DE837944C

DE837944C - Ringfeder

Info

Publication number: DE837944C
Application number: DEP14047A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hermann Dietri Nienhaus
Original assignee: Aktiengesellschaft fuer Unternehmungen der Eisen und Stahlindustrie
Current assignee: Aktiengesellschaft fuer Unternehmungen der Eisen und Stahlindustrie
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1952-05-02

Description

Ringfeder Die Erfindung bezieht sich auf eine aus ineinandergesteckten geschlossenen federnden Ringen zusammengesetzte Ringfedersäule, deren Ringe aus gleichartigen und in allen Teilen kongruenten, abgestumpften Hohlkegeln bestehen.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Ringfedersäule zu schaffen, bei der die Gefahr des hestklemmens der Ringe vermieden ist. Diese Aufgabe wird in erster Linie dadurch gelöst, daß die Ringe nur so weit ineinandergreifen, daß bei der größten Zusammendrückung ihre Ränder einen Abstand von der mittleren Querebene des von ihnen berührten hohlkegligen Ringes behalten. Während bei der bekannten Ringfeder der Außenring nur auf Zug, der Innenring nur auf Druck beansprucht wird, ist bei der Ringfedersäule gemäß der Erfindung bei ein und demselben Ringelement der weitere Teil des Ringes auf Zug, der engere Teil auf Druck und das gesamte Ringelement auf Torsion lieaiisl>rttchl llit der Ringfedersäule gemäß der Erfindung wird gegenüber der bekannten Ringfeder zunächst der Vorteil erreicht, daß nur eine einzige Art von Ringelementen verwendet zu werden braucht. Da die sich nicht überdeckende Zone zweier aufeinanderfolgender Ringelemente größer ist als die sich überdeckende Zone, ist weiterhin der Werkstoffaufwand geringer als bei der bekannten Ringfeder. Während die Charakteristik, d. h. das Kraftwegdiagramm der bekannten Ringfeder, ebenso wie die Charakteristik einer Schraubenfeder und einer Torsionsfeder geradlinig verläuft, ist die Charakteristik der Ringfedersäule gemäß der ErfindWg im allgemeinen progressiv, d. h. bei stärkerer Zusammendrückung wird die Kraft pro Millimeter Federweg größer als in weniger belastetem Zustande. Eine progressive Federung ist aber in fast allen Anwendungsfällen,' insbesondere für Pufferfedern, erwünscht. Die progressive Charakteristik führt zu dem weiteren Vorteil, daß die ltingfedersäule gemäß der Erfindung bei geringeren Beanspruchungen weicher ist als eine entsprechend bemessene Ringfeder. Werden bei der Ringfedersäule gemäß der Erfindung die Ringe durch überschreiten der Elastizitätsgrenze vorverformt, so werden die Belastungsspitzen an den meistbeanspruchten Stellen des Ringfederelements abgebaut, und es ergibt sich gegenüber den bekannten Blatt-, Schrauben- und Torsionsstabfedern ein günstigerer Spannungsverlauf innerhalb des Federelements.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Federsäule nach der Erfindung veranschaulicht. Es zeigt Abb. i die Federsäule im mittleren Längsschnitt, Abb. 2 den Kraftverlauf in einem Federelement während des Zusammenpressens der Federsäule.
Die Ringfeder besteht aus einer Anzahl in sich geschlossener kegeliger Ringe i. Jeder Ring hat die Form eines abgestumpften Hohlkegels mit gleichen kegeligen Innengleitflächen 2 und Außengleitflächen 3. Die hohlkegelförmigen Ringe i, die unter sich gleich sind, haben den Querschnitt eines Rechteckes mit abgerundeten Ecken. Die kegeligen Gleitflächen 2 bzw. 3 sind unter einem Winkel a von etwa 15° gegen die Längsachse 4 der Kegel bzw. der Federsäule geneigt. Die Ringfedersäule ist derart zusammengesetzt, daß die Innenfläche 2 eines Ringes i die Außenfläche 3 des Nachbarringes berührt. Der erste Ring 5, der nur eine kegelige Innengleitfläche 2 hat, und der letzte Ring 6, der nur eine kegelige Außengleitfläche 3 hat, besitzen Böden 7, 8, die durch einen Schraubenbolzen 9 verspannt werden. Die einzelnen Ringe i der Säule greifen nur so weit ineinander, daß bei der größten Zusammendrückung die Ränder io bzw. ii einen Abstand 12 bzw. 13 von der mittleren Querebene 14. des von ihnen berührten Ringes z behalten.
Beim Zusammendrücken der Ringfedersäule werden die Teile der Ringe mit dem großen Durchmesser auf Zug, die Teile mit dem kleinen Durchmesser auf Druck beansprucht. Im Ringquerschnitt entstehen daher ähnlich wie bei der Blattfeder Zug-und Druckbeanspruchungen, die- theoretisch ihr Maximum in der äußersten Randfaser io bzw. i i haben und einen Nullwert in der neutralen Zone 14. Um die Spannungsspitzen in den äußersten Fasern abzubauen, wird gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung dem ringförmigen Federelement durch ein- oder mehrmaliges Überschreiten der Elastizitätsgrenze eine Vorverformung gegeben, so daß an Stelle des theoretisch geradlinigen Spannungsverlaufes der Spannungsverlauf nach der gekrümmten Linie 15 der Abb. 2 entsteht.
Beim Auffangen eines Stoßes wird die Federsäule, um einen gewissen Betrag, den Federungsweg, zusammengedrückt. Hierbei wird infolge des Gleitens der ringförmigen Federelemente i längs der Kegelflächen 2, 3 die Arbeit vernichtet und in Reibungswärme umgesetzt. Die Größe der Arbeitsvernichtung hängt in erster Linie von dem Kegelwinkel a ab, der nach Versuchen zwischen io° und 200 günstige Verhältnisse ergibt. Die Feder nach der Erfindung hat die Eigenschaft, daß sich der Winkel a beim Zusammendrücken etwas vergrößert. Auf . diese Weise wird dem Schmiermittel Gelegenheit gegeben, durch Kapillarwirkung zwischen die Gleitflächen 2, 3 einzudringen, so daß die trockene Reibung und damit die Gefahr des Festklemmens der Federelemente nach der Entlastung beseitigt bzw. verringert wird.
An Stelle der gleichen Federringe i, die eine zylindrische Federsäule ergeben, können zur Erzielung einer besonderen Charakteristik auch Federringe verschiedener Größt- und Kleinstdurchmesser verwendet werden. Es entstehen dann Federsäulen, die vom Federfuß 6 aus sich entweder verjüngen oder erweitern.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Aus ineinandergesteckten geschlossenen federnden Ringen zusammengesetzte Ringfedersäule, deren Ringe aus gleichartigen und in allen Teilen kongruenten, abgestumpften Hohlkegeln bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (i) nur so weit ineinandergreifen, daß bei der größten Zusammendrückung ihre Ränder (io, i i) einen Abstand (12 bzw. 13) von der mittleren Querebene (14) des von ihnen berührten hohlkegeligen Ringes (i) behalten.
2. Ringfedersäule nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (i) durch Überschreiten der Elastizitätsgrenze vorverformt sind, so daß in an sich bekannter Weise die Spannungsspitzen in den Rändern (io bzw. i i) abgebaut werden.
3. Ringfedersäule nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kegeligen Gleitflächen (2,3) der Ringe (i) unter einem Winkel a von etwa io bis 20° gegen die Längsachse des Kegels geneigt sind.
4. Ringfedersäule nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (i) den, Querschnitt eines Rechtecks mit abgerundeten Ecken haben.
5. Ringfedersäule nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und letzte Ring (5; 6), die nur eine Innen- bzw. Außengleitfläche haben, Böden (7, 8) besitzen, die durch eine Spannverbindung, z. B. Schraubenbolzen (9), verspannt werden.
6. Ringfedersäule nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlkegelförmigen Ringfederelemente (i) völlig gleiche Gestalt haben.
7. Ringfedersäule nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Ringen verschiedener Größt- und Kleinstdurchmesser besteht, so daß sie sich vom Federfuß (6) aus entweder verjüngt oder erweitert. Angezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 114541-