FR2064607A5 | 1971-07-23 | |||
FR1272259A | 1961-09-22 | |||
FR1123203A | 1956-09-19 | |||
FR1187273A | 1959-09-09 | |||
AU4221772D | ||||
US4666018A | 1987-05-19 | |||
US3012767A | 1961-12-12 |
1. | ; Federgelenk für die schwenkbare Befestigung zweier Teile aneinander, die in einer Ruhelage frei von Rückstellkräften sind, jedoch in einer ausgelenkten Lage einer elastischen Rückstellkraft unterliegen, mit einem im Querschnitt quadratischen Innenkörper, der mit dem einen Teil verbunden ist, mit einem im Querschnitt quadratischen Außengehäuse, das mit dem anderen Teil verbunden ist, mit mindestens einem Elastikkörper in einem Eckbereich des Außengehäuses, der an einem Abschnitt zwischen zwei Eckbereichen de Innenkörpers anliegt, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Außengehäuse (3) an dem Innenkörpe (2a) drehbar gelagert und geführt ist. |
2. | Federgelenk nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß für die drehbare Lagerung an dem Außengehäuse (3) an jeder Stirnseite ein Lage flansch (10) mit einer kreisförmigen Lagerfläche (13) angebracht ist, an der der Innenkörper (2a) direkt oder indirekt anliegt. |
3. | Federgelenk nach Anpruch 2, dadurch g e e n n ¬ z e i c h n e t , daß an jeder Stirnseite des In¬ nenkörpers (2a) ein Lagertopf (11, 11a) angebracht ist, der mit einer kreisförmigen Lagerfläche (14) an der des Lagerflansches (10) anliegt. |
4. | Federgelenk nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß jeder Lagertopf (11) einen Kragen (15) trägt, dessen Außendurchmesser größer ist als der der Lagerfläche (14) und der spielbe haftet an dem Lagerflansch (10) anliegt. |
5. | Federgelenk nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß der eine Lagertopf (11a) unverrrückbar an dem Innenkörper (2a) befestig ist, und daß der andere Lagertopf (11) an dem Innen¬ körper (2a) oder an dem ersten Lagertopf (11a) ange¬ schraubt ist. |
6. | Federgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß jeder Lagerflansch (10) aus Kunststoff oder einem metalli¬ schen Lagermaterial wie Bronze besteht. |
7. | Federgelenk nach Anspruch 5 oder nach Anspruch 5 und 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß jeder Lagerflansch (10) als einzige Befestigung formschlüssig in den jeweiligen Endabschnitt des Außengehäuses (3) eingesteckt ist. |
8. | Federgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß jeder Lagertopf (11) formschlüssig in den jeweiligen End¬ abschnitt des als Innengehäuse (2) ausgebildeten Innenkörpers (2a) eingesteckt ist. |
9. | Federgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das eine Teil (6) an dem einen Lagertopf (11a) angebrach ist oder mit diesem einen integralen Bestandteil bildet. |
10. | Federgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Anzahl, Länge und Härte der Elastikkörper (4) aus schließlich nach der gewünschten Federrate und nicht nach der Gelenkqualität ausgewählt ist. |
11. | Federgelenk nach einem vorhergehenden Anspruch, da durch g e k e n n z e i c h n e t , daß paarig sich gegenüberliegende Elastikkörper (4) vorgesehen sind. |
Die Erfindung betrifft ein Federgelenk für die schwenkba Befestigung zweier Teile aneinander, die in einer Ruhela frei von Rückstellkräften sind, jedoch in einer ausgelen Lage einer elastischen Rückstellkraft unterliegen, mit einem im Querschnitt quadratischen Innenkörper, der mit dem einen Teil verbunden ist, mit einem im Querschnitt quadratischen Außengehäuse, das mit dem anderen Teil verbunden ist, mit mindestens einem Elastikkörper in eine Eckbereich des Außengehäuses, der an einem Abschnitt zwischen zwei Eckbereichen des Innenkörpers anliegt.
Derartige Federgelenke sind seit langem auch als sog. Neidhard-Federn bekannt. Sie zeichnen sich dadurch aus, daß die regelmäßig mit vier Elastikkörpern besetzten Federgelenke im eigentlichen Sinn unechte Gelenke sind, weil sich Innenkörper und Außengehäuse nicht direkt berüh sondern nur indirekt über die Elastikkörper. Dadurch ist unter extremer Belastung sogar eine Auslenkung der Mittel achse des einen Teils zu der des anderen Teiles möglich, wobei dann die Elastikkörper entsprechend unsymmetrisch, gesehen über ihre Länge, verformt werden. Diese Achsver¬ schiebung ist im Einzelfall möglicherweise erwünscht, um z.B. einen Bruch zu vermeiden infolge einer Ausweichbeweg oder dergleichen.
Es gibt jedoch Anwendungsfälle, bei denen die gelenkige Führung nach Möglichkeit präzise sein soll, also das Federgelenk nach Art einer Zapfen-Hülsen-Verbindung führe soll. Es müssen dann sehr harte, unelastische Elastikkör¬ per verwendet werden, die zu einer entsprechenden Federra also zu entsprechend hohen Rückstellkräften führen. Hohe Rückstellkräfte können jedoch unerwünscht sein, müssen dann jedoch wegen der Gelenktreue in Kauf genommen werden
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Federgelenk der eingan genannten Art so weiterzuentwickeln, daß bei guter Gelen treue eine weitgehende Wahl der Federrate und damit der Rückstellkräfte möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß das Außengehäuse an dem Innenkörper drehbar gelagert und geführt ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, daß an dem Außengehäuse an jeder Stirnseite ein Lagerflansch mit ei kreisförmigen Lagerfläche angebracht ist, an der der Innenkörper direkt oder indirekt anliegt.
Im einfachsten Fall liegt der Innenkörper mit vier Punkte an der Lagerfläche an, nämlich mit den vier äußeren Eck- punkten der im Querschnitt quadratischen Umfangsfläche. Aufwendiger ist die Ausgestaltung eines Innengehäuses als Innenkörper mit je einem Lagertopf an jeder Seite, der mi einer kreisförmigen Lagerfläche an der des Lagerflansches anliegt. In dieser Weise ergibt sich eine übliche, allsei tragende Schwenklagerung.
Infolge der exakten Führung des Innenkörpers gegenüber dem Außengehäuse und umgekehrt kann jeder Elastikkörper hinsichtlich seiner Anzahl, Länge und Härte frei gewählt werden, weil er nicht mehr mit Führungsaufgaben belastet ist. Im Extremfall kann also ein kurzer Elastikkörper nahe dem einen Randabschnitt ausreichen, während früher stets vier Elastikkörper annähernd über die gesamte Länge der Gehäuselänge vorgesehen sein mußten. Aus Gründen eine symmetrischen Belastung der Schwenklagerung ist es jedoch vorteilhaft, die Elastikelemente paarig sich gegenüberlie gend anzuordnen, wenn die gewünschte Federrate eine solc Bestückung zuläßt.
Es ist besonders zweckmäßig, jeden Lagerflansch aus Kuns
stoff herzustellen, während jeder Lagertopf aus Stahl besteht. In dieser Weise ergibt sich eine günstige Reib¬ paarung, die geringen Schmierbedarf hat und niemals zum Fressen neigt. Im übrigen können übliche Lagermaterialie gepaart werden, also z.B. Bronze oder Messing mit Stahl oder Kunststoff und dergleichen, es kommt nur darauf an, daß die Lagerung dauerhaft ist. Wenn jeder Lagertopf mit einem die Lagerfläche überragenden Kragen versehen ist, genügt als einzige Befestigung jedes Lagerflansches an d Außengehäuse das Einstecken in den jeweiligen Endabschni weil der zugehörige Lagertopf den Lagerflansch übergreif und damit innerhalb des Außengehäuses hält.
Das Federgelenk gemäß der Erfindung kann überall dort eingesetzt werden, wo bisher schon Federgelenke eingeset werden, es jedoch auf die Ausweichmöglichkeit des einen Teils gegenüber dem anderen mit einer Achsverlagerung ni ankommt bzw. diese Achsverlagerung auf keinen Fall auftr darf. Ein typischer Anwendungsfall ist ein sog. Feder- lamellenabstreifer (siehe EP-0 254 977) , bei dem jedes Abstreifelement ein derartiges Federgelenk enthält und außerdem zur federnden Lagerung des über die Breite eine Fördergurtes reichenden Systemträgers mindestens zwei derartige Federgelenke eingesetzt werden.
Nachfolgend wird ein Auführungsbeispiel der Erfindung, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert; in der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Längsschnittsansicht in einer diagonalen Ebene eines ersten Ausführungsbeispiels eines Federgelenks zur federbelasteten Lagerung eine Teils gegenüber einem anderen Teil;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht des Federgelenks von
Fig. 1 mit vier Elastikkörpern in der Schnitt¬ ebene entlang der Linie 2 - 2 in der Fig. 1;
Fig. 3 eine Längsschnittsansicht, ähnlich wie in Fig. 1, eines zweiten Ausführungsbeispiels mit An¬ ordnung von Elastikkörpern nur in einer Hälfte der axialen Erstreckung;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht zu Fig. 3 mit Dar¬ Stellung von vier symmetrisch über den Quer¬ schnitt verteilten Elastikkörpern;
Fig. 5 eine Längsschnittsansicht eines dritten Aus¬ führungsbeispiels, ähnlich wie in Fig. 1 und 3, jedoch in vereinfachter Darstellung, mit drei axial und radial unsymmetrisch verteil¬ ten Elastikkörpern;
Fig. 6 eine Querschnittsansicht zu Fig. 5;
Fig. 7 eine Querschnittsansicht eines vierten Ausfüh- rungsbeispiels in vereinfachter Darstellung mit Anordnung nur eines Elastikkörpers zwischen einem Innen- und einem Außengehäuse;
Fig. 8 eine Seitenansicht eines Teils einer Halterung für eine Abstreifvorrichtung für Gurtbänder unter Verwendung von zwei Federgelenken;
Fig. 9 eine Draufsicht auf die Halterung von Fig. 8.
Die in den Figuren 1 und 2 wiedergegebene Ausführungsform eines Federgelenkes 1 findet z.B. Anwendung zur Lagerung eines sog. Systemträgers 20 an einer AbstreifVorrichtung für Gurtbänder, von der ein Teil einer Halterung des
Systemträgers 20 in Fig. 8 und 9 dargestellt ist. Der in der Zeichnung nur angedeutete Systemträger 20 wird auf jeder Seite in einem Tragring 21 gehalten, an dem eine L- förmige Lasche 22 befestigt ist. Mittels Schrauben und Muttern 23, 24 sind Schwingen 6 in der dargestellten Lage jeweils mit einem als Innengehäuse 2 ausgebildeten Innen¬ körper 2a des Federgelenks 1 (vgl. Fig. 3) fest verbunden sind, und zwar mit einem Lagertopf 11a des Innengehäuses 2 des Federgelenks 1, das noch beschrieben wird. Eine an einem Außengehäuse 3 des Federgelenks 1 befestigte Hülse nimmt eine Spindel 25 auf, die zur Höhenverstellung und zur grundsätzlichen Halterung des Systemträgers 20 an dem Rahmen des Gurtbandes angebracht ist. Statt der Schwingen 6 und der Hülse 5' können beliebige andere Teile drehfede und genau geführt miteinander verbunden sein, wie noch de lich wird.
Das Federgelenk 1 besteht aus dem vorerwähnten im Quer¬ schnitt quadratischen Innengehäuse 2, dem ebenfalls im Querschnitt quadratischen Außengehäuse 3 und insgesamt acht Elastikkörpern 4, die in zwei axial nebeneinander liegenden Gruppen in einander gegenüberliegenden Eckberei chen des Außengehäuses 3 liegen und das Innengehäuse 2 au dessen Außenseite im mittleren Abschnitt zwischen zwei Eckbereichen jeweils berühren (Fig. 2 und 4) . Außengehäus und Innengehäuse 3, 2 sind gegeneinander um 45° verdreht (Fig. 2, 4, 6, 7), wenn man als Ausgangspunkt der Drehung diejenige Lage annimmt, bei der die Gehäusewände parallel zueinander verlaufen. An dem Außengehäuse 3 ist ein Teil 5, im Falle der Halterung nach Fig. 8 und 9 die Hülse 5', angeschweißt, und an dem Innengehäuse 2 ist die Schwinge 6 oder ein anderes Teil befestigt. Beide Teile 5 und 6 sind federbelastet und schwenkbar miteinander verbunden.
In jede Stirnseite des Außengehäuses 3 ist ein Lagerflans
10 eingesteckt, der bei diesem Ausführungsbeispiel aus Kunststoff besteht, jedoch auch aus einem anderen Lager¬ material wie z.B. Bronze bestehen kann, und-dessen äußer Umfangsform quadratisch und dessen innere Umfangsform kreisförmig ausgebildet ist. Jeder Lagerflansch 10 ist mit einem Bund versehen, so daß er stirnseitig an dem Außengehäuse 3 anliegt, jedoch auch ein kurzes Stück auf jeder Seite in den Endabschnitt des Außengehäuses 3 hine ragt. Die innere Umfangsfläche bildet eine Lagerfläche 13, an der eine im Durchmesser geringfügig kleinere Lage fläche 14 eines Lagertopfes 11 bzw. 11a anliegt, der dem Innengehäuse 2 zugeordnet ist, und zwar auf jeder Stirn¬ seite.
Wie deutlich aus Fig. 1 und 3 zu erkennen ist, ist der im Bild untere Lagertopf 11a integraler Bestandteil der Schwinge 6, und die so gebildete, durch Tiefziehen gefor Einheit ist an dem Innengehäuse 2 angeschweißt oder auch nur zusammengesteckt. Statt dessen kann die aus dem Inne gehäuse 2, dem Lagertopf 11a und der Schwinge 6 gebildet Einheit ein integrales Teil z.B. aus Kunststoff sein, we es sich um ein kleines Federgelenk 1 handelt. Der in der Zeichnung in Fig. 1 und 3 oben liegende Lagertopf 11 wir mit Hilfe einer Schraube 12 mit Sicherungsring 16 gegen die Stirnseite des Innengehäuses 2 gezogen, so daß die
Stange 6 mit angeformtem Lagertopf 11a, der weitere Lage topf 11 und das Innengehäuse 2 mit Hilfe der Schraube 12 eine in sich starre, lösbare Einheit bilden, zwischen de Lagertöpfen 11, 11a das Außengehäuse 3 mit Hilfe der Lagerflansche 10 drehbar gelagert und geführt ist. Die Lagerflansche 10 bedürfen keiner gesonderten Befestigung, sondern sie sind lediglich in die Stirnseiten des Außen¬ gehäuses 3 eingesteckt, wobei ein Kragen 15 an jedem Lagertopf 11, 11a das Herausgleiten der Lagerflansche 10 aus dem Außengehäuse 3 heraus verhindert.
Die zwischen den beiden Gehäusen 2 und 3 eingesetzten Elastikkörper 4 können so lang wie die freien Innenlängen der Gehäuse 2 und 3 gestaltet sein, es ist jedoch ebenso möglich, kürzere Längen zu verwenden, die in Längsrichtun gesehen an beliebiger Stelle angeordnet sein können. Eine unterlassene Fixierung ist ohne Bedeutung, da das Außenge häuse 3 gegenüber dem Innengehäuse 2 infolge der Lager¬ elemente 10 und 11 eindeutig geführt und stabil gehalten ist und folglich eine unsymmetrische Federkraft ohne Wirk ist. Wegen der Unabhängigkeit von Federung und Lagerung k die Federung frei bestimmt werden, es genügt also theo¬ retisch ein einziger Elastikkörper 4 begrenzter Länge, wi in Fig. 7 dargestellt, um bereits eine Feder zu bilden. In dieser Weise lassen sich unzählige Federhärten bei ste gleichbleibender exakter Schwenklagerung verwirklichen.
Die konstruktiven Möglichkeiten zur Erzielung praktisch jeder beliebigen Federcharakteristik, nämlich die Auswahl und Anordnung der Elastikkörper frei wählen zu können ohne an die Führungsfunktion zu denken, veranschaulichen die dargestellten vier Ausführungsbeispiele.
Fig. 1 zeigt zwei axial hintereinander praktisch über die gesamte Federlänge angeordnete Elastikkörper 4, wobei jed Gruppe, wie in Fig. 2 gezeigt ist, aus vier radial symme¬ trisch verteilten Elastikkörpern 4 besteht. Die Elastik¬ körper 4 können gleiche oder auch unterschiedliche Härte aufweisen.
Fig. 3 und 4 zeigen einen Satz aus vier radial symmetrisc am Umfang des Innengehäuses 2 in den vier Ecken des Außen gehäuses 3 verteilten Elastikkörpern 4, wobei dieser Satz in einer Hälfte der axialen Erstreckung der Feder angeordnet ist, während die andere Hälfte frei bleibt.
Fig. 5 veranschaulicht in Verbindung mit Fig. 6 eine in axialer Richtung ungleiche Verteilung der Elastik¬ körper 4, weil einem in der Zeichnung links dargestell- ten Elastikkörper 4 rechts zwei Elastikkörper 4 in hinte einander liegender Anordnung diametral gegenüberliegen.
Fig. 7 verdeutlicht, daß zur Ausbildung eines Federgelen 1 bereits ein einziges Elastikelement 4 in einer Ecke des Außengehäuses 3 ausreicht, das an beliebiger axialer Stelle des Federgelenks angeordnet sein kann.
In allen vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen beeinflu die Anzahl, die Länge, die Lage und die Härte der Elasti körper 4 nicht die exakte Führung und Lagerung des Außen gehäuses 3 an dem Innengehäuse 2.
Fig. 1 und 3 veranschaulichen ferner, daß statt einer Schwinge 6 oder eines entsprechenden anderen Teils 6 an dem in der Zeichnung unteren Lagertopf 11a auch in entsprechender Weise am oberen Lagertopf 11 eine Schwin¬ ge 6 oder ein anderes Teil angebracht oder integral mit dem Lagertopf 11 verbunden sein kann, und zwar statt der Lösung gemäß Fig. 3 mit nur einer unteren Schwinge 6, die der in Fig. 8 und 9 dargestellten Halterung für d Systemträger 20 angepaßt ist. Der andere gegenüber der einzelnen oder der zweifachen Schwinge 6 drehfedernd auslenkbare sowie an dem Außengehäuse 3 befestigte Teil ist beliebig und besteht bei der Halterung gemäß Fig. 8 und 9 aus der dort dargestellten Hülse 5'.
Es ist deutlich aus Fig. 1 und 3 zu erkennen, daß das Innere des Außengehäuses 3 infolge der Kragen 15 gut ge¬ schützt ist gegen das Eindringen von Schmutz oder Feuch- tigkeit. Im übrigen ist das Eindringen von Feuchtigkeit
weniger kritisch, weil zwischen dem Innengehäuse 2 und dem Außengehäuse 3 keine direkte Berührung vorhanden ist, so daß es auch nicht zu Festrostungen kommen kann. Ähnlic gilt für die sich berührenden Lagerflansche 10 und Lager- topfe 11, 11a, die bei unterschiedlicher Werkstoffwahl ebenfalls dieser Gefahr nicht ausgesetzt sind.