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Teleskopfeder Die Erfindung betrifft eine Xeleskopfeder bzw. ein
federndes Glied, bestehend aus einem fortlaufenden Band aus federndem Material,
das schraubenlinienförmig in Form eines hohlen Kegelstumpfes oder in Form einer
Rolle auf sich selbst aufgewickelt ist. Solche federnden Glieder werden z. B. als
Abdeckungen von Spindeln oder zellen zwischen hin-und hergehenden Maschinenteilen
gegen Schlagschäden, Schmutz und dgl. verwendet (deutsche Offenlegungsschrift 1
575 134).
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Sie besitzen jedoch den Nachteil, daß beim Hin- und Hergehen und der
damit verbundenen Längenänderung, insbsondere beim Zusammendrücken der Feder, die
Windungen der Feder sich gekönnen genseitig blockieren-Durch die Reibung zwischen
den Windungen kann es zu einem Verklemmen und unter Umständen zu kommen einer Deformation
der Feder wobei sie, wenn sie mit den Naschinenteilen in Berührung kommt, diese
beschädigt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, diese Nachteile der
vorbekannten Teleskopfeder zu überwinden und die Feder so auszubilden, daß eine
Blockierung oder gar eine Deformation der Feder beim Zusammendrücken und Ausdehnen
nicht auftreten kann.
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einzelne Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die Endwindung
der Feder an einer Mantelfläche eines mit der Feder koaxialen Zylinders befestigt
ist, deren Durchmesser vom Durchmesser der jeweiligen Endwindungen der Feder im
entspannten, unbefestigten Zustand nach obentzw1 nach unten abweicht. Insbesondere
sieht die Erfindung vor, daß die Durchmesserabweichung größer ist als die doppelte
Bandstärke.
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Bei der Befestigung der äußeren Endwindung der Teleskopfeder liegt
diese also an einer Innenmantelfläche eines z. B. durch ein Befestigungselement
oder dgl. gebildeten Bohlzylinders an wobei diese Innenmantelfläche einen etwas
größeren Durchmesser aufweist, als die äußere Endwindung im nichtbefestigtens entspannten
Zustand der Feder. Zum Zwecke der Befestigung muß also die Endwindung etwas in radialer
Richtung nach außen gedehnt werden, bis sæ an der Innenmantelfläche anliegt. Entsprechend
wird bei der Befestigung der inneren Endwindung am entgegengesetzten Ende des die
Teleskopfeder bildenden federnden Bandes diese Windung um die Außenmantelfläche
eines zylindrischen Elementes herumgelegt und an diesem befestigt, welches ainen
etwas geringeren Durchmesser aufweist als die Endwindung
Durch diese
erfindungsgemäße Art der Befestigung der Feder im Bereiche ihrer Enden kann einerseits
eine sehr gute Beweglichkeit ohne merkliche Reibung der einzelnen Windungen aneinander
beim Verschieben der Feder erreicht werden, so daß ein Blockieren und Deformieren
der Feder beim Zusammenschieben und Auseinanderzehen verhindert wird, während andererseits
dennoch ein sattes Anliegen der Windungen und damit eine große Steifigkeit der Feder
gewährleistet ist.
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Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die Endwindungen
der Feder an jeweils einer zylindrischen Fläche eines Anschlußstückes (z. B. eines
Flansches) befestigt.
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Durch diese Ausbildung ergibt sich ein einfaches, überall leicht einbaufähiges
Eonsbuktionselement.
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Die Endbefestigung kann in verschiedener Weise ausgeführt werden.
Eine im Rahmen der Erfindung vorteilhaft anwendbare Befestigungsart besteht darin,
daß die Endwindung der Feder an der Mantelfläche angeklebt ist. Gemäß der Erfindung
kann hierbei die Endwindung an den Mantelflächen in Schräglage befestigt werden.
Im Rahmen der Erfindung besteht auch die Möglichkeit, daß die Feder im normalen,
entspannten Zusatz, von dem ausgehend ihre Länge verändert werden soll, verschieden
lang ist, beispielsweise etwa die halbe Länge des ausgezogenen Zustandes aufweist.
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Beim Auseinanderziehen einer Teleskopfeder ist es möglich, daß die
Abstände zwischen den einzelnen Windungen sich ungleichmäßig
ändern.
Bei sehr großer Dehnung der Feder, wenn sich zwischen den Windungen des Federbandes
ein großer Zwischenraum befindet, besteht die Gefahr, daß, wenn die Feder beim Nachlassen
der Zugkraft sich wieder zusammenzieht, einsinne Windungen sich miteinander verklemmen
oder verhaken.
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Diese Gefahr des Verklemmens zu beseitigen ist Aufgabe einer besonderen
Ausgestaltung der Erfindung. Sie löst dieses Problem bei einer Teleskopfeder, die
aus einem federnden Band in Form eines hohlen Kegelstumpfes gewickelt ist, dadurch,
daß die Feder im negativ-vorgespannten Zustand, bei dem also das den kleineren Durchmesser
aufweisende Ende der kegelstumpfförmig gewickelten Feder durch die Öffnung des den
größeren Durchmesser aufweisenden Endes auf die der ursprünglichen Richtung des
Kegelstumpfes entgegengesetzte Seite hindurchgeführt ist, montiert ist. Bei einer
derart konstruierten Feder gleiten die Windungen des Bandes beim Auseinanderziehen
und Zusammendrücken gleichmäßig aneinander, ohne daß es zum Verklemmen kommt. Diese
Lösung läßt sich nicht nur bei den oben beschriebenen Teleskopfedern, bei denen
die Bandenden an einer zylindrischen Fläche größeren oder kleineren Durchmessers
befestigt sind, sondern auch bei anderen Teleskopfedern aus einem fortlaufenden
Band aus federndem Material mit anderen Befestigungsmaßnahmen der Endwindungen vorteilhaft
anwenden.
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Im Rahmen der Erfindung können für das Band, aus welchem die Feder
hergestellt wird, verschiedene, geeignete Materialien, z. B. Federstahl oder auch
Kunstoff Verwendung finden. Auch
eine Beschichtung der Feder mit
Kunststoff, z. B. Teflon, ist möglich.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und schematisch
beschrieben. Es zeigen: Fig. 1: einen Längsschnitt durch eine Teleskopfeder vor
der Befestigung an zwei Anschlußstücke an ihren Enden, Fig. 2: einen Längsschnitt
durch die Feder nach der Befestigung der Anschlußstücke an ihren Enden, Fig. 3:
einen Schnitt durch eine andere Teleskopfeder, Fig. 4: eine Darstellung der Befestigung
der inneren End windung der Feder auf einem Anschlußstück, Fig 5: anen Längsschnitt
durch eine we444le spiralig in Form eines Kegelstumpfes gewickelte Feder als Ausgangsprodukt
für eine negativ vorzuspannende Deleskopfeder und Fig. 6: die gleiche Feder gemäß
Fig. 5, jedoch in negativ vorgespanntem Zustand an entsprechende Anschlußstücke
befestigt.
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Die Feder 1, von der Fig. 1 einen Längsschnitt zeigt, besitzt im entspannten
Zustand eine Länge L, wobei ihre Windungen 2 etwa schraubenlinienförmig aufeinandergewickelt
eng =PinZ anderliegen. Der Durchmesser der Windungen nimmt hierbei beginnend vom
Wert d1 der inneren Endwindung 3 allmählich zu bis auf den Wert D1 der äußeren Endwindung
4. Gemäß der Erfindung
wird das eine Federende mit der Windung
4 an der Innenmantelfläche 7 eines Zylinders 6 befestigt, während das andere Federende
auf der Außenmantelfläche 8 eines zylindrischen Körpers 9 befestigt wird.
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Die Innenmantelfläche 7 des Zylinders besitzt einen gegenüber dem
Durchmesser D1 der Endwindung 4 um den Betrag z größeren Durchmesser D. Die Befestigung
der Windung 4 erfolgt bei diesem Beispiel durch Ankleben dieser Windung an der Innenmantelfläche
7. Hierdurch wird diese Endwindung 4 gegenüber dem unbefestigten, entspannten Zustand
auf den etwas größeren Durchmesser D ausgedehnt. Das andere Ende der Teleskopfeder
1 mit der einen kleineren Durchmesser aufweisenden Endwindung 3 wird auf der Außenmantelfläche
des Zylinders 8 festgeklebt, wobei hier der Durchmesser d der zylindrischen Mantelfläche
8 gegenüber dem Durchmesser da der Endwindung 3 im unbefestigten, entsp-annten Zustand
um einen geringen Betrag x kleiner ist. Die innere, das heißt kleinere Endwindung
3 der Feder 1 wird also durch die Befestigung auf dem Zylinderkörper 9 in radialer
Richtung geringfügig nach innen geShnt bzw. zusammengezogen.
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Fig. 2 zeigt die mit ihren Endwindungen 3 und 4 an den entsprechenden
zylindrischen Flächen 7 und 8 von flanschartigen Anschlußstücken 5 und 18. In diesem
in Figur 2 dargestellten Zustand der Teleskopfeder kann sie mit Hilfe der flanschartigen
Anschißstücke 5 und 10 an anderen Maschinenteilen befestigt werden, Infolge der
durch die Befestigung an den Anschluß
stücken erzwungenen geringfügigen
radialen Dehnung der Endwindungen 3 und 4 nach innen bzw. außen haben hier auch
die einzelnen dazwischenbefindlichen Windungen 2 der eleskopfeder untereinander
einen geringfügig größeren radialen Abstand als im unbefestigten Zustand gemäß Fig.
1 Hierdurch ergibt sich, wenn die Feder gegenüber ihrer Normallänge L in Längsrichtung
auseinandergezogen oder zusammengedrückt wird, eine sehr gute Beweglichkeit ohne
schädliche Reibung zwischen den einzelnen Windungen 2, so daß ein Blockieren der
Feder ausgeschlossen ist, während andererseits die Windungen 2 dennnoch satt aneinander
anliegen und so die erforderliche Steifigkeit der Feder gewährleisten.
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Bei dem in Fig. 1 und 2 gewählten Beispiel kann die Feder gegenüber
dem dargestellten, entspannten Zustand (Ruhezustand) sowohl zusammengedrückt als
auch auseinandergezogen werden1 beispielsweise auf die doppelte Länge (2 L) des
Normalzustandes. Demgegenüber zeigt Fig. 3 eine Variante, bei der das federnde Band,
aus dem die Teleskopfibr hergestellt ist, zu einer Rolle aufgewickelt ist. Die äußere
und die innere Endwindung dieser im Normalzustand rollenförmigen Teleskopfeder 1'
sind gemäß der anhand der Figuren 1 und 2 bereits beschriebenen erfindungsgemäßen
Vorschrift entsprechend an den Anschlußstücken 5 und 10 befestigt. Zur Montage wtd
die Feder gemäß diesem Beispiel auseinandergezogen und die Anschlußstücke 5 und
10 werden in einem bestimmten Abstand voneinander an anderen Maschinenteilen befestigt.
Die Feder kann somit nur auf Zug belastet werden. Selbstverständlich können Teleskpfedern
nach der Erfindung auch so hergestellt werden, daß sie nur auf Druck belastbar sind.
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Fig. 4 zeigt in vergrößerter Darstellung die Befestigung einer inneren
Endwindung 3 in Schräglage auf der Mantelfläche 8 des Anschlußstückes 10. Eine besondere
Bearbeitung dieser Endwindung 3 kann hierbei entfallen.
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Fig. 5 zeigt eine weitere konusförmige gewickelte Xeleskopfeder. Die
Feder ist nach dem Wickeln durch Wärmebehandlung lisiert stabirund dadurch formbeständig
geworden. Ausgehend von diesem in Fig. 5 dargestellten entspanntem Zustand wird
gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung nun die Windung 3 mit dem kleineren
Durchmesser nach links in der angegebenen Pfeilrichtung durch die größeren Windungen
hindurch auf die Seite links von der Windung 4 mit dem größten Durchmesser gedrückt
bzw gezogen. In diesem sich dadurch ergebenden negativ vorgespannten Zustand wird
die Feder, wie in Fig. 6 dargestellt, an den zylindrischen Flächen der Anschlußstücke
5 und 10 befestigt. Bei einer solchen, derart hergestellten Feder gleiten beim Auseinanderziehen
die einzelnen Windungen gleichmäßig voneinander, ohne daß die Gefahr des Verklemmens
entsteht.
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Durch die Erfindung erhält man in einfacher Weise ein Teleskopfederelement,
das gute Beweglichkeit und gute Steifigkeit in sich vereinigt, und bei dem die Gefahr
einer Blockierung oder/und Deformation sowie ein Verklemmen der Windungen weitgehend
vermieden werden. Die Länge des Elementes im Normalzustand, von dem ausgehend es
auf Druck oder/und Zug beansprucht wird, kann, wie bereits angedeutet, grundsätzlich
verschieden
sein. Die Erfindung ist daher nicht auf die dargestellten
Beispiele beschränkt.
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Patentansprüche: