmetrisch umgebogen ist, wobei die Spitzen (2, 3) dieser Diagonale im Halter geführt sind.

2. Federsäule nach Anspruch 1, in der wenigstens ein Satz zweier mit ihren Hohlseiten einander zugekehrter und sich aufeinander stützender Einzelfedern aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich die beiden Blattfedern (1) nur mit den Spitzen (2, 3) ihrer umgebogenen Diagonalen aufeinander stützen, wobei diese Spitzen an ihrer Berührungsfläche eine abgerundete Oberfläche aufweisen (Fig. 4).

3. Federsäule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsspitze (2, 3) der Blattfedern (1) in Nuten (4, 5) der Säulen (6, 7) eines geschlossenen Jochs geführt sind, in dem wenigstens eine von die aufeinander gestapelten Blattfedern verschließenden Deckplatten (8, 9) längs den Säulen verschiebbar ist.

4. Federsäule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsspitzen (2, 3) der Blattfedern (10) in die Ecken eines Halterkastens mit wenigstens einer verschiebbaren Deckplatte greifen (Fig. 6 und 7).

5. Federsäule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (10) in zwei oder mehrere Gruppen geteilt sind, deren Um-

biegungsdiagonalen im Winkel versetzt sind, während die Gruppen durch eine steife Platte (16) voneinander getrennt sind (Fig. 8 und 9).

6. Federsäule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhen der Nuten der Höhe der Grappen von Blattfedern (10) im entspannten Zustand entsprechen.

7. Federsäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umbiegung der Blattfeder (1, 10) kreiszylindrisch ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 932 534;
USA.-Patentschrift Nr. 2772086.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen