DE19529129A1

DE19529129A1 - Auf- und entladbarer Kraftspeicher

Info

Publication number: DE19529129A1
Application number: DE1995129129
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-08-08
Filing date: 1995-08-08
Publication date: 1997-02-13
Also published as: AU6789596A; WO1997006371A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Speicherung von Kraft mit mindestens einem kugelförmigen elastischen Körper und Anschlußprofile zur Verbindung an weitere Körper.

Die bekannten zylindrischen Schraubenfedern aus Metall oder anderen verformbaren Materialien mit einigen bestimmten Eigenschaften werden oft zur Aufnahme von großen Kräften eingesetzt. Deren Nachteile wurden immer akzeptiert, weil man keine Alternative zu den vorhandenen Federn hatte. Einige negative Merkmale sind wie folgt:
Die vorhandenen Federn haben eine lineale Steigung der Kraftspeicherung von 0 bis X das bedeutet die Federn speichern am Anfang ihres Federweges eine geringe Menge an Kraft auf und am Ende ihres Federweges können sie ihr maximales Kraftspeicherungsvermögen ausnützen lassen. Dieses verursacht einen Verlust des Speichervermögens bis zur Hälfte im gesamten Federweg. Diese negative Eigenschaft begrenzt den Einsatz von Federn in vielen technischen Bereichen.

Die bekannten Federn brechen, bzw. reißen bei einer Überlastung und verursachen große Schäden. Der metallische Baustoff der Feder besonders zur Speicherung von großen Kräften bringt eine sehr großes Gewicht auf die Waage.

Ein Feder wird einteilig hergestellt, sie kann nachträglich in ihrer Lange nicht verändert werden.

Die Stahlart die zur Herstellung der Feder gewählt wird ist ein relativ aufwendiger rostfreies Material.

Ein Bruch bzw. Riß der Feder, schweres Gewicht und eine ungleiche Kraftspeicherung und -abnahme sowie weitere Nachteile können in den bekannten Federformen nicht beseitigt werden.

Daraus folgt die Aufgabe der Erfindung einen Kraftspeicher vorzuschlagen, der bei einfacher Bauweise eine gleichmäßige Kraftab- bzw. -aufnahme ermöglicht.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß als Kraftspeicher bzw. Energiespeicher vorteilhafter Weise mindestens ein mit elastischem Materialumgespannter kugelförmiger Körper hergestellt ist. In dem Kern des kugelförmigen Körpers ist ein Hohlraum angeordnet. Der Hohlraum wird in einem achsialen Schnitt durch den Körpers sichtbar. Die Form des Hohlraumes zeigt vorteilhaft eine relativ schmale Ellipse mit dem Verhältnis, kleiner Radius zu großem Radius wie 1 zu 5, wobei die Länge des großen Radius der Ellipse des Hohlraumes zu dem kugelförmigen Körper ebenfalls 1 zu 5 ist.

Der Hohlraum ist mittig in dem kugelförmigen Körper ohne Zugang nach außen hergestellt. Die längste Achse der Hohlraum ist also identisch mit der vertikalen Mittelachse des kugelförmigen Körpers.

Der kugelförmige Körper ist am oberen und unteren Teil der Kugel jeweils mit einem Verbindungselement ausgestattet. Diese Elemente sind vorteilhafter Weise Steckverbindungen die eine unbegrenzte Erweiterung der aneinander angehängten kugelförmigen Körpern ermöglichen.

Bei Belastung auf einem kugelförmigen Körper nehmen die vertikalen Kräfte nehmen die Elastizität des Materials in Anspruch. Bei weiterem Druck werden die Seitenwände des Hohlraumes verformt, so daß die elastische Maße des kugelförmigen Körpers im innen mit dem Druck und außen mit den Zugkräften beansprucht werden.

Der kugelförmige Körper verformt sich bei einem zunehmenden Druck zu einem rollenförmigen flachen Körper so das der große Durchmesser des ellipsenförmigen Hohlraumes, innerhalb des kugelförmige Körpers, quer zur Mittelachse steht. In diesem Zustand ist der Endpunkt des Federweges erreicht.

Der Vorteil dieser Gestaltung liegt darin daß die Federfähigkeit durch die Bauform und wegen der elastizität des Materials immer konstant bleibt. Die Kraftabnahme und Aufgabe ist am Anfang des Federweges und an dessen Ende gleich bleibend.

Es ist empfehlenswert den kugelförmigen Körper in einer zylindrischen Hülse unter zubringen, wenn mehrere kugelförmige Körper an einander verbunden eine längere Kette bilden. Der Durchmesser der Hülse richtet sich nach dem Durchmesser eines flachgedrückten kugelförmigen Körpers.

Zu einer gleichmäßigen Kraftverteilung an der Belastungsstelle sind vorteilhafter Weise runde Einsätze vorgesehen, die jeweils obenseitig flach und unterseitig anpassend zum Verbindungselemente, als Gegenstrecke hergestellt sind. Die Steckelemente sind jeweils am Ende eines kugelförmigen Körpers oder am Ende jeder Kette anzubringen.

Das Wesen der Erfindung wird an Hand der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen

Fig. 1 Einzelheit der Kraftspeicher unbelastet in Ansicht und Schnitt;

Fig. 2 Einzelheit der Kraftspeicher belastet in Ansicht und Schnitt;

Fig. 3 Darstellung der Kräfte in einem Kraftspeicher in der Belastungsanfangsphase im Schnitt;

Fig. 4 Darstellung der Kräfte in einem Kraftspeicher unter höchster Belastung im Schnitt;

Fig. 1 zeigt Einzelheiten des Kraftspeichers (1) unbelastet in der Ansicht und ebenfalls in einem Schnitt. Der kugelförmige Körper (10) ist mit einem Hohlraum (11), der hier zeichnerisch wie ein Schlitz dargestellt ist, versehen. Ein rundes Steckelement (12) ist in den Verbindungsstellen des kugelförmige Körper (10) angebracht, das bei Einsatz von mehreren kugelförmigen Körpern (10) in eine steckringförmige Verbindungssteckhülse (13) hineingesteckt wird. Anderenfalls werden an die Steckausrüstung die Endstücke (14) eingesetzt.

Mehrere kugelförmige Körper (10) sind vorteilhafter Weise mittig in einer Hülse (2) angebracht.

Fig. 2 zeigt Einzelheiten der Kraftspeicher (1) belastet in der Ansicht und ebenfalls in einem Schnitt. Der kugelförmige Körper (10) ist mit einem Hohlraum (11), der hier zeichnerisch wie ein Schlitz quer zur vertikalen Achse des kugelförmigen Körpers (10) dargestellt ist, versehen.

Eine rundes Steckelement (12) ist an den Verbindungsstellen des kugelförmigen Körpers (10) angebracht, das beim Einsatz von mehreren kugelförmigen Körpern (10) in eine steckringförmige Verbindungssteckhülse (13) hineingesteckt wird. Anderenfalls werden an die Steckausrüstung die Endstücke (14) zur gleichmäßigen Kraftverteilung eingesetzt. Wenn mehrere kugelförmige Körper (10) eine Kette gebildet haben, werden sie vor teilhafter Weise mittig in einer Hülse (2) untergebracht. Der Durchmesser der Hülse (2) wird nach dem Durchmesser des höchstbelasteten kugelförmigen Körpers (10) bemessen.

Fig. 3 zeigt Einzelheiten der Kraftspeicher (1) unbelastet im Schnitt. Der kugelförmige Körper (10) ist mit einem Hohlraum (11) versehen. Die Kräfterichtung in diesem unbelasteten Körper (10) wirken im ersten Moment mehr auf die Elastizitätseigenschaft des Materials. Mit zunehmender vertikaler Kraft nimmt die Wirkung in der radialen, bzw. horizontalen Richtung immer mehr zu und führt zu einer Verformung des kugelförmigen Körpers (10). Hier sind die Steckverbindungsausrüstung (12, 13) und die ummantelnde Hülse (2) gezeigt.

Fig. 4 zeigt Einzelheiten der Kraftspeicher (1) in belastetem Zustand, im Schnitt. Der kugelförmige Körper (10) ist mit einem Hohlraum (11) versehen. Die Kräfterichtung in dem höchst belasteten Körper (10) wirken mehr auf die Elastizitätseigenschaft des Materials, so daß die Kräfte auf den kugelförmigen Körper (10) in der Innenseite als Druck, und an der Außenseite als Zug, wirksam werden. Die Kraft zur Verformung des kugelförmigen Körpers (10) ist deshalb immer konstant, da die Bauform am Anfang die Wirkung des elastischen Materials und dann Massenelastizität der kugelförmigen Körper (10) zur Verfügung hat.

Claims

1. Kraftspeicherung (1) mit mindestens einem kugelförmigen elastischen Körper (10), dadurch gekennzeichnet, daß dem Körper (10) mittig ein Hohlraum (11) angeordnet ist der bei unbelasteten kugelförmigem elastischen Körper (10) länglich, parallel zu der vertikalen Achse des Körpers (10) steht und wenn der kugelförmige elastische Körper (10) belastet wird, verformt sich der Hohlraum (11) so, daß er radial vergrößert und achsial verkleinert wird bis er einen flachen Hohlraum (11) darstellt, dessen größter Durchmesser quer zu vertikalen Achse des kugelförmigen elastischen Körper (10) steht.

2. Kraftspeicherung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem kugelförmigen elastischen Körper (10) oben- und unterseitig jeweils ein Steckver bindungselement (12, 13) zugeordnet ist, das ermöglicht mehrere kugelförmige elastische Körper (10) kettenförmig zusammen zu verbinden, außerdem ist durch den Einsatz eines Endsteckelementes (14) die Belastung an den oben- und unteren Enden gleichflächig verteilt.

3. Kraftspeicherung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zusammenverbundene kugelförmige elastische Körper (10) in einer Hülse untergebracht ist, dessen Durchmesser den des größten Durchmessers eines belasteten kugelförmigen elastischen Körpers (10) entspricht.