PL84255B1 - Spring assembly[US3871634A] - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sprezysty element konstrukcyjny, który sklada sie z duzej liczby pier¬ scieni, ulozonych osiowo warstwami w kierunku dzialania sily, przy czym pierscienie sprezynujace sa umieszczone naprzemian z pierscieniami sztyw¬ nymi i opieraja sie o powierzchnie slizgowe pier¬ scieni sztywnych, a pierscienie sztywne posiadaja tworzaca, nachylona do osi elementu konstrukcyj¬ nego. Takie sprezyste elementy konstrukcyjne maja stosunkowo duza zdolnosc do wykonywania pracy.W znanych tego rodzaju elementach konstruk¬ cyjnych pierscienie sprezynujace maja szczeliny promieniowe. Te pierscienie szczelinowe sa przy tym, przy ich wspóldzialaniu z powierzchniami sliz¬ gowymi pierscieni sztywnych, odporne na zgina¬ nie, a sily przejmowane przez sprezysty element konstrukcyjny sa ograniczone przez wytrzymalosc na zginanie pierscieni. W takich sprezystych ele¬ mentach konstrukcyjnych znane jest zakrzywienie lub wygiecie nachylonych do osi elementu kon¬ strukcyjnego konców wyrobionych powierzchni sliz¬ gowych pierscieni sztywnych. Przez takie uksztal¬ towanie pierscieni umozliwia sie uzyskanie dowol¬ nych luków sprezystych w elemencie konstrukcyj¬ nym, w którym pierscienie sprezynujace stykaja sie liniowo z powierzchniami slizgowymi pierscieni sztywnych.Celem wynalazku jest takie uksztaltowanie spre¬ zystego elementu konstrukcyjnego, które pozwoli¬ loby na zastosowanie przede wszystkim pierscieni sprezystych, utworzonych ze sprezyn z co najmniej dwoma zwojami, a przewaznie z co najmniej trze¬ ma zwojami. W takim uksztaltowaniu pierscienie sprezynujace posiadaja juz same polepszone dziala- nie sprezynujace, które zwieksza znacznie dzialanie sprezynujace calego sprezystego elementu kon¬ strukcyjnego.Wynalazek obejmuje wiec celowo takie rozwia¬ zania, w których tworzace stozka powierzchni sliz- gowych pierscieni sztywnych sa zakrzywione lub wygiete, wskutek czego moze byc wykorzystana równiez mozliwosc dowolnie ksztaltowanej cha¬ rakterystyki sprezynowania. Pierscienie sprezynu¬ jace wedlug wynalazku moga byc wykonane z pla- skich sprezyn spiralnych o prostokatnym w przy¬ blizeniu przekroju poprzecznym, przy czym uklad ten moze byc tak dobrany, ze zwoje sprezyn przy¬ legaja do siebie juz w stanie nie obciazonym oraz, ze przy malych obciazeniach pomiedzy zwojami sprezyn powstaje przestrzen posrednia i zwoje sprezyn daza do styku ze soba dopiero przy wzra¬ stajacym ich obciazeniu. Jezeli zwoje sprezyny przylegaja cto siebie od razu, to wówczas wskutek wzajemnego tarcia zwojów powstaje duza wydol- nosc robocza sprezyny. Jezeli z kolei zwoje spre¬ zyny daza do styku ze soba dopiero przy wzrasta¬ jacym obciazeniu, to wtedy osiaga sie w pierwszej fazie ugiecia sprezyny stosunkowo miekkie spre¬ zynowanie, a w drugiej fazie tego ugiecia sprezy- 3o nowanie to jest coraz silniejsze i pobór pracy jest 84255$r*ri 84255 3 coraz wiekszy. Sprezyna moze byc zwinieta w zna¬ ny sposób z preta lub z tasmy, których przekrój poprzeczny jest na obu koncach, co najnimej na jednym zwoju zwezony w ksztalcie klina.Pret lub tasma, tworzace sprezyne wedlug wy¬ nalazku, moga jednak posiadac równiez na calej swej dlugosci taki sam przekrój poprzeczny oraz moga miec na koncu kazdego zwoju wykorbienie, odpowiadajace grubosci tasmy. Przez zastosowanie tego wykorbienia osiaga sie mimo takiego samego przekroju poprzecznego tasmy kolowe ograniczenie pierscienia sprezystego, niezbedne do wspóldziala¬ nia z powierzchniami slizgowymi. Takie uksztalto¬ wanie ma z jednej strony, w porównaniu z rozwia¬ zaniem o zwezonych klinowo koncach, te zalete, ze zmniejsza niebezpieczenstwo pekniecia sprezyny, a z drugiej strony pozwala na uzyskanie róznej jej charakterystyki. Jezeli z kolei zwoje tasmy nie przylegaja do siebie od razu, to wówczas pierwsza faza ugiecia sprezyny jest przy zwezonych koncach sprezyny bardziej miekka niz w sprezynie tasmo¬ wej o jednakowym przekroju poprzecznym.Kierunek zwojów preta lub tasmy, tworzacych plaska sprezyne spiralna wedlug wynalazku, moze byc równiez zmieniany dwukrotnie przez jej zagie¬ cie. W takim przypadku charakterystyka sprezyny pierscienia sprezynujacego zmienia sie sama. Ten pierscien sprezynujacy posiada wiec tylko czescio¬ wo postac pierscienia ze szczelina promieniowa, przy czym konce tasmy tak siegaja ponad te szczeline, ze osiaga sie z kolei tlumienie sprezyno¬ wania.Pierscienie sprezynujace wedlug wynalazku moga byc takze utworzone ze zwinietych przestrzennie sprezyn skretowych, których co najmniej jeden zwój jest skrajny jest oparty o powierzchnie sliz¬ gowa pierscieni sztywnych. Ta przestrzennie zwi¬ nieta sprezyna skretna moze byc sprezyna sru- -bowa stozkowa o prostokatnym w przyblizeniu przekroju poprzecznym, przy czym tylko jeden jej zwój skrajny, przewaznie zewnetrzny, jest oparty o powierzchnie slizgowe pierscieni sztywnych, a drugi jej zwój skrajny jest oparty osiowo o po¬ wierzchnie oporowe pierscieni sztywnych. Prze¬ strzennie zwiniete sprezyny skretowe moga byc równiez utworzone ze, sprezyn srubowych, których oba zwoje skrajne opieraja sie o powierzchnie sliz¬ gowe pierscieni sztywnych. W obu przypadkach normalne sprezynowanie osiowe sprezyny stozkowej lub sprezyny srubowej wzrasta wraz ze sprezyno¬ waniem, osiagnietym przez wspóldzialanie z powierz¬ chniami slizgowymi pierscieni sztywnych. Tym sa¬ mym powieksza sie w obu przypadkach ugiecie sprezyny sprezystego elementu konstrukcyjnego, ponad wymiar, osiagalny przez powierzchnie slizgo¬ we pierscieni sztywnych, ale wówczas osiaga sie rózne charakterystyki sprezyny sprezystego elemen¬ tu konstrukcyjnego.Uksztaltowanie pierscieni sprezynujacych wedlug wynalazku umozliwia tym samym osiaganie róz¬ nych charakterystyk sprezynowania sprezystego ele¬ mentu konstrukcyjnego, a w przypadku znanego uksztaltowania powierzchni slizgowych z zakrzy¬ wionymi lub wygietymi koncami istnieje dalsza mozliwosc zmiany charakterystyki sprezyny.Przedmiot wynalazku jest wyjasniony blizej na przykladach rozwiazania, uwidocznionych na ry¬ sunkach schematycznych, na których fig. 1 i 2 przedstawiaja sprezysty element konstrukcyjny • z pierscieniem sprezynujacym wykonanym jako plaska sprezyna spiralna, w przekroju osiowym, przy czym fig. 1 ilustruje stan nie obciazony, a fig. 2 — stan maksymalnie obciazony.Fig. 3 i 4 przedstawiaja druga postac wykonania z plaska sprezyna spiralna jako pierscien sprezy¬ nujacy, w przekroju osiowym, przy czym fig. 3 ilustruje sprezysty element konstrukcyjny w stanie nie obciazonym, a fig. 4 — ten element w stanie maksymalnie obciazonym.Fig. 5 do 10 przedstawiaja rózne postacie wyko¬ nania pierscieni sprezynujacych, jakie moga byc zastosowane dla rozwiazan, uwidocznionych na fig. i do 4, przy czym fig. 7 ilustruje postac wy¬ konania, przeznaczona specjalnie dla ukladu, uwi- docznionego na fig. 3 i 4, a fig. 8 — postac wy¬ konania, przeznaczona specjalnie dla ukladu, uwi¬ docznionego na fig. 1 i 2.Fig. 11 i 12 przedstawiaja dalsza postac wykona¬ nia sprezystego elementu konstrukcyjnego, w prze- kroju osiowym, przy czym fig. 11 ilustruje stan nie obciazony, a fig. 12 — stan maksymalnie ob¬ ciazony.Fig. 13 i 14 przedstawiaja dalsza postac wyko¬ nania sprezystego elementu konstrukcyjnego, w przekroju osiowym, przy czym fig. 13 ilustruje stan nie obciazony, a fig. 14 — stan maksymalnie obcia¬ zony.Fig. 15 i 16 przedstawiaja takze dalsza postac wykonania sprezystego elementu konstrukcyjnego, u w przekroju osiowym, przy czym fig. 15 ilustruje stan nie obciazony, a fig. 16 — stan maksymalnie obciazony.Fig. 17 i 13 przedstawiaja równiez dalsza od¬ miane wykonania sprezystego elementu konstruk- 40 cyjnego, w przekroju osiowym, przy czym fig. 17 ilustruje stan nie obciazony, a fig. 18 — stan ma¬ ksymalnie obciazony.Fig. 19 i 20 przedstawiaja równiez dalsza postac wykonania sprezystego elementu konstrukcyjnego, 41 w przekroju osiowym, przy czym fig. 19 uwidacz¬ nia stan nie obciazony, a fig. 20 — stan maksy¬ malnie obciazony.Fig. 21 przedstawia natomiast odmiane wykona¬ nia powierzchni slizgowych sprezystego elementu 50 konstrukcyjnego, uwidocznionego na fig. 3 i 4.W postaci wykonania, przedstawionej na fig. 1 i 2, pierscienie sprezynujace 1, utworzone z plaskich sprezyn spiralnych wspólpracuja z otaczajacymi je powierzchniami slizgowymi 2 pierscieni sztyw- II nych 3, prowadzonych do osi 4, przy czym pierscien sztywny 3* jest wykonany jako pierscien skrajny.Przy obciazeniu pierscienie sprezynujace 1 slizgaja sie przy zmniejszeniu ich srednicy na powierzch¬ niach slizgowych 2 pierscieni sztywnych 3 i w sta- nie obciazonym maksymalnie osiaga sie polozenie, uwidocznione na fig. 2.W postaci wykonania, przedstawionej na fig. 3 i 4, pierscienie sprezynujace 1, utworzone równiez jako plaskie sprezyny spiralne, wspóldzialaja z po- 65 wierzchniami slizgowymi 5 pierscieni sztywnych 6,84255 6 przy czym pierscien sztywny 6* jest wykonany jako pierscien skrajny. Pierscienie sztywne 6 sa prowa¬ dzone na osi 7. W tej postaci wykonania pierscie¬ nie sprezynujace 1 otaczaja powierzchnie slizgo¬ we 5 pierscieni sztywnych 6, które sa w tym przy¬ padku podobne do stozków pelnych. Fig. 3 przed¬ stawia polozenie nie obciazone. Przy obciazeniu pierscienie sprezynujace 1 rozszerzaja sie i slizgaja sie na powierzchniach slizgowych 5 dopóty, dopóki nie osiagna maksymalnie obciazonego polozenia, uwidocznionego na fig. 4. Jako pierscienie sprezy¬ nujace moga byc stosowane w obu postaciach wy¬ konania róznego rodzaju plaskie sprezyny spiralne o prostokatnym w przyblizeniu przekroju poprzecz¬ nym.Fig. 5 przedstawia plaska sprezyne spiralna, jaka jest uwidoczniona w postaci pierscienia sprezynu¬ jacego 1 w rozwiazaniach zilustrowanych na fig. 1 do 4. Zwoje tego pierscienia przylegaja do siebie od razu juz w stanie nie obciazonym. Konce 8 i 9 zwinietych pretów lub tasm sa zwezone klinowo mniej wiecej na calym zwoju. Uksztaltowany w ten sposób pierscien sprezynujacy 1 bedzie przeto juz na poczatku dzialac tlumiaco i bedzie mial duza zdolnosc eksploatacyjna.Postac wykonania przedstawiona na fig. 6 rózni sie od postaci wykonania, uwidocznionej na fig. 5, tym, ze zwoje w sprezynie spiralnej, tworzacej pier¬ scien sprezynujacy 1, sa usytuowane w okreslonej od siebie odleglosci a. Przy sciskaniu lub rozsze¬ rzaniu tej sprezyny spiralnej poszczególne jej zwo¬ je maja tendencje do styku dopiero po pewnym ich obciazeniu ,tak, ze dopiero wówczas wystepuje tlumienie przez tarcie.Fig. 7 i 8 przedstawiaja pierscienie sprezynu¬ jace 1, utworzone z plaskich sprezyn spiralnych, których zwoje 10 posiadaja az do konców taki sam przekrój poprzeczny. Aby otrzymac tu ksztalt kolo¬ wy, zwoje 10 sa w miejscach 11 i 12 wygiete na grubosc zwoju 10. Pierscien sprezynujacy, przedsta¬ wiony na fig. 7, jest przeznaczony dla rozwiazania, uwidocznionego na fig. 3 i 4, w którym pierscien sprezynujacy 1 rozszerza sie przy jego obciazeniu.Pierscien sprezynujacy, przedstawiony natomiast na fig. 8, jest przeznaczony dla rozwiazania, uwidocz¬ nionego na fig. 1 i 2, w którym pierscien sprezy¬ nujacy 1 zmniejsza sie w srednicy przy jego obcia¬ zeniu. Wskutek tego w pierscieniu sprezynujacym, przedstawionym na fig. 8, zachowana jest pomie¬ dzy miejscami wygiecia 11 i 12 okreslona odleg¬ losc, która umozliwia sciskanie pierscienia sprezy¬ nujacego do mniejszej jego srednicy.W rozwiazaniu, uwidocznionym na fig. 9, pier¬ scien sprezynujacy 1 jest wykonany z preta lub z tasmy 13, przy czym kierunek zwoju jest w tym pierscieniu dwukrotnie zmieniany w miejscach 14 i 15. Srodkowe zwoje 13' sa wiec tym samym uksztaltowane w postaci pierscienia ze szczelina promieniowa 16, przy czym pierscien ten jest po¬ laczony przez zewnetrzny i wewnetrzny jego zwój 13". Powstaje tu wiec tym samym przy od¬ ksztalceniu tylko tarcie pomiedzy zwojami 13", a 13', podczas gdy pomiedzy dwoma zwojami 13' nie ma tarcia. Taki pierscien sprezynujacy bedzie mial inna charakterystyke niz np. pierscien, przed¬ stawiony na fig. 5.Pierscien sprezynujacy 1, uwidoczniony na fig. 10, rózni sie od pierscienia sprezynujacego, przedsta- wionego na fig. 9, tym, ze pomiedzy zwojami 13', a 13" istnieja przestrzenie posrednie a, które za¬ mykaja sie dopiero przy pewnym obciazeniu.Fig. 11 i 12 przedstawiaja z kolei sprezynujacy element konstrukcyjny, w którym pierscienie spre¬ zynujace sa utworzone ze sprezyn srubowych stoz¬ kowych 17 o prostokatnym w przyblizeniu przekro¬ ju poprzecznym. Zewnetrzny zwój 17' kazdej spre¬ zyny srubowej stozkowej 17 wspóldziala tu z po¬ wierzchnia slizgowa 18 pierscieni sztywnych 19, prowadzonych z kolei na osi 4. Wewnetrzny zwój 17" jest tu oparty o powierzchnie oporowa 20 kaz¬ dego, górnego pierscienia sztywnego 19. Te sprezy¬ ny srubowe stozkowe 17 dzialaja wskutek tego cze¬ sciowo jako pierscienie sprezynujace, slizgajace sie na powierzchniach slizgowych 18, a czesciowo jako osiowo sprezynujace sprezyny stozkowe. W maksy¬ malnie obciazonym polozeniu koncowym, przedsta¬ wionym na fig. 12, sprezyny srubowe stozkowe 17 sa sciskane w plaszczyznie i przy zmniejszeniu ich srednicy slizgaja sie na powierzchniach slizgo¬ wych 18. Od wymiarów zalezy, czy nastepuje naj¬ pierw osiowe sciskanie, czy tez promieniowe sci¬ skanie, albo tez w jaki sposób ruchy sprezyny prze¬ cinaja sie. W kazdym jednak przypadku ugiecie sprezyny jest mniej wiecej, jak przedstawia to ry¬ sunek, podwojone w kierunki osi 4 przez uksztalto¬ wanie pierscienia sprezynujacego w postaci spre¬ zyny srubowej stozkowej, w porównaniu z uksztal¬ towaniem go w postaci plaskiej sprezyny spiralnej.W sprezystym elemencie, konstrukcyjnym, przed¬ stawionym na fig. 13 i 14, pierscienie sprezynujace sa utworzone ze sprezyn srubowych 21, które sa sciskane z jednej strony osiowo, a z drugiej strony slizgaja sie na obu powierzchniach slizgowych 22 i 23 przy promieniowym ich sciskaniu dopóty, do¬ póki nie zostanie osiagniete scisniete ich polozenie, uwidocznione na fig. 14. W tym rozwiazaniu, przed¬ stawionym na fig. 13 i 14, sprezyny srubowe 21 sa zwiniete cylindrycznie i skrajne ich zwoje 21' odksztalcaja sie na mniejsza srednice w porównaniu ze zwojami srodkowymi 21", w polozeniu konco¬ wym, uwidocznionym na fig. 14.Postac wykonania, przedstawiona na fig. 15 i 16, rózni sie od postaci wykonania, uwidocznionej na fig. 13 i 14, równiez tym, ze zwoje skrajne 24' sa zwiniete przy nie obciazonych sprezynach srubo¬ wych 24, na wieksza srednice niz zwoje srodko¬ we 24". Wszystkie zwoje beda wiec tu posiadaly w polozeniu obciazonym, przedstawionym na fig. 16, mniej wiecej taka sama srednice.Fig. 17 do 20 przedstawiaja z kolei takie posta¬ cie wykonania elementu wedlug wynalazku, w któ¬ rych pierscienie sprezynujace sa utworzone ze spre¬ zyn srubowych 27 lub 28, ale pierscienie te slizgaja sie tu na wewnetrznie umieszczonych powierzch¬ niach slizgowych 25 pierscieni sprezynujacych 26, podobnie jak w rozwiazaniu, uwidocznionym na fig. 3 i 4. Róznica pomiedzy rozwiazaniem, przed¬ stawionym z jednej strony na fig. 17 i 18 — a z drugiej strony na fig. 19 i 20, polega równiez 40 45 50 55 6084 255 na tym, ze w jednym przypadku sprezyny srubo¬ we 27 sa zwiniete cylindrycznie, a w drugim przy¬ padku zwoje skrajne sprezyn srubowych 28 sa zwiniete na mniejsza srednice. We wszystkich jed¬ nak przypadkach powierzchnie slizgowe moga po¬ siadac dowolny ksztalt, uzalezniony od wymaganej charakterystyki sprezyny.Fig. 21 przedstawia z kolei pierscien sztywny 29, jaki móglby byc zastosowany zamiast pierscieni 6, uwidocznionych na fig. 3 i 4, albo zamiast pierscie¬ ni 26, przedstawionych na fig. 17 do 20. Pierscien sztywny 29, uwidoczniony na fig. 21, posiada rózne powierzchnie slizgowe 30, 31, które moga tu byc równiez uksztaltowane dowolnie ,np. jak powierz¬ chnie slizgowe 2, 18 i 22, przedstawione na fig. 1 i 2, 11 i 12 oraz 13 i 15. PL PL

Claims (11)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sprezysty element konstrukcyjny, skladajacy sie z duzej liczby pierscieni, ulozonych osiowo warstwami w kierunku dzialania sily, przy czym pierscienie sprezynujace sa umieszczone na prze¬ mian z pierscieniami sztywnymi i opieraja sie o po¬ wierzchnie slizgowe pierscieni sztywnych, a pier¬ scienie sztywne posiadaja nachylona do osi two¬ rzaca, a zwlaszcza tworzaca zakrzywiona lub wy¬ gieta, znamienny tym, ze pierscienie sprezynujace (1) sa utworzone ze zwinietych sprezyn z co naj¬ mniej dwoma, a korzystnie co najmniej trzema zwojami.

2. Sprezysty element konstrukcyjny wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze pierscienie sprezynu¬ jace (1) sa utworzone z plaskich sprezyn spiral¬ nych o prostokatnym w przyblizeniu przekroju poprzecznym.

3. Sprezysty element konstrukcyjny wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, ze zwoje pierscieni sprezystych (1) sa umieszczone wzgledem siebie stycznie.

4. Sprezysty element konstrukcyjny wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze pomiedzy zwojami pierscieni sprezystych (1) jest utworzona przy ma¬ lych obciazeniach przestrzen posrednia (a), a zwo¬ je pierscieni sprezystych (1) sa ze soba w styku dopiero przy zwiekszonym ich obciazeniu.

5. Sprezysty element konstrukcyjny wedlug 5 zastrz. 1, znamienny tym, ze utworzona z preta lub z tasmy sprezyna jest na obu koncach (8, 9) zwe¬ zona stozkowo, co najmniej na jednym zwoju.

6. Sprezysty element konstrukcyjny wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze pret lub tasma two¬ rzace pierscien sprezysty posiada przekrój po¬ przeczny, jednakowy na calej dlugosci oraz ma na odcinkach (11, 12) stykajacych sie z koncami zwo¬ jów (10) wygiecie, odpowiadajace grubosci tasmy.

7. Sprezysty element konstrukcyjny wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze kierunek zwojów pierscienia sprezystego (1), utworzonych z plaskiej sprezyny spiralnej, jest dwukrotnie zmieniany w dwóch miejscach (15, 15) przez ich zgiecie.

8. Sprezysty element konstrukcyjny wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze miejsca zgiete (14,15) znajduja sie wewnatrz zwojów i sa oddalone od siebie w przyblizeniu o jeden zwój.

9. Sprezysty element konstrukcyjny wedlug zastrz. 1 lub 3 lub 4 lub 5, znamienny tym, ze pierscienie sprezynujace (1) sa utworzone ze zgie¬ tych przestrzennie sprezyn skretowych (17, 21, 24, 27, 28), których co najmniej jeden zwój skrajny jest oparty o powierzchnie slizgowa (18, 22, 25) pierscieni sztywnych (19).

10. Sprezysty element konstrukcyjny wedlug za¬ strz. 1, znamienny tym, ze pierscienie sprezynujace sa utworzone ze sprezyn stozkowych (17) o prosto¬ katnym w przyblizeniu przekroju poprzecznym oraz tym, ze tylko jeden ich zwój skrajny (17'), zwlasz¬ cza zwój zewnetrzny jest oparty o powierzchnie slizgowe (18) pierscieni sztywnych (19), a drugi ewój slkajny (17") jest oparty o powierzchnie opo¬ rowe (20) pierscieni sztywnych (19).

11. Sprezysty element konstrukcyjny wedlug za¬ strz. 1, znamienny tym, ze pierscienie sprezynujace (1) sa utworzone ze sprezyn srubowych (21,24,27, 28), których oba zwoje skrajne sa oparte o po¬ wierzchnie slizgowe (22,25) pierscieni sztywnych (19- .;^:iil 15 20 25 30 3584255 |SsS|j FIG.1 FIG. 2 FIG. 584 255 FIG,3 FIG FIGA8425584 255 m.H <^%^ FIG.1S h\\N^ 23^ \\\\\\\^ FIG.13 22- k\\\\\\\\\^ I FIG. 15 \\\\\\v 2A'^E[_ 24- 24'- 22 ^\SWN\ t^s^ 17 FIG. 14 bvN\\\\\\w<: <\\\\\w\ -2J' ¦21' f/ i;84 255 ne. w PL PL