DE1168704B

DE1168704B - Toggle spring

Info

Publication number: DE1168704B
Application number: DE1961T0019940
Authority: DE
Inventors: Adolf Tschalaer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1960-05-02
Filing date: 1961-04-08
Publication date: 1964-04-23
Also published as: CH399085A; FR1381973A; NL6400880A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Internat. Kl.: F06fBoarding school Class: F06f

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
File number:
Registration date:
Display day:

Deutsche Kl.: 47 a -17German class: 47 a -17

1 168 704
T19940 XII/47 a
8. April 1961
23. April 19641 168 704
T19940 XII / 47 a
April 8, 1961
April 23, 1964

Bei den meisten Federn nehmen die den inneren Spannungen das Gleichgewicht haltenden äußeren Kräfte oder Kräftepaare im elastischen Bereiche der Feder mit dem in Richtung dieser Kräfte oder Kräftepaare liegenden Weg linear ab oder zu. Immerhin kann mit kegelig gewölbten Federscheiben, sogenannten Tellerfedern, ein mit zunehmender Abflachung abnehmender Kraftanstieg und sogar ein Kraftabstieg erreicht werden.In most springs, the outer ones that keep the inner tensions unbalanced Forces or pairs of forces in the elastic area of the spring with that in the direction of these forces or pairs of forces lying path linearly from or to. After all, with conically curved spring washers, so-called Disc springs, an increase in force that decreases with increasing flattening and even a decrease in force can be achieved.

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 unmittelbar in Richtung der Bewegung wirken lassen kann. Insbesondere ist es in manchen Fällen erwünscht, daß diese Kraft während der Entspannung der Feder zuerst auf einem großen Teile der Bewegung verhältnismäßig klein bleibt und anschließend in einer engen Zone der Bewegung auf ein Vielfaches ansteigt. Dies ist z.B. der Fall bei Deckel-Hebevorrichtungen, 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 offengehalten 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 Tür stark ansteigt und die Tür auch ohne Schwung sicher ins Schloß drückt.There are now many cases where the springs exerted on moving parts in the direction of motion lying force must change during the movement so that one springs of known design cannot act directly in the direction of the movement. In particular, it is in some cases it is desirable that this force first act on a large part of the spring during the relaxation of the spring Movement remains relatively small and then moves on in a narrow zone increases many times. This is the case, for example, with lid lifting devices when the lid is through a spring force during lifting partially and should be completely relieved in a certain position, so that the lid can be easily lifted and is kept open automatically. Similar is the case with door closers where it is desirable that the Closing force is small over the entire closing path and only increases sharply when the door is almost closed and pushes the door securely into the lock even without swinging.

In derartigen Fällen sind bei Verwendung bisher 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 Tür zu wirken, auf ein an der Tür und am Türrahmen angelenktes und unter sich gelenkig verbundenes Hebelpaar wirken zu lassen. Derartige Mechanismen sehen aber oft unschön aus und erhöhen meistens den Platzbedarf und den Preis oder vermindern durch Reibung und Abnützung in manchen Fällen in unerwünschtem Maße die Arbeitsgenauigkeit der damit ausgerüsteten Vorrichtungen. In such cases, additional mechanisms are required when using previously known springs, which transform the spring force. For example, it is common for door closers to have a spring that emits a pure torque to the outside and would therefore be geometrically suitable to directly affect the To act pivot axis of the door, on a hinged to the door and the door frame and below to let the articulated pair of levers act. However, such mechanisms often look ugly and usually increase the space requirement and the price or decrease due to friction and wear in In some cases, the working accuracy of the devices equipped with it to an undesirable extent.

Es ist bereits eine Kippfeder in Form einer quer gewölbten, am Federende festgehaltenen und in einem Abstand vom Federende beim Kippen knikkenden Biegefeder bekannt, also eine Kippfeder, welche grundsätzlich bereits den erwünschten Verlauf der Federkraft während des Entspannungsvorgangs aufweist.It is already a toggle spring in the form of a transversely arched, held at the end of the spring and in at a distance from the end of the spring known bending spring kinking when tilting, i.e. a toggle spring, which basically already the desired course of the spring force during the relaxation process having.

Diese bekannte Feder ist aber an ihrer Knickstelle KippfederHowever, this known spring is toggle spring at its kink

Anmelder:Applicant:

Adolf Tschalär, Zürich (Schweiz)Adolf Tschalär, Zurich (Switzerland)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld und Dr. D. v. Bezold,Dr.-Ing. E. Sommerfeld and Dr. D. v. Bezold,

Patentanwälte, München 23, Dunantstr. 6Patent Attorneys, Munich 23, Dunantstr. 6th

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Adolf Tschalär, Zürich (Schweiz)Adolf Tschalär, Zurich (Switzerland)

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 2. Mai 1960 (5031)Claimed priority:
Switzerland of May 2, 1960 (5031)

nicht unterstützt, weshalb sie mit einem knackenden Geräusch kippt, wobei das Federmaterial übermäßig beansprucht wird. Ferner ist diese Feder an ihrem Ende derart eingespannt, daß sich ihr Querschnitt dort nicht abflachen kann, so daß die Knickstelle verhältnismäßig weit vom Federende entfernt ist, wodurch die Feder verhältnismäßig lang wird.not supported, which is why they are having a cracking Noise tips over, putting excessive stress on the spring material. Furthermore, this spring is on hers End clamped in such a way that their cross-section cannot flatten there, so that the kink is relatively far from the end of the spring, making the spring relatively long.

Die Erfindung geht aus von einer Kippfeder in Form einer quer gewölbten, am Federende festgehaltenen und in einem Abstand vom Federende beim Kippen knickenden Biegefeder.The invention is based on a toggle spring in the form of a transversely curved spring held at the end of the spring and at a distance from the end of the spring, when tilting, the bending spring kinks.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kippfeder an der Knickstelle über eine auf der konvexen Seite der Feder in der Nähe des Wölbungsscheitels befindliche Stütze gebogen wird.
Insbesondere ist die Erfindung für die Anwendung bei Klappdeckeln und bei Türschließern bestimmt.The invention is characterized in that the toggle spring is bent at the kink over a support located on the convex side of the spring in the vicinity of the apex of the arch.
In particular, the invention is intended for use in hinged lids and door closers.

Bei einer gemäß der Erfindung befestigten Feder kann die Knickstelle viel näher an die Befestigungsstelle herangerückt und dadurch an Federlänge gespart werden.In the case of a spring fastened according to the invention, the kink can be moved much closer to the fastening point, thereby saving the length of the spring will.

In der Zeichnung sind einige Beispiele für die Ausführung der erfindungsgemäßen Feder dargestellt. F i g. 1 zeigt den Querschnitt,
F i g. 2 den Längsschnitt bei gestreckter Form und Fig. 3 den Längsschnitt bei gebogener Form dieser Feder mit kreisbogenförmigem Querschnitt und eingespanntem einen Ende.In the drawing, some examples of the implementation of the spring according to the invention are shown. F i g. 1 shows the cross section,
F i g. 2 shows the longitudinal section with the elongated shape and FIG. 3 shows the longitudinal section with a curved shape of this spring with a circular arc-shaped cross section and one end clamped.

F i g. 4 zeigt den Querschnitt durch die Einspannstelle einer Feder mit wellenförmigem Querschnitt. Fig. 5 ist typisches Kraft-Weg-Diagramm für nach den F i g. 2 und 3 eingespannte und belastete Federn.F i g. 4 shows the cross section through the clamping point of a spring with an undulating cross section. FIG. 5 is a typical force-displacement diagram for according to FIGS. 2 and 3 clamped and loaded Feathers.

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F i g. 6 zeigt die Anwendung einer Feder nach F i g. 4 auf eine im Schnitt dargestellte Vorrichtung zum Entlasten und Offenhalten eines Klappdeckels, wie sie z. B. für Kehrichtehner u. dgl. in Frage kommt, undF i g. 6 shows the application of a spring according to FIG. 4 to a device shown in section to relieve and hold open a hinged lid, as it is, for. B. for garbage collectors and the like. In question comes, and

F i g. 7 die Ansicht in Richtung X einer Einzelheit dieser Vorrichtung.F i g. Figure 7 is a view in direction X of a detail of this device.

Fig. 8 ist ein horizontaler Schnitt durch einen Türschließer mit einer Feder nach Fig. 1.Fig. 8 is a horizontal section through a Door closer with a spring according to Fig. 1.

Soweit angegeben, bedeuten in allen Figuren α die Feder, b die Breite, c die Wölbungshöhe und d die Materialdicke der Feder. Günstige Verhältnisse hinsichtlich Ausnützung und Beanspruchung des Materials ergeben sich, wenn d zwischen 0,5 und 1 %, und c zwischen 10 und 20 % von b liegt. In den F i g. 1, 2, 3, 6 und 7 ist e die Befestigungsunterlage und / ein Niet, mit dem die Feder auf dieser Unterlage festgehalten ist. In den F i g. 4 und 8 sind g und g' Taschen, in denen die Federenden eingespannt sind. Die F i g. 2, 3 und 5 betreffen den einfachen Fall der an einem Ende eingespannten und durch eine Kraft am freien Ende belasteten geraden, stabförmigen Feder. Die Einspannung ist so, daß sich der gewölbte Querschnitt der Feder an der Einspannstelle bis zur flachen Form frei deformieren kann, wie dies in F i g. 3 veranschaulicht ist. s¹ ist der Biegungswinkel und K die äußere Kraft in Richtung der Bewegung ihres Angriffspunktes, die den Einspannkräften das Gleichgewicht hält. Das Verhältnis des Kraftmaximums zum nachfolgenden Kraftminimum in F i g. 5 nimmt mit dem Verhältnis der Wölbungshöhe c zur Breite b der Feder zu. Das in F i g. 5 gezeigte Verhältnis (ungefähr 5:1) entspricht einem mittleren erreichbaren Werte; es kann durch stärkere Wölbung der Feder bis etwa 10:1 gesteigert werden. In F i g. 6 und 7 ist h ein Bügel, der mit der Feder zusammen mittels des Niets / an der Scharnierlasche e des Deckels η aufgenietet ist. Dieser Bügel hat eine solche Form, daß der Querschnitt der Feder auch bei gestreckter Feder etwas abgeflacht ist; die dadurch bewirkte Vorspannung erhöht die Steilheit der Feder in gestreckter Stellung, so daß der in F i g. 6 gezeigte, etwa um 30° geöffnete Deckeln mit erhöhter Stabilität gehalten wird. Die Feder liegt mit ihrem freien Ende auf der Traverse i auf, welche die beiden den Schamierbolzen m tragenden Wangen der Scharnierstütze verbindet und mit dieser fest am Eimer I angebracht ist. Das Schließen des Deckels geschieht lediglich durch Daraufdrücken; nach Überschreiten des Kraftmaximums der Feder überwiegt das Deckelgewicht, so daß der Deckel ohne weiteres Drücken zugeht.As far as indicated, in all figures α denotes the spring, b the width, c the arch height and d the material thickness of the spring. Favorable conditions in terms of utilization and stress on the material result when d is between 0.5 and 1% and c between 10 and 20% of b . In the F i g. 1, 2, 3, 6 and 7, e is the mounting pad and / rivet, with which the spring is retained on this document. In the F i g. 4 and 8 are g and g ' pockets in which the spring ends are clamped. The F i g. 2, 3 and 5 relate to the simple case of the straight, rod-shaped spring clamped at one end and loaded by a force at the free end. The clamping is such that the arched cross section of the spring can freely deform at the clamping point to a flat shape, as shown in FIG. 3 is illustrated. s ¹ is the bending angle and K is the external force in the direction of the movement of its point of application, which keeps the clamping forces in balance. The ratio of the maximum force to the subsequent minimum force in FIG. 5 increases with the ratio of the arch height c to the width b of the spring. The in Fig. The ratio shown in FIG. 5 (approximately 5: 1) corresponds to an average achievable value; it can be increased by up to 10: 1 by increasing the curvature of the spring. In Fig. 6 and 7 h is a bracket which is riveted together with the spring by means of the rivet / on the hinge tab e of the cover η. This bracket has such a shape that the cross section of the spring is somewhat flattened even when the spring is stretched; the resulting bias increases the steepness of the spring in the extended position, so that the in F i g. 6 shown, about 30 ° open lid is held with increased stability. The spring rests with its free end on the cross member i , which connects the two cheeks of the hinge support carrying the hinge pin m and is firmly attached to the bucket I with this. The lid is closed by simply pressing it; after the maximum force of the spring has been exceeded, the weight of the cover predominates, so that the cover closes without further pressure.

Nach F i g. 8 ist die eine Tasche g in die in offener Stellung gezeichnete Tür t eingelassen; die andere Tasche g' ist mittels eines Bolzens q am Sockel ρ angelenkt, der seinerseits am Türgericht ν befestigt ist. ο ist die Schwenkachse der Tür und r der Radius des Kreisbogens, den der äußerste Auflagepunkt der Feder α in der Tasche g der Tür beschreibt. Die Anordnung ist so getroffen, daß sich die Feder während der ganzen Schließbewegung nur um etwa 3 % vom Radius r in der Tasche g verschiebt, so daß keine nennenswerte Reibung und Abnützung entstehen. Die Schraube u dient außer der Verankerung der Feder α in der Tasche g' zum Schwenken dieser Tasche um ihre Gelenkachse q zwecks Spannens oder Entspannens der Feder bei der Montage des Türschließers oder bei späterem Verziehen der Tür oder des Türgerichtes; mittels dieser Schraube kann das Maximum der Schließkraft leicht so gelegt werden, daß ein sicheres Schließen der Tür auch dann gewährleistet ist, wenn die Tür ohne Schwung, nur durch die Federkraft ins Schloß getrieben werden muß. Durch die beidseitige Einspannung der Feder ändert diese ihre Form annähernd symmetrisch; das Kraft-Weg-Diagramm ist aber ungefähr das gleiche wie für die Einspannung der Feder nach Fig. 2, wenn in F i g. 5 für s der Drehwinkel der Tür und für K das Drehmoment auf die Tür aufgetragen wird.According to FIG. 8 one pocket g is let into the door t drawn in the open position; the other pocket g ' is hinged by means of a bolt q to the base ρ , which in turn is attached to the door frame ν. ο is the pivot axis of the door and r is the radius of the arc that the outermost contact point of the spring α describes in pocket g of the door. The arrangement is such that the spring moves only about 3% of the radius r in the pocket g during the entire closing movement, so that there is no significant friction and wear. In addition to anchoring the spring α in the pocket g ', the screw u serves to pivot this pocket about its hinge axis q for the purpose of tensioning or relaxing the spring during assembly of the door closer or when the door or door judge is later warped; by means of this screw, the maximum of the closing force can easily be set so that a safe closing of the door is guaranteed even if the door has to be driven into the lock without swing, only by the spring force. Because the spring is clamped on both sides, it changes its shape approximately symmetrically; however, the force-displacement diagram is roughly the same as for the clamping of the spring according to FIG. 2, if in FIG. 5 for s the angle of rotation of the door and for K the torque is applied to the door.

Als weitere Anwendungsgebiete für die ernndungsgemäße Feder kommen z. B. Ventile und elektrische Kontakte in Frage, wo bei geringer Bewegungskraft eine große Haltekraft in geschlossener Stellung erwünscht ist.As further areas of application for the intended Spring come z. B. Valves and electrical contacts in question, where with low motive force a large holding force in the closed position is desired.

Claims

Patent claims:

1. Toggle spring in the form of a transversely arched, held at the spring end and at a distance spiral spring kinking from the spring end when tilting, especially for hinged covers and for door closers, characterized in that it is bent at the kink over a support (e) located on the convex side of the spring in the vicinity of the apex of the arch.

2. Spring according to claim 1, characterized in that the support (e) is designed as a straight edge extending transversely to the spring (α).

3. Spring according to claim 1, characterized in that it is reduced by reducing their original curvature near the kink is biased (Fig. 7).

4. Spring according to one of the preceding claims, characterized in that it is through a rivet (/) is held in the apex of the arch.

5. Spring according to one of the preceding claims, characterized in that it is through one on the convex side in the apex of the arch and on the concave side on the two side edges adjacent frame (g, A) is held.

Considered publications:
German Patent No. 937 446;
French Patent No. 989,946;
ZVDJ, Vol. 96 (1954). Issue 6, pp. 179 to 182.

1 sheet of drawings