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Gummistahlfeder Die Erfindung betrifft eine Gummistahlfeder, die sich
gegenüber dem Bekannten dadurch auszeichnet, daß die Übersetzung von der belastenden
Kraft bis zur Federbandspannung durch einfache Mittel zu jeder Höhe gesteigert werden
kann. Es sind bereits Gummistahlfedern bekanntgeworden, bei denen ein Stahlband
unter Zwischenschaltung einer Gummieinlage auf einer Büchse, Welle od. ä. spiralig
aufgerollt und durch eineRelativdrehung der genannten Büchse oder Welle gegen das
äußere Bandende auf Zug beansprucht wird. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß
entsprechend der erforderlichen Arbeitsfähigkeit der Feder die radialen Dimensionen
der Feder und dadurch auch das Übersetzungsverhältnis zwischen äußerer Kraft und
Federband-Spannung weitgehend festgelegt werden. Dementsprechend ergeben sich kleine
Federbandquerschn:itbe und große Bandlängen, d. h. große Außendurchmesser des Federbandes.
Damit ist aber eine weitere Tendenz zur Verringerung der Übersetzung gegeben. Außerdem
wird aber für jeden besonderen Belastungsfall eine besondere Que@rschnittsgröße
des Federbandes erforderlich. Bei dieser bekannten Ausführung weichen Innen- und
Außendurchmesser der Spirale voneinander ab, so daß entsprechend der konstanten
Moineenterngröße und der veränderlichen Durchmesser die Bandbreiten außen und innen
sehr stark differieren müssen, wenn eine gute Ausnutzung des Stahles gewährleistet
werden soll. Damit ergibt sich eine
schwierige Herstellung des Federbandes,
verbunden mit Materialverlust.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß zwei der beschriebenen
Federbandspiralen durch ein gemeinsames Federband so zu einer Einheit verbunden
werden, daß beide Spiralen in Differentialwirkung stehen. Wickelt sich die eine
Spirale auf, so wickelt sich die andere ab, und da die Außendurchmesser beider Spiralen
verschieden sind, ergibt sich gemäß dieser Durchmesserdifferenz jede beliebige Übersetzung
zwischen einer unteren Grenze und dem Wert unendlich. Entsprechend kann für viele
Vorrichtungen der gleiche Feder-Bandquerschnitt zur Anwendung gelangen, und damit
können starke Querschnitte mit wenigen Windungen verwendet werden, außerdem verteilen
sich diese Windungen auf zwei Spiralen. Somit ergibt sich nun ein geringer Unterschied
zwischen den Außen- und Innendurchmessern der beiden; Spiralen, so daß das Federband
ohne wesentliche Einbuße an Arbeitsfähigkeit in durchgehend .gleicher Breite Verwendung
finden kann.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ab-Bildungen dargestellt,
und zwar zeigt Abb. i das Differentialprinzip einer solchen Feder, Abb: 2 eine beispielsweise
Anordnung zur Abfederung eines Automobi,lrades.
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Wie aus Abb. i ersichtlich, sind -die Enden eines für beide Spiralen
gemeinsamen Federbandes a auf Rohre b, c so aufgebracht, daß eine Spirale rechtsdrehend,
die andere linksdrehend gewickelt ist. Wesentlich ist hierbei aber, daß der Außenhalbmesser
beider Spiralen verschieden. ist, denn diese Halbmesserdifferenz ist das die Übersetzung
bestimmende Maß. Werden nun durch eine geeignete Vorrichtung die beiden Rohre b
und c in gleichem Drehsinn gedreht, so wirkt auf die gesamte Vorrichtung ein Drehmoment,
das .sich bestimmt -aus dem Produkt P (ri rj, wobei P die Fe:derbandspannung, y1
den äußeren. Halbmesser der groß,en. Spirale und r. den äußeren Halbmesser der kleinen
Spirale bedeuten. Diese Halbmesserdifferenz läßt sich nun durch- .entsprechende
Abstufungen der Spiralwindungen beliebig einstellen, so da.ß für jeden beliebigen
Konstruktionsfall eine passende Übersetzung erreicht werden kann.
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In Abb. 2 ist der Einbau einer solchen Vorrich= tung in ein Straßenfahrzeug
dargesilellt, und' zwar bedeutet d den Wagenkörper; an dem die mit den Rohren
b starr verbundenen Lager e befestigt sind. Die Mitten dieser beiden
Lager bilden zwei Eckpunkte eines Gelenkvierecks, dessen andere beiden Gelenkpunkte
durch die Rohre c-c besroänmt sind, die ihrerseits starr mit der einen Gelenkverbindungss,tänge
f verbunden sind. Zwischen den Rohren b und c befinden sich die Parallellenker g
des Gelenkvi@erecks, die die Distanz zwischen den beiden Spiralen des Federbandes.
aufrechterhalten. An der Gelemkverbindungsstange f befindet sich der Zapfen h zur
Aufnahme des Rades, so daß durch den Zapfen und die Gelenkstange f die Raddrücke
auf das Gelenkviereck und von da auf die Feder-Bänder a-a übertragen werden. Erfolgt
eine. Belastung des Zapfens in der gezeichneten Pfeilrichtung mit .der Kraft Q,
so bewegt sich das Gelenkviereck in der gleichen Pfeilrichtung, wobei je eine Spirale
aufgerollt und die andere abgerollt wird, so daß dadurch die eingangs: gekennzeichnete
Differenzwirkung gegeben ist.
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Die dargestellte Vorrichtung ist nur ein Anwendungsbeispiel dieses
Prinzips, das sich konstruktiv weitgehend al),wändeln läßt. Zum Beispiel kann man
auch die Spiralen so anordnen, daß das Federband auf beiden Spiralen gleichsinnig
aufgedreht ist. In diesem Fall müssen aber die Rohre b und c beim Arbeiten in ihrer
Bewegung so gesteuert werden, daß beide Rohre verschiedenen Drehsinn haben, und
zwar entsprechend den Halbmess.erdifferenzen der beiden Spiralen. Es ii'st bei einer
solchen Anordnung auch möglich mit gleichen Außendurchmessern der Spiralen eine
Differenzwirkung dadurch zu erreichen, daß man die Verdrehungsgeschwindigke%t der
Rohre b und c durch eine geeignete Steuervorrichtung, z. B. durch zwei ineinandergreifende
Zahnsegmente, verschieden bemißt und eine differentielle Kraftwirkung gewünschter
Art hervorruft. Die zwischen den einzelnen Windungen erforderliche Gumnvizwischenlage
kann einmal durch lose Gummibänder, die zwischen den Spiralen liegen,. geschaffen,
werden., ebenso kann aber auch das Band von: einer oder von beiden Seiten mit Gummi
beklebt oder auf das Band ein- oder zweiseitig aufvulkanisiert werden.
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Die beschriebene Vorrichtung, nach der sich das Übersetzungsverhältnis
durch die Halbmesserdifferenz der beiden Spiralen bestimmt, kann konstruktiv auch
so gestaltet werden, daß nach Belieben die Halbmesserdifferenz und damit auch die
übersetzung geändert werden.
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Zu diesem Zweck sind die Rohre b und c fest mit Hebeln verbunden,
die eine Anzahl von Bohrungen aufweisen.. Die Gelenkstange f ist dann nicht mehr
starr mit den Rohren c-c verbünden, sondern lose auf diese Rohre aufgeschoben; die
Verbindung mixt der Spiralfeder wird dadurch geschaffen, daß die fest mit den Rohren.
b und c verbundenen Hebel mit ihnen Bohrungen an der Gelenkstange bzw. an den Lagern
e verschraubt werden. Man kann nun je nach Erfordernis diese letztere Verbindung
nach Maßgabe der vorhandenen Einstellöcher so gestalten, daß beide Federbands@iralen
nach einer öder der anderen Richtung gleichsinnig verstellt werden. Dadurch verändert
sich aber die Halbmesserdifferenz der Spiralen und auch das Übersetzungsverhältnis.
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