DE1401266C - Federband mit Querschnittkrummung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Federband mit durch Fig. 1 eine Ansicht eines teilweise abgewickelten

bleibende Verformung aufgebrachter Querschnitts- Federbandes mit Querschnittskrümmung, wobei die

krümmung. konkave Seite der Spulenmitte zugekehrt ist,

Aus der schweizerischen Patentschrift 181861 ist Fig. 2 einen Querschnitt durch das aufgewickelte

ein Federband aus Stahl, insbesondere für Uhren- 5 Federband gemäß F i g. 1 bei 4-4,

triebwerke, bekannt, das eine gebogene Querschnitts- Fig. 3 eine Ansicht gemäß Fig. 1, wobei jedoch

fläche aufweist, deren Querschnittsform sich beim die konvexe Seite des abgewickelten Federbandes der

Spannen der Feder ändert, wodurch die von der Spulenmitte zugekehrt ist,

Feder aufgenommene und abgegebene Energie ver- Fig. 4 einen Querschnitt durch das aufgewickelte

größen wird. Ein ähnliches Federband ist aus der io Federband gemäß Fig. 3 bei 6-6,

USA.-Patentschrift 2 622 700 bzw. der dieser ent- Fig. 5 eine Ansicht gemäß Fig. 3, jedoch mit

sprechenden deutschen Patentschrift 810 679 be- stärker gekrümmten Querschnitt,

kannt. Hierbei wird ein konstantes Drehmoment er- Fig. 6 einen Querschnitt gemäß Fig. 4 bei 8-8,

zielt, wenn die Spannung des Federbandes in Längs- Fig. 7 einen Querschnitt durch ein aufgewickeltes

richtung klein gegenüber der Querschnittsspannung 15 Federband gemäß Fig. 8 bei 9-9,

ist. In beiden Fällen ist es durch die Elastizität des Fig. 8 ein aufgewickeltes Federband gemäß einer

Federbandes in Längsrichtung erforderlich, ein Ende Abwandlung der Erfindung,

des Federbandes fest einzuspannen, wobei die Quer- Fig. 9 ein aufgewickeltes Federband gemäß einer

schnittskrümmung erhalten bleibt. Das Spannen des weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Federbandes erfolgt durch Aufrollen bzw. Aufwik- 20 Fig. 10 einen Querschnitt durch das Federband

kein auf eine Welle oder einen Zapfen. Beim Lösen gemäß Fig. 9 bei 12-12,

würde das bekannte Federband in unkontrollierter Fig. 11 die Konfiguration eines Federbandes ge-Weise aufspringen und sich verwickeln, wenn es nicht maß Fig. 1, wenn dieses zurückgewickelt wird,
in einem Gehäuse festgehalten wird. Fig. 12 ein aus dem erfindungsgemäßen Feder-Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines 25 band gebildetes Bandmaß in teilweise ausgestreckter Federbandes, das sowohl in Längsrichtung wie in Lage,

Querrichtung derart gekrümmt ist, daß es sich selbst Fig. 13 eine Aufsicht auf das Bandmaß gemäß

aufwickelt, selbst abspult oder im Gleichgewicht der Fig. 12,

Federkräfte zwei stabile Lagen einnimmt, nämlich im Fig. 14 einen Schnitt durch ein in ein Gehäuse geaufgerollten Zustand und im ausgezogenen, gestreck- 30 setztes Federband als Bandmaß,
ten c|uerschnittsgekrümrnten Zustand, wobei es allein Fig. 15 die Aufsicht auf ein vollständig ausgezodurch eine geringe Kraft möglich ist, das Band von genes Federband als Bandmaß,
der stabilen ausgestreckten Lage zum Aufrollen zu Fig. 16 das Bandmaß gemäß Fig. 15, wenn es veranlassen. teilweise an einem Ende aufgewickelt ist,

Diese Aufgabe wird durch ein Federband mit 35 Fig. 17 die Verwendung eines erfindungsgemäßen

durch bleibende Verformung aufgebrachter Quer- Federbandes als Halter für eine Kohlebürste,

schnittskrümmung gelöst, das dadurch gckcnnzeich- Fig. 18 die Verwendung gemäß Fig. 17, in teil-

net ist, daß es zusätzlich zur Querschnittskrümmung weise ausgedehnter Stellung des Federbandes,

eine an sich bekannte, ebenfalls durch bleibende Ver- Fig. 19 die Verwendung gemäß Fig. 17 in einer

formung aufgebrachte Längskrümmung aufweist, 40 anderen Ausführungsform,

durch die im aufgewickelten Zustand die Windungen Fig. 20 die Verwendung gemäß Fig. 19 in teileng aneinanderliegen und die aufgebrachten Krüm- weise ausgedehnter Stellung des Federbandes und
mungen so aufeinander abgestimmt sind, daß eine Fig. 21 die Verwendung eines erfindungsgemäßen vorbestimmte Federkraft in Längsrichtung der freien Federbandes als Zuglampenträger.
Bandenden erreicht wird. 45 Ein erfindungsgemäßes Federband 26 wickelt sich Durch die Verwendung verschieden starker Quer- gemäß den Fig. 1 und 2 zu einer Spiralfeder 28 mit schnittskrümmungen kann sich das erfindungsgemäße eng aneinanderliegenden Windungen 24 auf. Das un-Fedcrband im ausgezogenen Zustand selbst aufwik- gespannte Federbandende 30 hat einen konkav-konkeln oder aber vom aufgewickelten Zustand selbst vexen Querschnitt 32, dessen konkave Seite der Mitte abspulen. Sind die Querschnittskrümmung und die 50 der Spiralfeder 28 zugekehrt ist. Er wird durch Form-Längskrümmung genau aufeinander abgestimmt, so gebung, wie Biegen oder Pressen, erzeugt. Der Querbildet sich sowohl im ausgezogenen wie im aufge- schnitt 36 des von der Spiralfeder 28 abgezogenen, wickelten Zustand eine stabile Lage aus, die durch gespannten Federbandteils 24 besitzt einen größeren sehr kleine Kräfte aufgehoben werden kann. Im auf- Krümmungsradius als der Querschnitt 32, da sich die gewickelten Zustand liegen die Windungen des er- 55 in gleicher Richtung liegende natürliche Querschnittsfindungsgemäßen Feilerbandes im wesentlichen !lach krümmung und die vorgeformte Krümmung addieren, oder nur sehr leicht konkav oder konvex gewölbt auf- Gemäß F ig. 2 hat jedoch das zur Spiralfeder 28 aufeinander. Hierdurch wird ein Verwickeln des Feder- gewickelte Federband einen flachen Querschnitt. Die bandes beim Aufrollen oder beim Abziehen weit- beim Aufwickeln zu glättende Querschnittskrümj-ehend verhindert. Das erlindungsgemäße Federband 60 lining bedingt eine Kraft, die der Rückspulkraft durch bedarf daher keiner liinspannung des freien lindes die Längskrümung einen gewissen Widerstand entgeiincl keines Gehäuses, das das Verwickeln verhindert. gensetzt. Das Federband gemäß Fig. 1 und 2 hat lis kann als Druck-oder Zugfederelement verwendet daher eine etwas schwächere Federkraft in Längswerden, wobei die Federkraft über die Länge der richtung als eine bekannte Spiralfeder mit Quer-Feder je nach der Verwendung des Federbandes 65 schnittskrümmung. Da es ähnlich wie die bekannten variabel ist. Federbänder dazu neigt, sich beim Aufwickeln zu vei-Das erfindiingsgeiiiäüe Federband wird durch die wickeln, wird es vorzugsweise in Federmotoi en verwen-/cichnungen näher erläutert. Es zeigt det, wobei das Durcheinanderlaufen gehemmt wird.

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Das in Fig. 3 dargestellte Federband 40 ist am Spiralfeder 70 aufgewickelt ist, darin bestehen, daß ungespannten Ende 46 so querschnittsgekrümmt, daß die Querschnittskrümmung ganz oder teilweise zuin Ruhestellung eine Spule 42 mit eng aneinanderlie- gleich mit dem Spannen aufgebracht wird, indem genden Windungen 38 gebildet wird. Der Querschnitt das Federband 72 über eine Rolle mit der gleichen 44 am ungespannten Federbandteil 46 ist so ge- 5 Krümmung gespannt wird, die der Querschnitt erkrümmt, daß die konvexe Seite der Mitte der Spule halten soll. Hierbei baucht sich das Federband ge-42 zugekehrt ist, während der Querschnitt 48 eines maß F i g. 7 aus, da die Mitte des Federbandes einen abgezogenen Teils 50 des Bandes 40 im wesentlichen größeren Krümmungsradius anzunehmen sucht als flach ist, weil die vorgeformte Querschnittskrümmung deren Ränder. Wird das Federband abgespult, so sich von der natürlichen Krümmung des Federbandes io suchen es zwei starke Langskomponenten der Federsubtrahiert. Beim Aufwickeln behält gemäß F i g. 4 kraft wieder zurückzuspulen. Die erste Komponente die Spule 42 den flachen Querschnitt des Feder- wird durch den Spannvorgang hervorgerufen, wähbandes. Diese Spiralfeder ist stärker als die Feder ge- rend die zweite sich aus der Neigung der Mitte des maß F i g. 1 und 2 und die bekannte Feder. Unter der Federbandes ergibt, einen größeren Radius einzu-Annahme, daß der Kraftaufwand für eine Hemmung 15 nehmen als die Randteile. Dies kann aber nur in der des gespannten Bandteils von der abgezogenen in die Spiralform des Federbandes verwirklicht werden. Die aufgewickelte Stellung wenigstens teilweise von der Querkomponente ist dabei klein gegenüber den Querschnittskrümmung abhängt, ist die Kraft, die Langskomponenten. Diese Feder ist viel stärker als dem Zurückwickeln des abgezogenen Federbandes die Federn gemäß den Fig. 1 bis 6.
entgegenwirkt, geringer, je größer die zu glättende 20 In ähnlicher Weise wird gernäß F i g. 9 und 10 Querschnittskrümmung ist. durch Aufwickeln eines Federbandes 78 über eine

Das Federband 54 gemäß F i g. 5 und 6 ist im Rolle eine Spiralfeder 76 gebildet, deren beide star-Ruhezustand ebenfalls zu einer Spule 60 mit eng an- ken Längskomponenten der Federkraft durch die einanderliegenden Windungen 52 aufgewickelt. Der Spannung des Bandes über die Rolle und durch die Querschnitt 56 des ungespannten Federbandteils 58 25 stärkere Randkrümmung gegenüber der schwächeren zeigt, daß die konkave Seite vom Mittelpunkt der Querkomponente zu einer starken Neigung des Fe-Spule 6© abgekehrt ist. Durch die größere Quer- derbandes zum selbsttätigen Aufspulen führen,
schnittskriknmung gegenüber dem in Fig. 3 darge- Gemäß Fig. 11 kann ein erfindungsgemäßes Festeliten Federband resultiert ein etwas gekrümmter derband, wie es in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, nach Querschnitt 62 beim ausgezogenen Federbandteil 64, 30 vorwärts zu einer Spule 82 aufgewickelt werden, wowobei die konvexe Seite der Spulenmitte zugekehrt bei das entsprechende Federband 84 eine Querist. Trotzdem liegt das Federband 54 gemäß F i g. 6 schnittskrümmung aufweist, deren konkave Seite der im aufgewickelten Zustand flach. Die Stärke dieser Spulenmitte zugekehrt ist. Bei Abspulen nimmt das Feder hängt von dem Verhältnis der Querkompo- Federband 84 einen konkaven Querschnitt 86 an. nenie zur Längskcmponenie der zum Aufwickeln 3^ Nähert sich der abgezogene Teil 85 der zurückge- und zur Glättung der Querschnittskrümmung er- wickelten Spule 80, so ist der Querschnitt 88 im weforderlichen Kräfte ab. Wenn die vorgeformten sentlichen flach. Eine solche Feder dehnt sich, wenn Krümmungen in Längsrichtung und in Quer- sie nicht gebremst wird, rasch aus, bis sie in den nach richtung des Federbandes im wesentlichen gleiche vorne gewickelten Zustand zurückkehrt. Sie wird da-,Kraftkomponenten besitzen, bedarf es keiner Kraft, 40 her in der zurfickgewickelten Stellung 8© fesgehalten um die Feder im abgezogenen Zustand zu und als Federmotor verwendet, wobei die Ausdehhalten. Beim Abziehen stellt sich die Querschnitts- nungskraft der Spule auf einer Welle übertragen wird. krümmung ein. Wird diese am Ende des Federbandes Die Querkomponenie der Federkraft widersetzt sich durch leichte Krafieinwirkung geglättet, so rollt sich dem Aufspulen und unterstützt die Ausdehnung des das Federband von selbst auf. 45 gespannten Federbandes, wodurch die Längskompo-

Wenn dagegen die Querschnittskrümmung größer nente in der Spule 80 durch die Querkomponente

als die vorgeformte Längskrümmung ist, wickelt sich ergänzt wird.

der gespannte Teil von selbst ab. Zum Aufwickeln muß In den Fig. 12 und 13 ist ein Bandmaß 90 darge-

das abgewickelte Ende so stark gegen die Spule ge- stellt, das aus einem erfindungsgemäßen Federband

drückt werden, daß die Querkomponente der Kraft 50 besteht, das Fig. 5 entspricht. Die Querschnittskrüm-

überwunden wird. mung 96 ist größer als die natürliche Ouerschnitts-

Wenn, wie es gemäß F i g. 5 der Fall ist, die Quer- krümmung des gespannten Bandes. Die resultierende

schnittskrümmung stark genug ist, daß auch der re- Querschnittskrümmung, bei der die konvexe Seite

sultierende Querschnitt 62 am abgezogenen Feder- der Mitte der Spule 94 zugekehrt ist, reicht aus, da-

band gekrümmt ist, wirkt dies einer Verwicklung des 55 mit der abgezogene Teil des gespannten Bandes in

abgezogenen Federbandes beim Aufwickeln und einer stabilen Lage verbleibt.

einem Rotieren des freien Endes um die Spule ent- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das

gegen. Die Stabilität einer solchen Feder wird somit Bandmaß 90 gemäß Fig. 12 so ausgebildet, daß sich

erheblich erhöht. Sie verbleibt im ganz ausgezogenen das Federband selbsttätig aufwickelt. Wenn das Ende

Zustand und kann sich nach dem Glattbiegen der 60 98 ungebremst ist und die Spule 94 um die Achse

Krümmung von selbst aufspulen oder wird durch drehbar ist, bewegt sich der abgezogene Teil 92 des

einen geringen Kraftaufwand aufgewickelt. Das Fc- Bandes auf die Spule 94 zu. Ein Gehäuse ist nicht

derband gemäß Fig. 5 kann am abgezogenen Teil erforderlich. Gemäß Fig. 12 und Fig. 13 sind am

des gespannten Bandes ein beträchtliches Gewicht Bandmaß Nullpunkte 100 markiert, an denen sich

aufnehmen. Die Last hängt dabei von der resultieren- 65 die Langskomponenten und die Querkompoiieiite das

den Querschnittskrümmung ab. Gleichgewicht halten. Das Bandmaß kann an diesen

Gemäß Fig. 7 und 8 kann eine Abwandlung des Nullpunkten l©0 die ausgezogene Stellung beibehal-

erfindungsgemäßen Federbandes 72, das zu einer ten, ohne daß es sich wieder aufwickelt. Die Null-

punkte können beliebig gestaltet sein. Beispielsweise kann am Nullpunkt die Längskomponente der Federkraft verkleinert sein, so daß diese gleich der Querkomponente wird, oder die Querschnittskrümmung kann vergrößert sein, oder es kann sowohl die Querais auch die Längskomponente der Federkraft bis zum Gleichgewicht verändert werden. Wenn die Spule 94 einen Nullpunkt 100 erreicht, bleibt sie dort stehen, bis sie zum Weiteraufwickeln angestoßen wird.

Gemäß Fig. 14 kann das Bandmaß 106 aus einem Federband 104 mit aufgedruckter Maßeinteilung und einer ausreichenden Querschnittskrümmung 109 bestehen, so daß die konkave Seite der Spulenmitte 108 abgekehrt ist und das Verhältnis der Querkomponenten und der Längskomponenten der Federkraft so abgestimmt ist, daß sich das Bandmaß selbst aufwickelt, selbst abspult oder im Gleichgewicht gehalten wird und stabil bleibt. Die Spule 108 ist in einem Gehäuse 110 eingesetzt, das einen Schlitz 112 für den Bandaustritt besitzt. Als Bremsvorrichtung ist am Innenende des Bandes 106 ein Anschlag 114 vorgesehen, der das völlige Ausziehen des Bandes aus dem Gehäuse 110 verhindert.

Gemäß Fig. 15 und 16 dient ein erfindungsgemäßes Federband als kurzes Bandmaß oder Maßstock. Das Band 150 hat einen Querschnitt 154 und 156, dessen konvexe Seite der Spule 152 zugekehrt ist. Je nach dem Verhältnis von Quer- und Längskomponenten der Federkräfte ist das Federband selbstaufwickelnd, selbstabspulend oder im Gleichgewicht. Wenn es zur ganzen Länge ausgezogen ist, bleibt es stabil und wird durch einfaches Umbiegen des einen Endes in der Richtung, in die es normalerweise aufgespult wird, wieder aufgewickelt.

Gemäß Fig. 17 und 18 kann eine Feder 128 aus einem erfindungsgemäßen Federband in einem Bürstenhalter 120 für elektrische Kohlebürsten Anwendung finden, der aus einem Gehäuse 124 besteht, das die Kohlebürste 126 enthält. Das Federband 130 ist über einen wesentlichen Teil seiner Länge gespannt. Sein gekrümmter Querschnitt hat eine der Mitte der Spule 134 abgekehrte konkave Seite. Die Querschnittskrümmung ist so stark, daß die Längskomponente von der Querkomponente der Kraft übertroffen wird, und die Feder selbstabspulend wird. Das freie Ende 132 des Federbandes 130 kann ungespannt sein und am Gehäuseende 124 befestigt sein. Die Spule 134 der Feder 128 liegt am Ende der Bürste 126 an. Hierdurch wird die Bürste 126 stets an den Schleifring 122 gedrückt. Beim Auswechseln der Bürsten wird die neue Bürste in den Bürstenhalter 120 eingesetzt und nach innen gedrückt, bis die Feder ganz aufgewickelt ist (Fig. 17). Die Feder 128 kann so beschallen sein, daß sie sich vollständig abwickelt, wenn die Bürste 126 entfernt wird, oder daß sie sich am Ende 136 nicht vollständig abwickelt, was durch Vergrößerung der Längskomponente gegenüber der Querkompnnenlc der Federkraft erfolgt, wobei eine teilweise Aufbiegung erzielt wird.

Eine Abwandlung eines Bürstenhalters 140 ist in den Fig. 19 und 20 dargestellt, wobei das freie Ende 144 der Feder 142 am Ende der Bürste 126 befestigt ist und der aufgespulte Teil 146 am Gehäuse 124 anliegt. Die Querkomponente ist etwas größer als die Längskomponente der Kraft des gespannten Bandes, so daß sich die Feder selbst abspult. Hierdurch bleibt die Bürste 126 in Berührung mit dem Schleifring 122 und kann durch Entfernen aus dem Gehäuse 124 und Einsetzen einer neuen Bürste, bis diese auf das Ende 144 des Federbandes trifft und die Feder 142 aufgespult ist, ausgewechselt werden.

Gemäß Fig. 21 kann ein Federband gemäß der Erfindung zum Aufhängen einer höhenverstellbaren Hängelampe verwendet werden. Die Lampe 160 hat einen Griff 162 zur Erleichterung der Höhenverstellung und ist durch die Leilungsschnur 164, die auf

ίο eine Rolle 166 gewickelt ist, mit der Stromquelle verbunden. Sie kann an der Decke 168 mittels einem Paar Spiralfedern 170 angebracht werden, die etwa den in F i g. 5 dargestellten Federn entsprechen. Das freie Federende ist an der Rosette 172 angebracht, die sich an der Zimmerdecke 168 befindet. Jede Feder 170 ist mit dem anderen Ende an der Lampe 160 befestigt und besteht aus einem Band 174 mit einer großen Querschnittskrümmung 178, wobei die resultierende Querschnittskrümmung eine der Spulenmitte 176 abgekehrte konkave Seite besitzt. Das Verhältnis Querkomponente zu Längskomponente der Federkraft ist so, daß sich die Federn von selbst aufwickeln, wenn ihre Enden nicht gebremst würden, wobei der Komponentenunterschied dem Gesamtgewicht der Lampe entspricht. Hierdurch wird ein Gleichgewichtszustand erzielt. Beim teilweisen Hochschieben der Lampe 160 ziehen sich die Federn 170 zusammen, beim Ziehen nach unten spulen sie sich so lange ab, bis die nach unten gerichtete Zusatzkraft aufhört.

Eine unterschiedliche Längsspannung kann bei einem erfindungsgemäßen Federband durch eine veränderliche Querschnittskrümmung erzielt werden. Dies bedingt weitere Anwendungsmöglichkeiten, z. B.

als Tragarm für Telefone oder Bügeleisen, für Spielzeuge und andere Federvorrichtungen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Federband mit durch bleibende Verformung aufgebrachter Querschnittskrümmung, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich zur Querschnittskrümmung eine an sich bekannte, ebenfalls durch bleibende Verformung aufgebrachte Längskrümmung aufweist, durch die im aufgewickelten Zustand die Windungen eng aneinanderliegen und die aufgebrachten Krümmungen so aufeinander abgestimmt sind, daß eine vorbestimmte Federkraft in Längsrichtung der freien Bandenden erreicht wird.

2. Federband nach Anspruch 1 für die Verwendung als Druckfederelement, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Verformung in Querrichtung hervorgerufene Federkraft größer ist als die'durch die Verformung in Längsrichtung hervorgerufene Federkraft.

3. Federband nach Anspruch 1 für die Verwendung als Zugfederelement, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Verformung in Längsrichtung im Sinne der Spiralwicklung hervorgerufene Federkraft größer als die durch die Verformung in Querrichtung hervorgerufene Federkraft ist.

4. Federband nach Anspruch 1, insbesondere zur Verwendung als in beliebiger Ausziehstellung sclbsthaltendcs Element, wie Lampenpendel oder Bandmaß, dadurch gekennzeichnet, daß die

durch die Verformung in Längsrichtung hervorgerufene Federkraft und die durch die Verformung in Querrichtung hervorgerufene Federkraft an jedem Punkt der Länge im wesentlichen gleich sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen