Verfahren zum Herstellen einer Schraubenfeder aus nichtmetallischem Werkstoff, Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens und Schraubenfeder, hergestellt nach dem Verfahren
Die Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zum Herstellen einer Schraubenfeder aus nichtmetallischem Werkstoff und mit einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie mit einer nach dem Verfahren hergestellten Schraubenfeder.
Bisher sind Schraubenfedern aus metallischem Werkstoff, insbesondere Stahl, bekannt. Beim Einsatz dieser Federn für bestimmte Zwecke, insbesondere in elektrischen Geräten, treten verschiedene Nachteile auf, die auf die elektrische Leitfähigkeit, die Magnetisierbarkeit und die chemische Angriffsfähigkeit des metallischen Werkstoffes zurückzuführen sind. Zweck er Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schraubenfeder aus nichtmetallischem Werkstoff herzustellen. Die Herstellung der bekannten metallischen Schraubenfedern erfolgt meist in der Weise, dass ein Stahldraht auf einen Dorn gewickelt wird und anschliessend eine bestimmte Wärmebehandlung vorgenommen wird. Ein solches Verfahren ist für nichtmetallische Werkstoffe nicht brauchbar, Ida hierdurch nicht die notwendigen Federeigenschaften erzielt werden.
Deshalb wird eine Schraubenfeder aus nichtmetallischem Werkstoff erfindungsgemäss dadurch hergestellt, dass ein Kunststoff in eine Form, die eine der Feder entsprechende Aussparung besitzt, gespritzt wird.
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass eine in einer Form gespritzte Schraubenfeder die notwendigen Federeigenschaften aufweist. Vorzugsweise wird Formaldehydpolymerisat gespritzt. Bei der Verwendung von Formaldehydpolymerisat, das unter der Warenbezeichnung Hostaform im Handel bekannt ist, werden ausserordentlich gute Federeigenschaften erreicht, d. h. die Federsteifigkeit der mit diesem Material hergestellten Schraubenfeder ist sehr hoch.
Bei den in elektrischen Geräten verwendeten Schraubenfedern handelt es sich meist um solche mit kleinerem Durchmesser und grosser Steigung. Um bei solchen Federabmessungen die notwendigen guten Federeigenschaften zu erreichen, muss der Querschnitt der Feder möglichst gross gewählt werden.
Zur Durchführung des Verfahrens kann eine Vorrichtung mit einem zweiteiligen zylinderförmigen Gehäuse und einem in den Innenraum des Gehäuses passenden Dorn verwendet werden. Um mit einer solchen Vorrichtung eine Schraubenfeder mit kreisförmigem Querschnitt herzustellen, müssen sowohl die Teile des Gehäuses als auch der Dorn mit dem Querschnitt der Feder entsprechenden Nuten versehen werden, wodurch die Herstellung der Vorrichtung teuer wird. Ausserdem können die Federn nach der Herstellung nur schwierig aus der Form entfernt werden. Theoretisch wäre dies zwar durch eine Schraubbewegung der gespritzten Feder relativ zu der Vorrichtung möglich, was jedoch umständlich ist.
Zur Vermeidung dieser Nachteile schlägt die Erfindung vor, dass nur das Gehäuse der Vorrichtung an der Innenwand eine schraubenförmige Nut aufweist, deren Querschnitt vieleckig ist, wobei die Seitenwände der Nut mit einem Winkel zur Grundlinie von weniger als 90" nach innen geneigt sind, und dass der Dorn der Vorrichtung glatt lausgebildet ist. Der Vorteil dieser Vorrichtung liegt darin, dass nach dem Spritzvorgang der Dorn aus dem zylinderförmigen Gehäuse herausgezogen werden kann, woraufhin anschliessend die Schraubengänge der Feder mit dem sich nach aussen verjüngenden Querschnitt leicht aus der Nut des Gehäuses herausgezogen werden können.
Dies hat vor allem Bedeutung für Schraubenfedern mit grossem Querschnitt, bei denen die Höhe des Querschnitts (senkrecht zur Federachse) grösser als die Breite des Querschnitts (in Richtung der Federachse) ist, da sich diese Schraubenfedern an sich schwerer aus einer Form entnehmen lassen als Federn mit flacher Querschnittsform und kleinem Querschnitt.
Eine nach dem Verfahren hergestellte Schraubenfeder hat vorzugsweise einen dreieckförmigen Querschnitt, wobei die Grundlinie des Dreiecks nach dem Innenraum der Feder weist. Die obere Ecke des Dreiecks ist vorzugsweise abgerundet. Dieser Querschnitt der Feder ist vor allem für solche Federn von Bedeutung, die eine hohe Querschnittsform haben, d. h. bei denen die Höhe des Querschnitts wesentlich grösser als die Querschnittsbreite ist.
Eine nach dem Verfahren hergestellte Schraubenfeder kann auch einen trapezförmigen Querschnitt haben, wobei die Grundlinie des Trapezes nach dem Innenraum der Feder weist. Die oberen Ecken des Trapezes sind vorzugsweise abgerundet. Dieser Querschnitt wird für Federn verwendet, die eine flachere Querschnittsform haben, da hier das Ausbringen aus der Spritzvorrichtung weniger schwierig ist.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt, und zwar sind
Fig. 1 eine Schraubenfeder in Seitenansicht,
Fig. 2 ein Querschnitt durch eine Windung der Schraubenfeder nach Fig. 1 in grösserem Masstab und
Fig. 3 ein Querschnitt durch eine Windung einer anderen Ausführungsform einer Schraubenfeder.
Die Schraubenfeder 1 gemäss Fig. 1 und 2 ist aus einem Formaldehydpolymerisat im Spritzgussverfahren hergestellt. Um die Schraubenfeder aus der Vorrichtung leicht entnehmen zu können, ist der Querschnitt 2 trapezförmig ausgebildet, wobei die Grundlinie 3 des Trapezes nach dem Innenraum 9 der Feder weist, während die oberen Ecken 4 und 5 des Trapezes, die bei der fertigen Feder nach aussen weisen, abgerundet sind. Der Winkel a zwischen Grundlinie und den Seitenwänden ist etwas kleiner als 90 , was für das Ausbringen der Feder mit flacher Querschnittsform aus der Vorrichtung ausreichend ist.
Gemäss Fig. 3 hat der Querschnitt 6 der Feder Dreieckform, wobei die Grundlinie 7 des Dreiecks nach dem Innenraum der Feder weist, während die obere Ecke 8 des Dreiecks abgerundet ist. Der Winkel ss ist merklich geringer als 900, wodurch das Ausbringen der Feder mit hoher Querschnittsform aus der Vorrichtung erleichtert wird.
Method for manufacturing a helical spring from non-metallic material, device for
Implementation of the method and coil spring produced according to the method
The invention is concerned with a method for producing a helical spring from non-metallic material and with a device for carrying out the method and with a helical spring produced by the method.
So far, coil springs made of metallic material, in particular steel, are known. When these springs are used for certain purposes, in particular in electrical devices, various disadvantages occur which can be attributed to the electrical conductivity, magnetizability and chemical attack capability of the metallic material. The purpose of the invention is to avoid these disadvantages.
The object of the invention is to produce a helical spring from a non-metallic material. The known metallic coil springs are usually manufactured in such a way that a steel wire is wound onto a mandrel and then a certain heat treatment is carried out. Such a method cannot be used for non-metallic materials, which means that the necessary spring properties cannot be achieved.
Therefore, according to the invention, a helical spring made of non-metallic material is produced in that a plastic is injected into a mold which has a recess corresponding to the spring.
Surprisingly, it has been found that a helical spring injected into a mold has the necessary spring properties. Formaldehyde polymer is preferably sprayed. When using formaldehyde polymer, which is known commercially under the trade name Hostaform, extraordinarily good spring properties are achieved, ie. H. the spring stiffness of the coil spring made with this material is very high.
The coil springs used in electrical devices are mostly those with a smaller diameter and a large pitch. In order to achieve the necessary good spring properties with such spring dimensions, the cross section of the spring must be selected as large as possible.
A device with a two-part cylindrical housing and a mandrel that fits into the interior of the housing can be used to carry out the method. In order to produce a helical spring with a circular cross-section with such a device, both the parts of the housing and the mandrel must be provided with grooves corresponding to the cross-section of the spring, which makes the device expensive to manufacture. In addition, the springs are difficult to remove from the mold after manufacture. Theoretically, this would be possible by a screwing movement of the injected spring relative to the device, but this is cumbersome.
To avoid these disadvantages, the invention proposes that only the housing of the device has a helical groove on the inner wall, the cross section of which is polygonal, the side walls of the groove being inclined inward at an angle to the base line of less than 90 ", and that The advantage of this device is that after the injection molding process, the mandrel can be pulled out of the cylindrical housing, whereupon the screw threads of the spring with the outwardly tapering cross-section are easily pulled out of the groove of the housing can.
This is particularly important for coil springs with a large cross-section, where the height of the cross-section (perpendicular to the spring axis) is greater than the width of the cross-section (in the direction of the spring axis), since these coil springs are more difficult to remove from a mold than springs with flat cross-sectional shape and small cross-section.
A helical spring produced by the method preferably has a triangular cross section, the base line of the triangle pointing towards the interior of the spring. The upper corner of the triangle is preferably rounded. This cross-section of the spring is particularly important for springs that have a high cross-sectional shape, i.e. H. where the height of the cross section is significantly greater than the cross section width.
A helical spring produced by the method can also have a trapezoidal cross section, the base line of the trapezoid pointing towards the interior of the spring. The upper corners of the trapezoid are preferably rounded. This cross-section is used for springs that have a flatter cross-sectional shape, since here the discharge from the spray device is less difficult.
Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing, namely are
1 shows a helical spring in side view,
FIG. 2 shows a cross-section through a turn of the helical spring according to FIG. 1 on a larger scale and FIG
3 shows a cross section through a turn of another embodiment of a helical spring.
The helical spring 1 according to FIGS. 1 and 2 is produced from a formaldehyde polymer in an injection molding process. In order to be able to easily remove the helical spring from the device, the cross section 2 is trapezoidal, with the base line 3 of the trapezoid pointing towards the interior 9 of the spring, while the upper corners 4 and 5 of the trapezoid, which point outwards in the finished spring , are rounded. The angle α between the base line and the side walls is slightly smaller than 90, which is sufficient for the removal of the spring with a flat cross-sectional shape from the device.
According to FIG. 3, the cross section 6 of the spring has a triangular shape, the base line 7 of the triangle pointing towards the interior of the spring, while the upper corner 8 of the triangle is rounded. The angle ss is noticeably less than 900, which makes it easier to remove the spring with a high cross-sectional shape from the device.