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Die Erfindung bezieht sich auf eine feinmechanische Anordnung zur
verdrehbaren und verschwenkbaren Verbindung zweier rohrförmiger Bauteile, die eine
gemeinsame Achse aufweisen und die über segmentförmige Teile miteinander verbunden
sind, wobei einer dieser Teile mit dem einen rohrförmigen Element und ein anderer
Teil mit dem anderen rohrförmigen Element verbunden ist und wobei die Verbindung
über zwei um 90° versetzte Blattfederanordnungen erfolgt.
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Es sind bereits feinmechanische Anordnungen dieser Art bekannt, die
über radial angeordnete Flachfedern miteinander derart verbunden sind, daß die rohrförmigen
Bauteile durch Verbiegen der Federn in bestimmtem Maße relativ zueinander verdrehbar
sind. Dabei besitzt jeder rohrförmige Bauteil ein inneres, gewölbtes Glied, das
starr damit verbunden ist und das in axialer Richtung in den anderen rohrförmigen
Bauteil hineinragt sowie mit diesem nachgiebig über diametral angeordnete Flachfedern
in Verbindung steht. Bei einer derartigen feinmechanischen Anordnung ergibt sich
eine verhältnismäßig geringe Winkelbewegung (a) der rohrförmigen Bauteile gegeneinander.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine feinmechanische Anordnung zu schaffen,
bei der eine größere Winkelbewegung (2 a) erzielt werden kann, ohne daß eine unerwünschte
Verschiebung des Drehmittelpunktes auf Grund der Federauslenkung auftritt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein dritter
segmentförmiger Bauteil vorgesehen ist, der mit den beiden mit den rohrförmigen
Elementen verbundenen segmentförmigen Bauteilen über die beiden blattförmigen federnden
Anordnungen verbunden ist, wobei die beiden blattförmigen Federanordnungen jeweils
aus einem rechteckförmigen Streifen Federmaterial bestehen, der in der Mitte eine
geschlossene und an den beiden Enden jeweils eine offene Aussparung aufweist, .in
die ein Steg der anderen Federanordnung über einen Schlitz eingesetzt ist, und daß
der segmentförmige Bauteil von den rohrförmigen Elementen im Abstand angeordnet
ist und die segmentförmigen Bauteile mit den rohrförmigen Elementen fest verbunden
sind.
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Nach einer speziellen Ausführungsform der Erfindung weist der segmentförmige
Bauteil die Form eines rohrförmigen Segmentes auf, das durch axial verlaufende Kanten
begrenzt ist, und die inneren, rohrförmigen Bauteile sind durch axial verlaufende
Kanten begrenzt, welche einen größeren Winkel als 90° einschließen. Vorzugsweise
sind hierbei die entgegengesetzten Enden der federnden Anordnungen in radiale Schlitze
eingesetzt, die in den segmentförmigen Bauteilen vorgesehen sind.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der feinmechanischen Anordnung
sind die segmentförmigen Bauteile nur über Flachfedern miteinander verbunden; die
mögliche Relativdrehung der rohrförmigen Bauteile gegeneinander wird deshalb im
Vergleich zu den bereits vorgeschlagenen Anordnungen wesentlich erhöht und im speziellen
Falle der dargestellten Ausführungsform verdoppelt, ohne daß irgendwelche Nachteile
für die feinmechanische Anordnung gemäß der Erfindung in Kauf genommen werden müßten.
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Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung an
Hand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht
eines rechteckförmigen Flachfederelementes, F i g. 2 eine perspektivische Seitenansicht
eines Quadranten ohne Öffnung, F i g. 3 eine perspektivische Seitenansicht eines
Quadranten mit einer großen, in axialer Richtung verlaufenden Öffnung, F i g. 4
eine perspektivische Seitenansicht eines äußeren rohrförmigen Elementes, F i g.
5 eine perspektivische Seitenansicht (teilweise herausgebrochen) eines rohrförmigen
Elementes, das aus vier Quadranten und zwei gekreuzten Federelementen besteht, welche
zwischen den axialen Rändern der Quadranten aufgenommen werden, F i g. 6 eine Seitenansicht
des zusammengebauten Elementes nach F i g. 5 im Schnitt, nachdem der äußere Durchmesser
oben zwischen den Schlitzen verringert worden ist, F i g. 7 eine Seitenansicht eines
rohrförmigen Elementes im Schnitt, das aus dem inneren rohrförmigen Element nach
F i g. 6 und dem äußeren Element nach F i g. 4 besteht, F i g. 8 eine Seitenansicht
einer verdrehbaren und verschwenkbaren Verbindungsanordnung im Schnitt, nachdem
die Enden bei dem Element nach F i g. 7 abgeschnitten sind und ein Schnitt durch
den Mittelpunkt vorgenommen ist, so daß ein Ende relativ zum anderen verdreht werden
kann, und F i g. 9 eine Stirnansicht der Anordnung nach F i g. B.
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In den F i g. 1 bis 3 und 5 sind zwei Flachfedern 21, zwei Hülsenquadranten
23 und zwei mit Schlitzen versehene Quadranten 24 in der in F i g. 5 gezeigten Weise
zusammengebaut, so daß ein rohrförmiges Element entsteht. Eine Feder 21 wird durch
die Öffnung 25 in die andere rechteckige, D-förmige Feder 21 eingeführt, und die
Kreuzelemente 27 und 28 sind senkrecht zu den Kreuzelementen 29 und 31 der rechteckigen
D-förmigen Feder 21 angeordnet, so daß zwei Paare von gekreuzten Flachfedern entstehen.
Die Federn 21 besitzen an jedem Ende ihrer Kreuzelemente Ansätze 33 und 35; und
die Teile 37 zwischen jedem Ende der gekreuzten Elemente 29 und 31 stellen ebenfalls
Ansätze dar.
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Die Quadranten 23 sind massiv ausgeführt, während die Quadranten 24
in axialer Richtung verlaufende Öffnungen 39 aufweisen, die sich in Längsrichtung
bis in die Nähe der Enden der Quadranten 24 erstrecken und in der Anordnung einander
gegenüberliegen. Diese Öffnungen 39 bilden Schlitze, die eine begrenzte Verdrehung
bzw. Verschwenkung der gekreuzten Flachfedern ermöglichen.
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Nach F i g. 5 werden die Enden und Ansätze der Flachfedern 21 und
22 zwischen den axialen Rändern der Quadranten angeordnet. In F i g. 6 ist das rohrförmige
Element dargestellt. Es weist halbkreisförmige Rippenteile 43 und 44 zwischen den
axialen Öffnungen 39 auf, und die beiden flachen, gekreuzten Federelemente 21 und
22 verlaufen in radialer Richtung zwischen diesen Rippen 43 und 44. Die Enden der
Öffnungen 39 sind etwas außerhalb des radialen Teiles der Kreuzelemente der Federn
21 vorgesehen. Der obere Rippenteil 43 ist so bearbeitet, daß er eine äußere Oberfläche
45 mit verringertem Durchmesser besitzt. Diese Oberfläche steht über jedes Ende
der Schlitze 39 vor. Die übrige Oberfläche 48 des Rippenteiles 44 behält den ursprünglichen
Durchmesser bei und dient als Befestigungsfläche.
Die Federelemente
21 oder wenigstens die Enden der Kreuzelemente 27 und 28 und deren Vorsprünge 33,
35 und 37 werden mit einem dünnen Überzug aus Bindematerial versehen. Die Quadranten
23 und 24 oder wenigstens deren axialen Randteile erhalten ebenfalls einen Überzug.
Für die Herstellung des Überzuges kann eine Elektroplattierung verwendet werden.
Das Bindemittel hängt von dem Material ab, aus dem die Quadranten 23 und
24 und die Federelemente 21 hergestellt sind. Sind die Quadranten aus Messing oder
Bronze, wird ein dünner Überzug in Form eines Lötmittels mit niedrigem Schmelzpunkt
aufgebracht. Bestehen die Quadranten aus Stahl, werden Metalle mit niedrigem Schmelzpunkt
an den Bindeflächen aufgebracht, oder diese Flächen erhalten einen dünnen Überzug
aus Lötmaterial.
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Nach der Fertigstellung des rohrförmigen Elementes wird wenigstens
die Befestigungsfläche 48 mit einem Überzug versehen.
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Die innere Oberfläche eines rohrförmigen Elementes 53 (F i
g. 4) wird ebenfalls mit Überzug versehen, und das Element 53 wird über dem rohrförmigen
Element angeordnet, so daß dieses umschlossen wird und die in F i g. 7 dargestellte
Anordnung entsteht. Dann wird die Befestigungsfläche 48 mit dem äußeren Element
53 verbunden, die Enden des rohrförmigen Elementes werden in einer Ebene innerhalb
der Enden der Öffnungen 39 längs einer Linie X-X entfernt, so daß innere
viertelkreisförmige Gebilde entstehen. Im Anschluß daran wird ein radialer Schnitt
durch die Hülse 53 längs der Linien Y-Y in der Mitte der Oberfläche 45 mit
verringertem Durchmesser geführt, die in radialer Richtung von der inneren Fläche
des Elementes 53 versetzt ist. Ein weiterer Schnitt erfolgt nach der Linie Z-Z am
unteren Ende durch das Element 53 und die Rippe 44.
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In den F i g. 8 und 9 ist die vollständige feinmechanische Anordnung
gemäß der Erfindung gezeigt; nach Durchführung der vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte
werden zwei äußere Hülsen oder rohrförmige Elemente 61 und 62 und drei gewölbte
viertelkreisförmige innere Bauteile 63, 64 und 65 erhalten, die Anordnung weist
eine gemeinsame Achse bzw. Mittellinie 30 auf. Die in axialer Richtung aufeinander
ausgerichteten äußeren Elemente 61 und 62 sind in axialer Richtung gegeneinander
verschoben und an der Umfangsöffnung 67 und der voll ausgeschnittenen Öffnung 68
voneinander getrennt. Die Öffnung 68 wird durch einen radialen Schnitt gebildet,
während die inneren segmentförmigen Bauteile ; 64 und 65 durch den
radialen Schnitt und den Schnitt an beiden Enden der axialen Öffnungen 39 entstehen.
Der Bauteil 63 wird durch die Endschnitte und die Fläche 45 mit verringertem
Durchmesser begrenzt. Das linke rohrförmige Element 61 ist mit der Fläche ;
48 des linken segmentförmigen Bauteiles 64 befestigt. Das rechte rohrförmige
Element 62 ist in ähnlicher Weise mit der Fläche 48 des rechten Bauteiles
65 befestigt. Die Lücke zwischen den entsprechenden benachbarten Kanten der segmentförmigen
Bauteile 63, t 64 und 65 beträgt vorzugsweise 60°, kann aber zwischen 15
und 85° betragen. Die benachbarten, in axialer Richtung verlaufenden Kanten der
Bauteile 63, 64 und 65 ergeben eine Begrenzung für die Auslenkung
der Federn und die Relativdrehung der Elemente 61 und 62.
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Die segmentförmigen Bauteile 64 und 65 sind mit den linken und rechten
rohrförmigen Elementen 61 und 62 verbunden, während der segmentförmige Bauteil 63
einen kleineren Durchmesser als die Elemente 61 und 62 besitzt. Die
Federn 21 und 22 sind zwischen den Enden des Rippenteiles so angeordnet,
daß eine Befestigung auch bei sehr hohen Biegekräften aufrechterhalten bleibt und
daß eine axiale Relativbewegung oder ein Kippen zwischen den linken und rechten
rohrförmigen Elementen 61 und 62 verhindert wird. Die paarweise gekreuzten Federn
27, 29 und 28, 31 ergeben eine Drehachse in der Nähe der Schnittlinie mit
den Federn und stehen von den inneren oder oberen Flächen der segmentförmigen Bauteile
64 und 65 bis zum Bauteil 63 vor.
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Die Wirkungsweise einer Anordnung nach den F i g. 8 und 9 als Drehanordnung
ergibt sich aus vorstehender Beschreibung. So ist in Verbindung mit F i g. 8 ein
Instrumentenzeiger, ein Flügelventil oder eine entsprechende Vorrichtung, die gelagert
ist und eine begrenzte Drehung oder Schwenkung durchführt, am linken rohrförmigen
Element 61 befestigt, und das rechte rohrförmige Element 62 ist in einer Öffnung
einer Haltevorrichtung befestigt. Wenn der Zeiger z. B. im Uhrzeigersinn gedreht
wird, wird das linke rohrförmige Element 61 im Uhrzeigersinn aus seiner normalen
Stellung verdreht, wobei die Federn 27, 28, 29 und 31 durchgebogen
werden. Der Spalt zwischen dem axial verlaufenden segmentförmigen Bauteil
63 und den ihm zugewandten rohrförmigen Elementen 61 und 62 ergibt einen
Spielraum beim Ausbiegen der Federn. Eine Drehung kann in beiden Richtungen durchgeführt
werden, sie wird durch den Anschlag der axial verlaufenden Kanten der Bauteile 64
und 65 und des Bauteiles 63 begrenzt.
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Wenn das Element 62 in einer Halterung starr befestigt ist
und dem anderen Element 61 ein Drehmoment aufgegeben wird, dreht sich das
Element 61 auf Grund der Flexibilität der Federelemente 27 und 29. Diese
Federelemente übertragen das Drehmoment an den Bauteil 63, der sich ebenfalls wegen
der Flexibilität der Federelemente 28 und 31 dreht. Besitzen alle
Federelemente die gleiche Flexibilität, wird der Drehwinkel des Elementes
62 in gleicher Weise in Auslenkungen der Federelemente 27 und 29 und der
Federelemente 28 und 31 aufgeteilt. Der Bauteil 63 dreht sich um die
Hälfte des Winkelweges, den das Element 61 zurücklegt.