DE1286816B

DE1286816B - Feather made of zigzag arranged feather strips

Info

Publication number: DE1286816B
Application number: DE1965L0050350
Authority: DE
Inventors: Wallerstein Jun Leon
Original assignee: Lord Corp
Current assignee: Lord Corp
Priority date: 1964-03-31
Filing date: 1965-05-30
Publication date: 1969-01-09
Also published as: GB1088865A

Description

Die Erfindung betrifft eine Feder, bestehend aus einem Paket von zickzackförmig parallel zueinander angeordneten und gleitend aneinander anliegenden Federstreifen, dessen Endstreifen in einem Rahmen zwischen gegeneinander abzufedernden parallelen Gliedern eingespannt sind, derart, daß die Federstreifen in ihrer Längsrichtung abwechselnd auf Zug und auf Druck beanspruchbar sind.The invention relates to a spring consisting of a package of zigzag shape spring strips arranged parallel to one another and sliding against one another, its end strips in a frame between parallel to each other to be cushioned Links are clamped in such a way that the spring strips in their longitudinal direction are alternately subject to tension and compression.

Derartige Federn sind bekannt (britische Patentschrift 187 509). Dabei besteht die Feder aus einem einzigen ziehharmonikaartig gebogenen Federband. Solche bekannten Federn haben in der Praxis in der Zug-Druck-Richtung eine Steifigkeit, die 25 bis 50 110 niedriger liegt als der theoretisch errechnete Wert. Obwohl bei dieser Feder die einzelnen Federstreifen im wesentlichen dicht- aneinander anliegen, so daß ein Ausknicken nicht auftreten kann, ergab sich bei näherer Betrachtung, daß sich die Federstreifen an den Knickstellen unter Belastung leicht einrollen. Dieses sehr geringfügige Einrollen reicht aber aus, um die Feder wesentlich weicher, als theoretisch errechnet, zu machen.Such springs are known (British Patent 187 509). Included the spring consists of a single spring band bent like an accordion. Such known springs have in practice a stiffness in the tension-compression direction, which is 25 to 50 110 lower than the theoretically calculated value. Although at of this spring the individual spring strips lie essentially close to one another, so that buckling cannot occur, it turned out on closer inspection, that the spring strips curl up slightly under load at the kinks. This very slight curling is enough to make the spring much softer, than theoretically calculated to make.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Einrollen zu verhindern und die Federsteifigkeit in Längsrichtung der Federstreifen zu erhöhen.The invention is based on the object of such curling prevent and increase the spring stiffness in the longitudinal direction of the spring strips.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Federstreifen an ihren Enden wechselweise haftend verbunden sind. Durch die Haftverbindung zwischen den einzelnen Federstreifen ergibt sich an deren Enden wegen der Verbindung der Federstreifen auf einem größeren Querschnitt ein erhöhtes Widerstandsmoment, durch das das Einrollen an den Enden der Federstreifen verhindert und die Federsteifigkeit in Längsrichtung erhöht wird. Die Gesamtsteifigkeit der Feder kann damit praktisch auf den theoretischen Wert gebracht werden.This is achieved according to the invention in that the spring strips are alternately adhesively connected at their ends. The adhesive bond between the individual spring strips results at their ends because of the connection of the Spring strips on a larger cross-section have an increased section modulus that prevents curling at the ends of the spring strips and the spring stiffness is increased in the longitudinal direction. The overall stiffness of the spring can be practical be brought to the theoretical value.

Man kann die Haftverbindung bei einer aus einem einzigen Federband ziehharmonikaartig gebogenen Feder jeweils an der Innenseite der Knickkante zwischen zwei benachbarten Federstreifen anwenden. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet sich aber darin, daß das Paket aus einzelnen getrennten Federstreifen besteht. Hier wird die Feder also aus einzelnen Federstreifen zusammengesetzt, die nur durch die erfindungsgemäß vorgesehene Haftverbindung miteinander verbunden sind. Damit läßt sich die Feder einfacher herstellen.One can create the adhesive connection with one from a single spring band accordion-like bent spring on the inside of the kink between use two adjacent spring strips. A particularly preferred embodiment but the invention is characterized in that the package consists of individual separate Consists of spring strips. Here the spring is put together from individual spring strips, which are connected to one another only by the adhesive connection provided according to the invention are. The spring can thus be manufactured more easily.

Für die Verbindung der Federstreifen miteinander können alle denkbaren Haftverbindungen verwendet werden. Besonders geeignet ist eine Schweiß- oder Lötverbindung.For the connection of the spring strips to one another, all can be conceivable Adhesive compounds are used. A welded or soldered connection is particularly suitable.

Durch die schweizerische Patentschrift 30 348 ist zwar eine Feder bekannt, bei der die einzelnen Federelemente an ihren Enden wechselweise miteinander verbunden sind. Hierbei handelt es sich um eine Rohrfeder aus einzelnen ineinandergesteckten Hülsen, die auf Drehung beansprucht werden sollen. Es ist nicht ersichtlich, ob hierbei für die Verbindung der Federhülsen eine Haftverbindung oder eine andersgeartete Verbindung, beispielsweise eine Schraubverbindung, vorgesehen ist. Abgesehen davon läßt sich eine Rohrfeder nur durch eine wechselweise Verbindung der Federhülsen an ihren Enden herstellen. Bei dieser bekannten Feder handelt es sich aber nicht um eine in Längsrichtung der Federstreifen beanspruchte Zickzackfeder, an deren Knickstellen ein Einrollen auftritt, so daß gegenüber dieser bekannten Feder der Erfindung eine andere Aufgabe zugrunde liegt.By the Swiss patent specification 30 348 is a spring known, in which the individual spring elements alternately with one another at their ends are connected. This is a Bourdon tube made of individual nested ones Sleeves that are to be subjected to rotation. It is not clear whether here an adhesive connection or a different type of connection for the connection of the spring sleeves Connection, for example a screw connection, is provided. Apart from this A Bourdon tube can only be opened by alternately connecting the spring sleeves manufacture at their ends. However, this is not the case with this known spring around a stressed in the longitudinal direction of the spring strip zigzag spring, on whose Kinks a curling occurs, so that compared to this known spring Invention another object is based.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben.Embodiments of the invention are described below with reference to the Drawing described.

F i g. 1 ist eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Feder; F i g. 2 ist eine Teilseitenansicht dieser Feder; F i g. 3 ist eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung der Verbindung der Federstreifen miteinander; F i g. 4, 5 und 6 sind schematische Ansichten zur Anwendung verschiedener Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Feder; F i g. 7 ist eine schematische Ansicht, die das Verhalten benachbarter Federstreifen bei Belastung veranschaulicht; F i g. 8 ist eine Seitenansicht einer Drehfeder, die bogenförmige, in Umfangsrichtung verlaufende Federstreifen aufweist.F i g. 1 is a top plan view of one embodiment of a spring; F i g. Fig. 2 is a partial side view of this spring; F i g. 3 is a schematic View to illustrate the connection of the spring strips to one another; F i G. 4, 5 and 6 are schematic views for using various embodiments the spring according to the invention; F i g. 7 is a schematic view showing the behavior illustrates adjacent spring strips under load; F i g. 8 is a side view a torsion spring, the arcuate, circumferentially extending spring strips having.

In der Anordnung nach F i g. 1 weist die Feder eine Halterung mit einem Sockel l und einem Gehäuse 2 auf, das aus parallelen Wänden 3 und 4 besteht, die durch Verbindungswände 5 und 6 miteinander verbunden sind. Innerhalb des Gehäuses befindet sich eine Anordnung, die aus einer an der Wand 3 befestigten Platte 7 und einer an der Innenfläche der Wand 4 gleitend anliegenden Platte 8 besteht. Die Belastung wird auf die Platte 8 ausgeübt und auf die Halterung über-eine Reihe von Federstreifen 9 aus Federblech, wie z. B. Stahlblech u. dgl., übertragen, wobei benachbarte Federstreifen abwechselnd auf Zug und auf Druck beansprucht werden. Der Abstand zwischen den Platten 7 und 8 ist nahezu gleich der Summe der- Stärke der einzelnen Federstreifen 9, so daß die einzelnen Streifen nicht knicken können, da sie sich in Flächenanlage aneinander befinden. Die Feder kann durch Falten eines fortlaufenden Bandes quer zu seiner Längsrichtung hergestellt werden, wobei die Federstreifen an der Innenseite der Knickkanten zusätzlich verschweißt oder verlötet werden. Sie kann auch dadurch hergestellt werden, daß die einzelnen Federstreifen Seite an Seite angeordnet werden und ihre Ränder abwechselnd an jedem Ende durch mit 11 bezeichnete Schweißungen oder Lötungen aneinander befestigt werden. In F i g. 3 sind die einzelnen Federstreifen auseinandergespreizt dargestellt, um einen Zugang zu den zu verlötenden oder zu verschweißenden aneinanderliegenden Rändern der Federstreifen zu schaffen. Wenn die Federstreifen zwischen den Platten 7 und 8- eingesetzt sind, liegen sie flach aneinander.In the arrangement according to FIG. 1, the spring has a holder a base l and a housing 2, which consists of parallel walls 3 and 4, which are connected to one another by connecting walls 5 and 6. Inside the case there is an arrangement consisting of a plate 7 and attached to the wall 3 a plate 8 slidably resting against the inner surface of the wall 4. The load is applied to the plate 8 and to the bracket via a series of spring strips 9 made of spring steel, such as. B. sheet steel and the like., Transferred, with adjacent spring strips are alternately subjected to tension and compression. The distance between the plates 7 and 8 is almost equal to the sum of the strength of the individual spring strips 9, see above that the individual strips can not kink, because they are in contact with each other are located. The spring can be opened by folding a continuous ribbon across it Be made lengthways, with the spring strips on the inside of the Kink edges are additionally welded or soldered. It can also be produced by it be that the individual spring strips are arranged side by side and their Edges alternate at each end by welds or soldering indicated by 11 be attached to each other. In Fig. 3 the individual spring strips are spread apart shown to provide access to the adjacent to be soldered or welded To create edges of the feather strips. When the spring strips between the panels 7 and 8- are inserted, they lie flat against each other.

Wenn das in F i g. 3 dargestellte gefaltete Band in Richtung des Pfeils 12 belastet wird, wird der Streifen 13 auf Zug beansprucht, während der Streifen 14 auf Druck beansprucht wird. Dieses System der abwechselnden Zug- und Druckbelastung wiederholt sich über die gesamte Länge des Bandes. Wenn die Federstreifen auseinandergespreizt wären, wie in F i g. 3 dargestellt, würden die druckbelasteten Streifen 14 knicken, was zu Überbeanspruchungen führen könnte, wodurch die Belastbarkeit eingeschränkt wäre. Wenn sich jedoch die einzelnen Federstreifen im wesentlichen in Flächenanlage aneinander befinden, wie in den F i g.1 und 2 dargestellt, ist ein Knicken nicht möglich, und die Verteilung der Belastungskräfte ist über das gesamte Band gleichmäßig. An den gelöteten oder geschweißten Verbindungsstellen tritt eine Scherbeanspruchung auf, aber die Löt- oder Schweißverbindungen können so stark ausgebildet werden, daß die Scherbelastung ausgehalten wird.If the in Fig. 3 shown folded tape in the direction of the arrow 12 is loaded, the strip 13 is subjected to tensile stress, while the strip 14 is subject to pressure. This system of alternating tensile and compressive loads repeats itself over the entire length of the band. When the spring strips spread apart would be, as in FIG. 3 shown, the compression-loaded strips 14 would buckle, which could lead to overuse, which limits the resilience were. If, however, the individual spring strips are essentially in flat contact are together, as shown in FIGS. 1 and 2, there is no kinking possible, and the distribution of the loading forces is uniform over the entire belt. On the soldered or welded Liaison occurs Shear stress, but the soldered or welded joints can be so strong that the shear stress is withstood.

In F i g. 7 ist eine Anordnung dargestellt, bei der zwei benachbarte Federstreifen 15 und 16 an ihren aneinander anliegenden oberen Enden 17 durch eine Haftverbindung miteinander verbunden sind. Das untere Ende des Federstreifens 16 ist an einer feststehenden Halterung 18 befestigt, und das untere Ende des Federstreifens 15 sei durch eine durch den Pfeil 19 angedeutete Kraft belastet. Es sei angenommen, daß sich die in F i g. 7 dargestellte Anordnung nach rechts in der gleichen Weise fortsetzt wie die in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Feder. Wenn die Haftverbindung am oberen Rand 17 nicht vorhanden wäre, würden die einzelnen Federstreifen sich trotz ihrer Anlage aneinander unter der Einwirkung der Kraft 19 an ihren Enden geringfügig einrollen, wie es in F i g. 7 bei 20 übertrieben in gestrichelten Linien angedeutet ist. Die Haftverbindung verhindert jedoch dieses Einrollen. Die Belastungskraft 19 bewirkt gleichzeitig eine Erhöhung des Anlagedrucks zwischen den einzelnen Federstreifen, wodurch sich eine Reibungsdämpfung der Feder bei einer Relativbewegung der Federstreifen zueinander ergibt.In Fig. 7 shows an arrangement in which two adjacent Spring strips 15 and 16 at their abutting upper ends 17 by a Adhesive connection are connected to each other. The lower end of the spring strip 16 is attached to a fixed bracket 18, and the lower end of the spring strip 15 is loaded by a force indicated by the arrow 19. Suppose that the in F i g. 7 shown arrangement to the right in the same way continues like that in Figs. 1 to 3 illustrated spring. When the adhesive bond were not present at the upper edge 17, the individual spring strips would be despite their abutment against each other under the action of the force 19 at their ends slightly roll up as shown in FIG. 7 indicated at 20 exaggerated in dashed lines is. However, the adhesive connection prevents this curling. The load force 19 simultaneously causes an increase in the contact pressure between the individual spring strips, whereby there is a friction damping of the spring in the event of a relative movement of the spring strips results in relation to each other.

Der von der Anordnung beanspruchte Raum wird durch die Länge und Breite der einzelnen Federstreifen und die Summe der Stärken dieser Streifen bestimmt. Hinsichtlich der Federkraft hat die Anordnung jedoch die effektive Steifigkeit eines Streifens mit einer Länge, die der Summe der Längen der einzelnen Streifen gleich ist. Beispielsweise würde das Arbeitselement der Feder, d. h. das zwischen den Platten 7 und 8 angeordnete Band, bei 100 Streifen eines hochfesten Stahls, die je 0,25 mm stark, 25 mm lang und 25 mm breit sind, einen Raum von 25 mm X 25 mm X 25 mm einnehmen. Unter einer Belastung von 454 kg würde die Platte 8 sich in senkrechter Richtung um 8 mm bewegen. Dies würde der Durchfederung eines Stahlstreifens entsprechen, der 2,5 m lang, 25 mm breit und 0,25 mm stark ist und an seinem oberen Ende befestigt ist und an seinem unteren Ende ein Gewicht von 454 kg trägt. Dieses Beispiel soll jedoch die erfindungsgemäßen Federn nicht auf große Belastungen beschränken. Die Federn können für leichtere und auch für sehr viel schwerere Belastungen verwendet werden. Beispielsweise könnte eine Feder, die 18,1 kg trägt und um 6,3 mm durchfedert, mit 140 Federstreifen ausgebildet sein, die je 6,3 mm breit, 12,7 mm lang und 0,038 mm stark sind, und der das Arbeitselement enthaltende Quader würde die Abmessungen 6,3 mm X 12,7 mm X 5,43 mm haben. Mit stärkeren und breiteren Federstreifen können für Eisenbahngüterwagen geeignete Federn hergestellt werden, die nur einen Bruchteil des Platzes beanspruchen, der für Schraubenfedern erforderlich ist.The space required by the arrangement is determined by the length and width of the individual spring strips and the sum of the strengths of these strips. In terms of spring force, however, the arrangement has the effective rigidity of a Strip with a length equal to the sum of the lengths of the individual strips is. For example, the working element of the spring, i.e. H. that between the plates 7 and 8 arranged band, with 100 strips of high strength steel, each 0.25 mm thick, 25 mm long and 25 mm wide, a space of 25 mm X 25 mm X 25 mm take in. Under a load of 454 kg, the plate 8 would become more vertical Move direction 8 mm. This would correspond to the deflection of a steel strip, which is 2.5 m long, 25 mm wide and 0.25 mm thick and attached to its upper end and carries a weight of 454 kg at its lower end. This example is supposed to however, do not limit the springs according to the invention to large loads. the Springs can be used for lighter and also for much heavier loads will. For example, a spring that carries 18.1 kg and deflects 6.3 mm be formed with 140 spring strips, each 6.3 mm wide, 12.7 mm long and 0.038 mm thick, and the cuboid containing the work item would have the dimensions 6.3mm X 12.7mm X 5.43mm. With stronger and wider spring strips you can springs suitable for rail freight wagons can be produced with only a fraction take up the space required for coil springs.

Wenn die in F i g. 1 dargestellte Feder in Querrichtung oder in Richtung des Pfeils 22 auf Scherung belastet wird, ist das Arbeitselement der Feder etwas weicher, und die Kräfteverteilung ist weniger gleichmäßig. Demzufolge ist es wünschenswert, daß die Hauptbelastung der Feder möglichst als Zug- und Druckbelastung der Federstreifen ausgeübt wird. Indessen hält die Feder auch eine erhebliche Querbelastung aus.If the in F i g. 1 shown spring in the transverse direction or in the direction of arrow 22 is loaded in shear, the working element of the spring is something softer, and the distribution of forces is less even. It is therefore desirable that the main load on the spring as possible as tensile and compressive loads on the spring strips is exercised. Meanwhile, the spring also withstands a considerable transverse load.

In der senkrecht zu den Federstreifen verlaufenden, durch den Pfeil 23 angedeuteten Richtung ist die Feder naturgemäß nicht zusammendrückbar, weil die einzelnen Federstreifen sich in Flächenanlage aneinander befinden. In the direction indicated by the arrow 23 running perpendicular to the spring strips, the spring is naturally not compressible because the individual spring strips are in surface contact with one another.

Die F i g. 4, 5 und 6 zeigen einige Anordnungen für die vorteilhafte Anwendung der Eigenschaften der erfindungsgemäßen Feder.The F i g. 4, 5 and 6 show some arrangements for the advantageous Application of the properties of the spring according to the invention.

Nach F i g. 4 sind zwei Federelemente je mit einem Ende an feststehenden Halterungen 24 bzw. 25 befestigt und in der Mitte mit einem gemeinsamen, die Federbelastung tragenden Teil 26 verbunden. Nach F i g. 5 ist jeweils ein Ende von drei Federn 27, 28 und 29 mit dem Querteil 30 bzw. entgegengesetzten Seiten des Längsteils eines T-förmigen Gliedes 32 verbunden. Das andere Ende der Feder 27 ist mit einer feststehenden Halterung 33 verbunden. Die anderen Enden der Federn 28 und 29 sind je mit einem die Federbelastung tragenden gabelförmigen Teil 34 verbunden. Nach F i g. 6 sind zwei Federn 35 und 36 je mit in einem Winkel zueinander angeordneten Seiten 37 bzw. 38 eines feststehenden Halterungsteils verbunden. Die feststehende Halterung weist eine Winkelführung 39 auf, an der ein mit den anderen Enden der Federn 35 und 36 verbundenes Teil 40 entlanggleitet. Die Anordnungen der F i g. 4, 5 und 6 sind schematisch dargestellt und dienen der Veranschaulichung der Vielfalt der möglichen Anordnungen zum Erzielen beliebiger Kombinationen von Federwirkungen.According to FIG. 4, two spring elements are each fastened at one end to fixed brackets 24 and 25 and connected in the middle to a common part 26 that carries the spring load. According to FIG. 5, one end of each of three springs 27, 28 and 29 is connected to the transverse part 30 or opposite sides of the longitudinal part of a T-shaped member 32. The other end of the spring 27 is connected to a fixed holder 33. The other ends of the springs 28 and 29 are each connected to a fork-shaped part 34 carrying the spring load. According to FIG. 6, two springs 35 and 36 are each connected to sides 37 and 38, respectively, of a stationary mounting part which are arranged at an angle to one another. The fixed bracket has an angle guide 39 along which a part 40 connected to the other ends of the springs 35 and 36 slides. The arrangements of FIG. 4, 5 and 6 are shown schematically and serve to illustrate the variety of possible arrangements for achieving any combination of spring effects.

In F i g. 8 sind zwei Federelemente 59, 59 a dargestellt, die je aus einander berührenden Federstreifen bestehen, die den radialen Raum zwischen runden Gliedern 60, 61 ausfüllen. Die einzelnen Federstreifen sind durch Zickzackschweißungen 62 in Reihe miteinander verbunden, so daß die Belastung der einzelnen Federstreifen durch Drehkräfte abwechselnd auf Zug und Druck erfolgt und eine in der Drehung weiche Feder gebildet wird. Radialen Belastungen gegenüber ist die Feder naturgemäß starr.In Fig. 8, two spring elements 59, 59 a are shown, each consisting of contacting spring strips that fill the radial space between round members 60, 61. The individual spring strips are connected to one another in series by zigzag welds 62, so that the loading of the individual spring strips by torsional forces takes place alternately in tension and compression and a spring which is soft in rotation is formed. The spring is naturally rigid in relation to radial loads.

Bei allen beschriebenen Federn sind die einzelnen Federstreifen einer längsgerichteten direkten Beanspruchung (Zug oder Druck) unterworfen, so daß die Belastungskräfte gleichmäßig verteilt sind, und stützen sich seitlich gegeneinander ab, so daß ein Knicken verhindert wird. Die Berührung oder die Anlage zwischen benachbarten Elementen gestattet eine Schmierung durch Kapillarwirkung, um ein Festfressen, einen Abrieb oder eine Abnutzung infolge der relativen Bewegung zwischen den benachbarten Federstreifen zu verhindern.In all the springs described, the individual spring strips are one longitudinal direct stress (tension or compression) subjected, so that the Load forces are evenly distributed, and are laterally supported against each other so that kinking is prevented. The contact or attachment between neighboring ones Elements allows lubrication by capillary action to avoid seizure Abrasion or wear due to the relative movement between the adjacent ones To prevent spring stripes.

Claims

Claims: 1. Spring, consisting of a package of zigzag parallel to each other and slidingly adjacent spring strips, the end strips of which are clamped in a frame between mutually cushioned parallel members, such that the spring strips are alternately tensile and compressible in their longitudinal direction , characterized in that the spring strips (9) are alternately adhesively connected at their ends. 2. Spring according to claim 1, characterized in that the package consists of individual, separate spring strips (9). 3. Spring according to claim 1, characterized in that the adhesive connection (11) is a welded or soldered connection.