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Feder-Baueinheit Die Erfindung bezieht sich auf eine Feder-Baueinheit,
die aus einer Mehrzahl von in Richtung des Kraitangriffes geschichteten Ringen besteht,
wobei federnde Ringe mit starren Ringen abwechseln und die federnden Ringe gegen
Gleitflächen der starren Ringe abgestiltzt sind, die gegen die Achse der Feder geneigte
gekrümmte oder geknickte Erzeugende aufweisen. Solche Feder-Baueinheiten sind an
sich bekannt und weisen den Vorteil eines großen Arbeitsvermögens und bei entsprechender
Anzahl der geschichteten Ringe und damit entsprechender axialer Länge auch einen
verhältnismäßig großen Federweg auf. Die gekrümmte oder geknickte Ausbildung der
Erzeugenden hat heber den Vorteil, daß die Federcharakteristik weitgehend variiert
werden kann, wobei die federnden Ringe mit den Gleitflächen der starren Ringe in
Linienberuhrung stehen, um zu ermöglichen, daß sie bei der Gleitbewegung der Form
der Erzeugenden folgen. Die bekannten Feder-Baueinheiten dieser Art sind nun so
ausgebildet, daß die federnden Ringe innen liegen und mit sie umschließenden hohlkegelartig
ausgebildeten Gleitflächen der starren Ringe zusammenwirken.
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Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine solche Feder-Baueinheit zu
verbessern und besteht im wesentlichen darin, daß die federnden Ringe die Gleitflächen
der starren Ringe in an sich bekannter Weise außen umgreifen.
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Für die Federwirkung der federnden Ringe ist der Durchmesser derselben
ein wesentlicher Faktor. Dadurch, daß nun die federnden Ringe außen angeordnet sind,
ist der Durchmesser der Feder-Baueinheit auf dem Außendurchmesser der federnden
Ringe beschränkt und es wird auf diese Weise ermöglicht, den Durchmesser der Federbaueinheit
unter Aufrechterhaltung der Vorteile, welche dieser Konstruktion an sich zukommen,
zu verringern. Eine solche Verringerung des Durchmessers ist von entscheidender
Bedeutung, da bei vielen Verwendungszwecken einer solchen Feder-Baueinheit, u. zw.
insbesonders bei der bevorzugten Verwendung als Pufierfeder für Waggons, die zur
Verfügung stehenden Baumaße in Richtung des Durchmeessrs der Feder beschränkt sind.
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Die federnden Ringe können einfach axial geschlitzt sein, so daß
eie auffedern. Gemäß der Erfindung können aber die federnden Ringe auch von ebenen
Spiralfedern mit wenigstens zwei Windungen, vorzugsweise wenigstens drei Windungen,
gebildet sein, welche einen annähernd rechteckigen Materialquerschnitt aufweisen.
Eine solche Ausbildung ergibt durch die Reibung der Windungen aneinander an sich
einvergrößertes Arbeitsvermögen der Feder. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung,
bei welcher die federnden Ringe die Gleitflächen der starren Ringe außen umgreifen,
ergibt sich aber vor allem der Vorteil, daß bei einem Federbruch nur eine Windung
brechen kann und daher der federnde Ring, wenn auch mit verringerter Kraft, noch
immer wirksam bleibt.
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Bei einer Federanordnung, bei welcher die federnden Ringe innen liegen
und von den Gleitflächen der starren Ringe umschlossen werden, fällt dieser Vorteil
weniger ins Gewicht, da bei solchen Federn auch ein gebrochener einfacher Federring
noch immer durch die Gleitflächen zusammengehelten wird.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an Band von Aus-.
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führungsbeispielen schematisch veranschaulicht.
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Fig. 1 und 2 zeigen einen Axialschnitt durch eine Feder-Baueinheit,
wobei Fig. 1 die Feder in unbelastetem Zustand und Fig. 2 die Feder in voll belastetem
Zustand darstellt. Fig. zeigt im Grundriß einen federnden Ring.
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Fig. 4 und 5 zeigen Querschnitte durch abgewandelte Arten von federnden
Ringen. Fig. 6 bis 15 zeigen verschiedene Formgebungen der Gleitflächen der starren
Ringe mit den dazugehörigen Federdiagramnen,Fig. 16 zeigt ein Beispiel für die Gleitflächen
eines starren Ringes entsprechend Fig.1 und 2. Fig. 17 und 18 zeigen abgewandelte
Ausführungsformen von starren Ringen Fig. 19 und 20 zeigen einen Axialschnitt durch
eine Feder-Baueinheit mit einer anderen Ausführungsform des federnden Ringes und
Fig. 21 zeigt eine Draufsicht auf den zugehörigen federnden Ring.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3 sind starre Ringe 1 mit
Gleitflächen 2, welche gekrümmte Erzeugende aufweisen, an einer Achse 23 geführt.
Diese Gleitflächen werden von federnden Ringen 4 umgriffen, welche mit ihren Kanten
5 an den Gleitflächen 2 gleiten und mit diesen in Linienberührung stehen. Die federnden
Ringe 4 sind, wie Fig. 3 zeigt, axial geschlitzt. Beim Zusammendrücken der Feder-Baueinheit
weiten sich die federnden Ringe 4 auf und gleiten federnd an den Gleitflächen 3
der starren Ringe 1 ab.
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Fig. 4 zeigt ein Beispiel eines aus zwei Teilen 6 und 7 zusammengesetzten
federnden Ringes. Beide Teile 6 und 7 stellen gleichfalls geschlitzte Ringe dar,
welche unter Spannung ineinander liegen und relativ zueinander gegen Axialverschiebung
durch Wölbung ihrer Oberlächen 8 gesichert sind.
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Fig. 5 unterscheidet sich von Fig. 4 lediglich dadurch, daß die beiden
Teile 6 und 7 durch Nut und Feder 9 gegen Axialverschiebung gesichert sind.
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Da die federnden Ringe 4 nur mit Linienberührung an den Gleitflächen
3 anliegen, können die federnden Ringe 4 jeder beliebigen Formgebung der Gleitflächen
folgen.
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Bei der Anordnung nach Fig. 6 ist die Gleitfläche 3 konkav und weist
gekrümmte Erzeugende 40 auf. Es ergibt sich eine progressive Federkurve gemän Fig.
7, wobei in der Ordinate die Last q und in der Abzisse der Federweg f aufgetragen
ist. Gemäß Fig. 8 weist die Gleitfläche 3 konvex gekrümmte Erzeugende 11 auf. Es
ergibt sich eine abfallende Federkurve gemäß Fig. 9. Gemäß Fig. 10 weist die Gleitfläche
3 zwei verschieden geneigte geradlinige Erzeugende 12 und 13 auf.
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Es ergibt sich eine geknickte Federkurve gemäß Fig. 11.
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Gemäß Fig. 12 ist die Gleitfläche 3 wieder nach geknickten geraden
Erzeugenden 14 und 15 geformt, wobei sich jedoch ein einspringender Knick ergibt.
Es ergibt sich eine progressive geknickte Federkurve gemäß Fig. 13. Gemäß Fig.14
ist die Gleitfläche 3 nach einer S-fUrmig gekrümmten Erzeugenden 16 geformt. Es
ergibt sich die S-förmige Federkurve nach Fig. 15, welche zuerst abfällt und dann
progressiv ansteigt. Fig. 16 zeigt wieder einen starren Ring mit Gleitflächen 3
und 32. Diese Gleitflächen sind nun nach verschiedenen gekrümmten Erzeugenden 17
und 18 geformt, wodurch sich eine überlagerte Federkurve ergibt. Fig. 17 zeigt eine
Ausbildung eines starren Ri«çs 19 mit Selti'lächen 3 mit gekrümmten Erzeugenden
für eine Feder-Baueinheit, in welcher die starren Ringe nicht geführt sind. Eine
solche Feder-Baueinheit kann beispielsweise ohne weiteres in einem Rohr eingebaut
sein. Fig. 18 zeigt starre Ringe 20, welche auf der einen Seite einen zylindrischen
Fortsatz 21 aufweisen und auf der anderen Seite eine diesen zylindrischen Fortsatz
aufnehmende Ausdrehung 22. Bei dieser Ausführungsform sind die starren Ringe ohne
Verwendung einer Achse teleskopartig ineinander geführt.
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Fig. 19 bis 21 zeigen eine Ausführungsform, bei welcher der federnde
Ring 27, welcher an Stelle des federnden Ringes 4 gemäß Fig. 1 und 2 verwendet werden
kann, von
einer ebenen Spiralfeder gebildet ist, welche einen rechteckigen
Materialquerschnitt aufweist. Die Feder weist drei Windungen auf. Die Enden 24 und
25 des spiralig gewickelten Bandes 26 sind ungefähr über eine ganze Windung keilförmig
verjüngt. Die Windungen liegen bereits im unbelasteten Zustand aneinander an und
der auf diese Weise gebildete federnde Ring 27 ergibt eine gedämpfte Federung und
weist ein großes Arbeitsvermögen aui. Bei einem Federbruoh bleiben immer noch Windungen
bestehen, welche die starren Ringe 1 umschließen, so daß eine,wenn auch schwäschere
Federung aufrechtwrhalten bleibt. Die Ausführungsform nach Fig. 19 und 20 entspricht
der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2, wobei lediglich die geschlitzten Rin-44durch
dio opiralit gewundene Feder 27 ersetzt sind.
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Fig. 19 seigt wieder die Feder in unbelastetem Zustand und Fig. 20
stellt den voll belasteten Zustand dar.