Drehfedergelenk. Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein aus gewundenen Drehungsfedern beste hendes Gelenk, das zum Beispiel gewisse Winkelbewegungen bei Antriebswellen von Kraftfahrzeugen zulässt.
Ein solches Gelenk muss, um allen An sprüchen zu genügen, mit ausreichender Ver drehungsfestigkeit grossen Widerstand gegen seitliche Verschiebung verbinden, jedoch kleinere Winkel- und Längsbewegungen der Wellen ohne grossen Kraftaufwand zulassen, geräuschlos arbeiten und sich möglichst we nig abnutzen.
Gelenke, bestehend aus Drehungsfedern mit rechteckigem Querschnitt, sind bekannt. Bei diesen ist man jedoch auf eine Schwie rigkeit gestossen: Wählt man den Federquer schnitt so stark, dass er ausreichenden Wider stand gegen das zu übertragende Drehmoment besitzt, so muss man zur Erzielung genügen der Winkel- und Längsbewegungen viele Windungen vorsehen, erhält damit aber Fe dern, die durchhängen und so die Welle nicht zentrisch halten; ordnet man nur eine Windung mit ausreichender Nachgiebigkeit gegen Winkel- und Längsbewegungen an, so ist der Widerstand gegen das Drehmoment unzureichend.
Die nachfolgend beschriebene Erfindung vermeidet diese Schwierigkeiten durch Ver wendung von Federquerschnitten, die grosse Biegungssteifigkeit zur Aufnahme des Dreh momentes mit geringer Verdrehungssteifig keit gegenüber Winkel- und Längsbewegun gen verbinden.
In der beiliegenden Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele schematisch darge stellt, und zwar zeigt: Fig. 1 die Befestigung der an sich be kannten Flachfedern. An den durch das Ge lenk zu verbindenden Wellenenden sind in geeigneter Weise die beiden Ringe a be festigt. Mit ihnen durch Niete c verbunden sind die Enden. der Federn b von je am besten etwa einer vollen Windung federnden Länge, wobei sich die Befestigungsstellen an jedem Ring diametral gegenüber liegen. Gemäss vorliegender Erfindung werden an Stelle der Flachfedern solche aus beliebi gem Profilmaterial, zum Beispiel und am zweckmässigsten Z-förmigen Querschnittes, verwendet.
Wickelte man solche Profilfedern zylin drisch, mit gleichbleibendem Durchmesser, so ergäbe sich - gleichviel welches Profil der Querschnitt besitzt und wie er zur Fe- deraxe steht - ein grösserer Windungs abstand als bei Flachfedern, also ein grö sserer Hebelarm und stärkere Verwindung durch das Drehmoment. Um das zu vermei den, sind die Federn d nach Fig. 2 und 3 spiralig gewunden, so dass ihre Schenkel mit genügendem Spielraum ineinander liegen und der Windungsabstand nicht grösser wird als bei Flachfedern gleicher Materialstärke. Die Federn d sind durch Niete e an den Ringen f und g befestigt.
Die Verwindungssteifigkeit solcher Federn lässt sich ohne Vergrösserung der Höhe wei ter dadurch steigern, dass man die Schenkel des Z-Profils stärker als den Steg macht oder sie nach Fig. 4 doppelt oder öfter faltet.
Die Anzahl der Federn hängt ab von Aussendurchmesser, Drehmoment und Längs bewegung. Die Verwendtung nur einer Feder wäre wegen der ungünstigeren Beanspru chung an den Einspannstellen nicht zweck mässig. Bei drei, vier oder mehr Federn lie gen die Befestigungsstellen 120 , 90 usw. auseinander. Es können auch anstatt vier, sechs usw. Federn zwei Bündel von je zwei, drei und mehr Federn angeordnet sein, die dann, wie in Abb. 2 und 3, um 180 versetzt befestigt sind.
Torsion spring joint. The subject matter of the present invention is an existing joint made of coiled torsion springs, which allows, for example, certain angular movements in drive shafts of motor vehicles.
Such a joint must, in order to meet all claims, combine high resistance to lateral displacement with sufficient resistance to torsion, but allow smaller angular and longitudinal movements of the shafts without great effort, work silently and wear as little as possible.
Joints consisting of torsion springs with a rectangular cross section are known. With these, however, you have encountered a difficulty: If you choose the spring cross-section so strong that it has sufficient resistance to the torque to be transmitted, you have to provide many turns in order to achieve sufficient angular and longitudinal movements, but you get Fe those that sag and so do not keep the shaft centered; If only one turn is arranged with sufficient flexibility against angular and longitudinal movements, the resistance against the torque is inadequate.
The invention described below avoids these difficulties by using spring cross-sections that connect great flexural rigidity to absorb the torque with low torsional stiffness with respect to angular and longitudinal movements.
In the accompanying drawings, some embodiments are shown schematically Darge, namely shows: Fig. 1 the attachment of the per se known flat springs. At the shaft ends to be connected by the Ge joint, the two rings a be fastened in a suitable manner. The ends are connected to them by rivets c. of the springs b of each preferably about a full turn resilient length, the fastening points on each ring being diametrically opposite one another. According to the present invention, instead of the flat springs, those made of any profile material, for example and most expediently Z-shaped cross-section, are used.
If such profile springs were wound cylindrically with a constant diameter, the result would be - regardless of which profile the cross-section has and how it is positioned to the spring axis - a larger coil spacing than with flat springs, i.e. a larger lever arm and greater torsion due to the torque. In order to avoid this, the springs d are spirally wound according to FIGS. 2 and 3, so that their legs lie one inside the other with sufficient leeway and the winding spacing is not greater than that of flat springs of the same material thickness. The springs d are attached to the rings f and g by rivets e.
The torsional stiffness of such springs can be further increased without increasing the height by making the legs of the Z-profile stronger than the web or by folding them twice or more according to FIG.
The number of springs depends on the outer diameter, torque and longitudinal movement. The use of only one spring would not be appropriate because of the less favorable stress on the clamping points. If there are three, four or more springs, the fastening points 120, 90 etc. lie apart. Instead of four, six etc. springs, two bundles of two, three or more springs each can be arranged, which are then attached, offset by 180, as in Figs. 2 and 3.