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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung einer Druckfeder aus einem Block eines kopolymeren Polyester-Elastomeren, der eine ursprüngliche Dimension in einer Richtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Block (18) mindestens einmal einer, in Richtung der ursprünglichen Dimension wirkenden Formierungsdruckkraft (F) unterworfen wird, die so gross ist, dass sie die ursprüngliche Dimension des Blocks in dieser Richtung um mehr als 30% verringert, wonach er wieder entlastet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formierungs-Druckkraft auf die gesamte Fläche von zwei senkrecht zur Richtung der ursprünglichen Dimension verlaufenden Flächen des Blocks zur Einwirkung gebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Block vor der Belastung durch die Formierungs-Druckkraft getempert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Block während mehr als 50 Stunden getempert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Block aus kopolymeren Polyester-Elastomeren in einer Form (10) gegossen und zur Verhinderung einer Hohlraumbildung während des Erstarrens mit Druck beaufschlagt wird. (Figur 2)
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck nur im Mittelbereich (15) einer von zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Blocks zur Einwirkung gebracht wird. (Figur 2)
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck auf die ganze Fläche zweier einander gegen überliegenden Seiten des Blocks zur Einwirkung gebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung einer Druckfeder, die an ihren Druckflächen durch Metallplatten begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass man Metallplatten mit an einer Seite angebrachten Vorsprüngen verwendet, diese beidseits des Blocks anordnet und diese Einheit ein zweites Mal mit einer Druckkraft beaufschlagt, die so gross ist, dass das Material des Blocks um die Vorsprünge herumfliesst und eine mechanische Verbindung zwischen dem Block und den Platten herstellt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zum zweiten Mal einwirkende Druckkraft so gross ist, dass sie den Block bis zur gleichen Dimension zusammendrückt wie beim ersten Mal.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass man Metallplatten verwendet, die im Bereich der Vorsprünge Durchbrüche aufweisen.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass man Metallplatten (26") verwendet, die ihrer Zentrierung dienende Teile (29) aufweisen.
12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man Metallplatten verwendet, die an der dem Block zugekehrten Seite aufgerauht sind.
13. Verfahren nach Anspruch 1, zur Herstellung einer mehrschichtigen Druckfeder aus mehreren Blöcken, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl an den Enden, als zwischen benachbarten Blöcken Metallplatten (26, 52) angeordnet werden, die jeweils an den den Blöcken zugekehrten Seiten mit Vorsprüngen versehen sind, und dass diese mehrschichtige Einheit ein zweites Mal mit Druck beaufschlagt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 1, zur Herstellung einer Druckfeder, die an ihren Druckflächen durch Metallplatten begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Metallplatten (26) ein aus kopolymeren Polyester-Elastomeren bestehender Block gelegt wird, wobei die Platten an einer Seite mit aus dem Plattenmaterial herausgepressten Vorsprüngen versehen sind, die zum Block hin errichtet sind, dass die Platten mit einer Formierungs-Druckkraft beaufschlagt werden, unter der der Block um mehr als 30% seiner ursprünglichen Dimension zusammengedrückt wird, wobei das kopolymere Polyester-Elastomere unter Ausbildung einer mechanischen Verbindung zwischen dem Block und den Platten um die Vorsprünge herumfliesst, und dass die Platten dann von den Kräften entlastet werden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Druckfeder aus einem Block eines kopolymeren Polyester Elastomeren.
Elastomere sind schon bisher zur Herstellung von Federkörpern verwendet worden, die auf Zug oder Druck beansprucht werden. Ein neueres Elastomeres dieser Art ist ein kopolymerer Polyester. Ein solches Polymere kann im weitesten Sinne als durch Zufallsbindung miteinander verbundenen, nachgiebigen und starren Segmenten bestehend aufgefasst werden, vergleiche zum Beispiel US-PS-3 651 014, 3 763 109 und 3 766 146.
Ein solches Polymer kann beispielsweise aus drei Bestandteilen bestehen, nämlich aus Dimethyl-Terephthalat, aus Polyglykolen wie Polytetramethylenglykol, Polyethylenglykol oder Polypropylenglykol und aus kurzkettigen Diolen wie Butandiol oder Ethylenglykol.
Werden diese miteinander umgesetzt, so entstehen hochmolekulare Polymere, in denen aus den Diolen und dem Terephthalat entstehende Blöcke kristalline, starre Segmente bilden und die nachgiebige amorphe Phase aus den Polyglykol-Terephthalaten besteht.
Produkte dieser Art sind im Handel (E.I. DuPont de Nemours & Co., Wilmington, Delaware, USA) unter den Typenbezeichnungen 5550, 5555, 5556, 5556 HS, 4056 und 6356 erhältlich, von denen die ersten beiden Zahlen die Durometer Härte in Werten der D-Skala darstellen.
Kopolymere Polyester dieser Art eignen sich besonders für zugbeanspruchte Federkörper. Sie haben sich jedoch als ungeeignet für auf Druck beanspruchte Federkörper erwiesen. Dies hängt damit zusammen, dass sie bei einer Kompression über ca. 10% beginnen, sich bleibend zu verformen. Es ist offensichtlich, dass eine unter Last bleibend verformbare Feder für den jeweils gewünschten Zweck ungeeignet ist. Dar über hinaus sind Anwendungen, bei denen die Feder um weniger als 10% zusammengedrückt wird (d.h. nur eine geringe Federwirkung verlangt wird), durchaus selten.
Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, durch das Kopolyester Polymer-Elastomere so verarbeitet werden können, dass ein Produkt erhalten wird, das als Druckfederkörper auch in solchen Anwendungsfällen brauchbar ist, in denen die auf den Federkörper einwirkende Kraft so gross ist, dass der Federkörper um wesentlich mehr als 10% zusammengedrückt wird. Anders ausgedrückt, besteht die Aufgabe der Erfindung darin, aus einem Block eines kopolymeren Polyester-Elastomeren eine Feder zu bilden, die keine wesentliche bleibende Deformation mehr erleidet, auch wenn diese Belastung so gross ist, dass sie eine bleibende Deformation des unbehandelten Blocks hervorrufen würde.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass der Block mindestens einmal einem, in Richtung der ursprünglichen Dimension wirkenden Formierungsdruck unterworfen wird, der so gross ist, dass er die ursprüngliche Dimension des Blocks in dieser Richtung um mehr als 30% verringert, wonach er wieder entlastet wird. Vorzugsweise wird der Block vor dem Zusammendrücken getempert.
Federkörper aus Elastomeren werden unter anderem auch im Eisenbahnwesen angewandt.
Bei solchen Anwendungen ist es bekannt, den Federkör
per aus Elastomeren beidseitig an Metallplatten zu binden, wodurch ein wesentlich verbesserter Arbeitsbereich erhalten wird (vergleiche beispielsweise US-PS-2 713 483 und 3 227 288). Bei den üblicherweise verwendeten Elastomeren liess sich eine gute Verbindung zwischen dem Federkörper und den Metallplatten durch im Handel erhältliche Kleber erzeugen. Es ist jedoch noch nicht möglich gewesen, einen Kleber für die vorerwähnten kopolymeren Polyester zu finden.
Auch für Federn aus kopolymeren Polyester, deren Druckflächen durch Metallplatten begrenzt sind, bietet die Erfindung eine Lösung.
Es lassen sich auch mehrschichtige Druckfedern für Puffer, mit zwischen jeder Feder eingelegten Metallplatten nach dem Verfahren der Erfindung herstellen.
Ausführungsbeispiele der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Feder sind in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Flussdiagramm zur Darstellung des Herstellungsverfahrens einer Druckfeder aus kopolymerem Polyester-Elastomeren nach der Erfindung;
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Giessform für den kopolymeren Polyester-Block;
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Vorkompression eines getemperten Blocks aus kopolymerem Polyester;
Fig. 4 eine Ansicht einer mehrschichtigen Druckfeder;
Fig. 5 in Aufsicht eine der Platten zur Herstellung einer Druckfeder;
Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie 6-6 in Fig. 5;
Fig. 7 eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Druckfeder;
Fig. 8A eine teilweise weggebrochene Aufsicht auf eine andere Ausführungsform der in Fig. 5 dargestellten Platte;
Fig. 8B einen Querschnitt entlang der Linie 8B-8B in Fig.
8A;
Fig. 9A eine teilweise weggebrochene Aufsicht auf eine weitere Ausführung der in Fig. 5 dargestellten Platte;
Fig. 9B einen Querschnitt entlang der Linie 9B-9B in Fig.
9A;
Fig. 10A eine Aufsicht auf eine weitere Ausführung der in Fig. 5 dargestellten Platte;
Fig. lOB einen Querschnitt entlang der Linie IOB-IOB in Fig. l0A; und
Fig. 11 eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer mehrschichtigen Druckfeder mit den in Fig. 1 OA und IOB dargestellten Platten.
Die vorstehend genannten kopolymeren Polyester liegen im allgemeinen in Form von Körnern oder Kugeln vor, wobei das Material durch Giessen oder Extrudieren weiter verarbeitet wird. Wie am oberen Ende der Fig. 1 dargestellt ist, besteht der erste Schritt darin, dass aus dem Material ein Block vorgeformt wird. Dies kann bei geringen Querschnitten dadurch geschehen, dass der aus einer Strangpresse erhaltene Strang aus diesem Material in einzelne Blöcke aufgeteilt wird.
Bei grösseren Querschnitten werden die Masse und die Kapazität der Strangpressen, die dafür notwendig sind, unvertretbar gross, und es ist praktischer, Blöcke mit solchen Querschnitten zu giessen.
Zur Durchführung des Giessverfahrens werden die Körner oder Kugeln durch Erhitzen auf 165 bis 232 C (330 bis 450 F) geschmolzen. Das geschmolzene Material wird in eine Form 10 gegeben und während der Erstarrung mit einem Druck von aussen beaufschlagt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Druck auf den Mittelbereich des Gussblockes zur Einwirkung gebracht. Dementsprechend erstreckt sich in Fig. 2 ein Gewicht 11 durch eine Mittelöffnung 12 im Deckel der Form 10 und ist in vertikaler Richtung durch diese Mittelöffnung 12 frei bewegbar. Auf diese Weise wird durch das Gewicht 11 Druck auf den Mittelbereich des aus kopolymerem Polyester bestehenden Materials 13 ausgeübt, während dies in der Form 10 erstarrt. Der Druck kann auch mit anderen Mitteln, z.B.
Federn, anstelle der über das Gewicht einwirkenden Schwerkraft ausgeübt werden. Auch können andere Flächen und nicht notwendigerweise nur begrenzte Teile einer Fläche mit Druck beaufschlagt werden.
Die Druckbeaufschlagung des Materials während des Erstarrens dient hauptsächlich dazu, die Probleme zu vermeiden oder zumindest in ihrer Wirkung einzuschränken, die durch Hohlräume in dem sich bildenden Block entstehen. Solche Hohlräume entstehen durchaus häufig, wenn kopolymere Polyester zu Körpern von grossem Querschnitt gegossen werden. Dies liegt einmal daran, dass der mittlere Bereich des Materials in der Form 10 nach Erstarrung der äusseren Anteile weiterhin in geschmolzener Form erhalten bleibt und zum anderen daran, dass das Material beim Abkühlen schrumpft. Da die äussere Form des Materials von Anfang an gegeben ist und das im Mittelbereich befindliche Material erst später innerhalb dieser vorgegebenen Form erstarrt, würde die Schrumpfung bei der Erstarrung des Materials im Mittelbereich zum Auftreten von Hohlräumen führen.
Falls diese Hohlräume im Block verbleiben, ist dies von Nachteil. Bei Anwendung von Druck, wie vorstehend beschrieben, entstehen die Hohlräume nur noch selten, wenn überhaupt.
Ein weiterer Vorteil, der mit der Druckbeaufschlagung des Materials von oben durch das Gewicht 11 verbunden ist, besteht darin, dass dieses Gewicht an der Stirnseite des Blocks aus dem erstarrten Material eine Fassung 15 bestimmt. Bei einigen Anwendungen, z.B. im Eisenbahnwesen, werden eine Mehrzahl solcher Blöcke in den daraus hergestellten Federn übereinander geschichtet. Der benachbarte Block hat einen Vorsprung 17 entsprechender Form, der in die Fassung 15 hinein vorsteht. Dadurch werden die Blöcke in gegenseitiger Ausrichtung gehalten. In der Form 10 nach Figur 2 befindet sich nämlich am Boden eine Vertiefung 16. Diese Vertiefung wird von dem geschmolzenen Material ausgefüllt und dieses bildet an der entsprechenden Stirnseite des Blocks einen Vorsprung 17, der gerade in die Fassung 15 eines benachbarten Blockes passt.
Gemäss der Darstellung in Figur 1 wird das Material nach Ausformung des Blocks 18 getempert. Die dazu verwendete Temperatur ändert sich mit dem jeweilig eingesetzten Material, sie liegt für das Material mit der Kennziffer 5550 bei etwa 121 "C(250 F). Die Dauer des Temperns beträgt wenigstens 64 Stunden. Es hat sich gezeigt, dass das Tempern auch über
180 Stunden erfolgen kann, wobei das Material etwas bessere Eigenschaften erhält. Das Tempern kann auch für eine geringere Zeit erfolgen, jedoch sind die Eigenschaften des Blockes besser, wenn mindestens für 50 Stunden getempert wird. Es sieht so aus, als würde eine längere Temperungszeit zu besseren Federungseigenschaften führen, d.h. dass die Druckfeder nach Entlastung wieder besser ihre ursprüngliche Form annimmt. Vermutlich wird durch das Tempern das Kristallwachstum begünstigt.
Das Tempern sollte kurz nach dem Guss der Blöcke erfolgen.
In der nächsten Stufe des Verfahrens wird der getemperte Block 18 einem Formierungsdruck unterworfen. Dies geschieht in der schematisch in Figur 3 dargestellten Weise. An einer Seite des getemperten Blocks 18 wird eine Platte 20 an geordnet. Diese Platte besitzt einen Vorsprung 21 von einer Grösse, die an die Fassung 15 angepasst ist, um deren Form zu erhalten. An der gegenüberliegenden Seite des Blocks 18 befindet sich eine Platte 22, mit einer Vertiefung 23 einer sol chen Grösse, dass darin der Vorsprung 17 des Blocks 18 auf genommen und gehalten wird.
Auf die Platten 20, 22 wird eine Kraft F in einer solchen Richtung zur Einwirkung gebracht, dass der Block 18 komprimiert wird. Diese Kraft F sollte ausreichen, um die ursprüngliche Dimension des Blocks 18 in dieser Richtung in einem solchen Ausmass zusammenzudrücken, dass die Dimension des Blocks 18 in dieser Richtung um wenigstens 30% reduziert wird. Die Richtung, auf die sich der vorstehende Ausdruck ursprüngliche Dimension bezieht, ist die senkrecht zu den beiden Seiten des Blocks 18, denen die Platten 20,22 anliegen, verlaufende Richtung. Bessere Druckfedern werden erhalten, wenn die Kompression erheblich grösser ist.
Nach den bisherigen Versuchen liegt unter Berücksichtigung aller sonstigen Faktoren der Optimalwert für die Kompression bei einem Wert, der zu einer Reduktion der ursprünglichen Dimension um ca. 50% führt.
In bezug allein auf die Federkraft der Druckfedern werden die Eigenschaften des Elastomeren sogar noch besser, wenn die Vorkompression zu einer Reduktion der ursprünglichen Dimension von 90% bis 94% führt. Jedoch ist eine solche Reduktion im allgemeinen nicht ausführbar, weil der vorgeformte Block eine relativ grosse axiale Länge besitzt und eine Säule bildet, die schwierig zusammenzudrücken ist. Hat andererseits der Block keine Säulenform, sondern einen beträchtlichen Querschnitt senkrecht zur Druckrichtung, wird die Kraft für eine Reduktion von 90% bis 94% astronomisch gross.
Der Formierungsdruck braucht nicht über eine wesentliche Zeitdauer zur Einwirkung gebracht zu werden. Die Kompression kann in einer Presse durchgeführt werden, die in einer solchen Richtung betrieben wird, dass die Platten 20, 22 gegeneinander gedrückt werden. Bei Erreichen der gewünschten Kompression wird die Presse angehalten und gelöst, um den Block 18 von der Kraft F zu entlasten und die Feder zu entnehmen. Die Formierungsdruckkraft F wirkt somit nur während der Zeit ein, während der die Presse angehalten und freigegeben wird. Wahrscheinlich werden im wesentlichen gleiche Ergebnisse erhalten, wenn die Kraft F nur kurzzeitig durch einen Stoss aufgebracht wird, jedoch ist dies bisher nicht versucht worden.
Figur 4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer mehrschichtigen Feder, in dem vier so hergestellte Blöcke 25 und 25' angeordnet sind. An die Bleastungsflächenjeder Druckfeder sind Platten 26 aus Metall gebunden, zum Beispiel mittels eines Klebstoffes, soweit dieser erhältlich ist. Jeder Block 25, 25' besitzt eine Fassung 15 und einen Vorsprung 17; wobei der Vorsprung 17 des Blocks 25 in die Fassung 15 des Blocks 25' eingesetzt ist.
Die Fassung 15 und der Vorsprung 17 sind keine zur Herstellung der Druckfeder absolut notwendigen Teile. Die Form 10 braucht also keine Vertiefung 16 zu haben. In diesem Fall, und bei völlig ebenen Platten 20, 22 (ohne Vorsprung 21 und ohne Vertiefung 23), sind die Belastungsflächen der Blöcke (an die die Platten 26 in Figur 4 gebunden sind) vollständig eben. Während das Gewicht 11 an der Oberseite des vorgeformten Blocks 18 noch eine Vertiefung ausgebildet hat, ist diese Vertiefung durch die Kompression mit der Formierungs-Druckkraft verschwunden.
Die so hergestellten Druckfedern aus Elastomeren können mit günstigen Ergebnissen in Zugskupplungen, wie zum Beispiel gemäss der US-PS-3 741 406 Anwendung finden.
Ferner können sie verwendet werden bei Kranpuffern, Automobilstossstangen, Stossdämpfern bei Fördervorrichtungen und Puffern unter Maschinen, durch die die Übertragung von Stössen abgeschwächt wird, die beim Betrieb der Maschinen erzeugt werden, und andere mehr.
Es ist jedoch oft schwierig, eine gute Verbindung zwischen den Blöcken 25 und den Platten 26 mit Klebern herzustellen, da die verfügbaren Klebstoffe nicht mit den kopolymeren Polyester-Elastomeren binden. Da eine sichere Verbindung zwischen den Platten und den Blöcken für den Gebrauch als Druckfeder unerlässlich ist, ist ein relativ einfaches Verfahren zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen den Blöcken und den Platten entwickelt worden. Dazu werden die Platten an der Seite, die am Block anliegt, mit Vorsprüngen versehen, die im Winkel zu den Plattenoberflächen ausgerichtet sind. Neben diesen Vorsprüngen können Löcher in den Platten vorgesehen sein.
Eine aus den Platten und den Blöcken hergestellte Einheit wird dann ein weiteres Mal so weit zusammengedrückt, dass der kopolymere Polyester um die Vorsprünge herumfliesst und in die Löcher eindringt.
Eine solche Platte ist in Figur 5 und 6 gezeigt. Eine Platte 26' aus Metall ist an einer Seite mit Vorsprüngen versehen, die allgemein mit 27 bezeichnet sind und aus der Platte 26' herausgestanzt oder zusammen mit dieser gegossen worden sind.
Die Platte 26' besitzt auch einen etwa halbkugelförmigen Vorsprung 29 anstelle eines Vorsprungs 17 in Figur 4, der jedoch die gleiche Funktion erfüllt.
Die Vorsprünge 27 enthalten jeweils einen ringförmigen Kragen 30, der sich nach aussen hin erstreckt, und einen die Platte 26' durchsetzenden Durchbruch 28. Die Vorsprünge 30 können integral mit der Platte 26' gebildeten Teilen, wie dargestellt, sein; sie können auch aus einer Mehrzahl von Stükken bestehen, die durch Schweissen oder auf andere Weise mit der Platte 26' verbunden sind.
Vorzugsweise sind die Vorsprünge 30 an ihren Aussenenden 32 erweitert, um die mechanische Verbindung zu festigen.
Die Aussenenden 32 können auch eingeschnitten und auseinandergebogen sein, um eine gezackte Kante ähnlich der dargestellten Kante zu bilden.
In Figur 5 sind neun, die mechanische Verbindung bewirkende Vorsprünge 27 gezeigt, die in gleichen Winkelabständen in radialer Richtung gleich weit vom zentralen Vorsprung 29 entfernt sind. Die Anzahl und der Abstand der Vorsprünge 27 ist notwendigerweise von der Grösse der Platte 26' und ihrem eigentlichen Verwendungszweck abhängig.
Zur Herstellung einer Druckfeder 31 wird zunächst ein zylindrischer Block ohne Fassung 15 und ohne den Vorsprung 17 aus dem kopolymeren Polyester gegossen. Dieser zylindrische Block wird getempert und vorkomprimiert, wie schematisch in Figur 3 dargestellt ist, und zwar zwischen einem gegenüberliegenden Paar ebener Flächen (das heisst ohne den Vorsprung 21 und die Vertiefung 23). Dabei erfolgt das Zusammendrücken um mehr als 30% der ursprünglichen Dimension des gegossenen Blocks. Nach dem Zusammendrükken wird der Block zwischen einem Paar von Platten angeordnet. Die obere, in Figur 7 dargestellte Platte, ist die in Figur 5 und 6 gezeigte Platte 26'. Die untere Platte 50 ist identisch damit ausgebildet, mit dem Unterschied, dass die Vorsprünge 30 von deren gegenüberliegender Fläche, d.h. in Richtung auf den vorkomprimierten Block, vorstehen.
Eine weitere Kompression mit einer Kraft F' erfolgt in axialer Richtung zu der von den Platten und dem Block gebildeten Einheit, wobei die Kraft ausreicht, um zu bewirken, dass das kopolymere Polyester-Elastomere um die Vorsprünge 30 herum, in die Durchbrüche 28 hinein und an die im Winkel ausgerichteten Flächen fliesst. In der Praxis reicht auch diese zweite Kompression aus, um die Einheit in ihrer Stärke genau so weit zu verringern wie bei der Vorkompression. Nach der Entlastung von der Kraft F' nimmt die Stärke der Einheit wieder etwas zu. Im allgemeinen muss die erforderliche Kraft F' grösser sein als die zunächst zum Zusammendrücken des Blockes 18 aufgewandte Kraft F.
Wird beispielsweise ein unbehandelter Block von kopolymeren Polyester mit einem Durchmesser von 86,36 mm (3,4 Zoll) und einer Länge von 86,36 mm (3,4 Zoll) so weit zusammengedrückt, dass sich seine Länge auf 25,4 mm (1 Zoll) verringert, so ist dafür eine Kraft von insgesamt ca. 890 000 bis 980 000 N (200 000 bis 220 000 lb) erforderlich. Bei Entlastung von dieser Kraft vergrössert sich die Länge des Blocks wieder auf 50,8 mm (2 Zoll). Nach Anordnung der Platten an den gegenüberliegenden Seiten des Blocks wird die so erhaltene Einheit ein weiteres Mal in einem solchen Ausmass zusammengedrückt, dass die Länge der Einheit wiederum 25,4 mm (1 Zoll) beträgt. Dazu ist eine Kraft von insgesamt ca. 1,07 bis 1,11 MN (240 000 bis 250 000 lb) erforderlich.
Während dieses zweiten Zusammendrückens werden die Platten mit dem Block fest verbunden. Nach Entlastung von dieser Kraft wächst die Länge der Einheit wieder auf 50,8 mm (2 Zoll).
Mit den üblicherweise verfügbaren Geräten können die Druckfedern 31 in der vorstehend beschriebenen Weise in einem zweistufigen Verfahren hergestellt werden; dabei wird der Block zuerst dem Formierungsdruck unterworfen und in einem weiteren Kompressionsschritt die Verbindung zwischen dem Block und den Platten hergestellt.
Bei einer entsprechend ausgebildeten Vorrichtung können beide Verfahrensstufen auch in einem Schritt durchgeführt werden. Es wird dann der getemperte und noch nicht zusammengedrückte Block des kopolymeren Polyesters zwischen zwei Platten wie 26' und 50 angeordnet und auf diese Anordnung eine Formierungs-Druckkraft zur Einwirkung gebracht, die ausreicht, um den Block um mehr als 30% seiner ursprünglichen Länge zusammenzudrücken. Dadurch wird in einem Schritt aus dem Block des kopolymeren Elastomeren ein als Druckfeder geeignetes Produkt erhalten, als auch bewirkt, dass der kopolymere Polyester um die Vorsprünge wie 30 herum- und in die Durchbrüche wie 28 hineinfliesst und so eine mechanische Verbindung zwischen dem Block und den Platten herstellt.
Vorzugsweise werden in der Praxis für die Herstellung der Druckfeder 31 die dem Block 18 anliegenden Flächen der Platten 20, 22, 26', 50 aufgerauht, um zu verhindern, dass der Block an den Platten entlangfliesst. Dies kann durch Behandlung der Plattenflächen mit einem Sandstrahlgebläse erfolgen.
Durch das Aufrauhen der Platten nimmt auch die Empfindlichkeit der entstehenden Druckfeder gegen die einwirkende Kraft ab, denn die aufgerauhten Platten halten den Block zwischen sich fest, so dass eine Druckfeder von grösserer Druckfestigkeit entsteht.
Das kopolymere Polyester-Elastomere ist auch stossempfindlich , d.h., eine momentane Kompression der Druckfeder (wie sie bei der Federfunktion auftritt) erzeugt keine bleibende Verformung.
Im Hinblick auf alle in Betracht zu ziehenden Faktoren sind die in Fig. 5 und 6 dargestellten Platten vorzuziehen. Dabei sind auch praktische Aspekte wie Kosten, Herstellungstechnik usw. berücksichtigt.
Die mechanische Verbindung kann jedoch auch auf andere Weise erhalten werden. So ist in Figur 8A und 8B eine andere Ausbildung der Platte dargestellt. Die allgemein mit 27' bezeichneten Vorsprünge der Platte 26" bestehen jeweils aus einem Durchbruch 28' und einem nach aussen verlaufenden Kragen 30'. In dem Kragen 30' sind zwei oder mehr Querbohrungen 34 angebracht. Beim Aufbau einer Druckfeder 31, wie in Figur 7 mit dieser Platte 26" bewirkt die Kraft zum Zusammendrücken, dass das kopolymere Polyester Elastomere um die Kragen 30' herum und in diese und in die Querbohrungen 34 hineinfliesst. Durch das Elastomerenmaterial in den Querbohrungen 34 wird die endgültig aus den Platten und dem Block gebildete Druckfeder 31 zusätzlich zusammengehalten.
Ein ähnlicher Effekt wird weiter dadurch erreicht, dass die die Durchbrüche 28' begrenzenden Wandungen zusammenlaufen.
Eine weitere Ausbildung der Vorsprünge ist in Figur 9A und 9B dargestellt. An der Stelle der allgemein mit 27" bezeichneten Vorsprünge befindet sich ein etwa quadratischer Durchbruch 35 in der Platte 26"'. An gegenüberliegenden Seiten des Durchbruchs 35 befinden sich dreieckförmige Vertiefungen, die Vorsprünge 36 und 37 in der Platte 26"' bilden. Die Platte 26"' hat eine Vielzahl solcher im Abstand voneinander angeordneter Vorsprünge 27".
Beim Aufbau einer Druckfeder 31 gemäss Figur 7 mit Hilfe der Platte 26"' fliesst das kopolymere Polyester-Elastomere in die Durchbrüche 35 und in die von den Vorsprüngen 36 und 37 gebildeten Vertiefungen, wodurch eine mechanische Verbindung entsteht. Die Seiten der Durchbrüche 35 und die Vorsprünge 36 bestimmen Stufen oder Anschläge, die einen Winkel zu der Plattenseite einschliessen, die am Block anliegt.
In einer modifizierten Ausführung, die hier ebenfalls gezeigt ist, sind die Durchbrüche 35 weggelassen und die Vorsprünge 36 und 37 jeweils durch Vorsprünge 38 und 39 ersetzt worden. In jedem Vorsprung 38 beziehungsweise 39 sind Durchbohrungen 40 angeordnet, um die mechanische Verbindung zwischen der Platte 26"' und dem Block 25 beim Zusammenbau der Druckfeder 31 nach Figur 7 zu verstärken. In der Darstellung sind die Vorsprünge 38 und 39 im Winkelabstand voneinander angeordnet, jedoch können sie auch wie die Vorsprünge 36 und 37 radial zueinander ausgerichtet sein. Natürlich wird auch von diesen Vorsprüngen eine Vielzahl angebracht.
Darüber hinaus sind weitere, ähnliche Vorsprünge an der Oberfläche der Platten möglich, die aus der Platte gebildet oder mit der Platte verbunden sein können. Dafür sind in den Figuren 5 bis 9B lediglich Beispiele gezeigt.
Sollen mehrschichtige Druckfedern hergestellt werden wie in Figur 4, und werden Platten mit Vorsprüngen beim Zusammenbau verwendet, können anstelle des in Figur 4 gezeigten Paares von Platten 26 einfache Platten zwischen benachbarten Blöcken angeordnet werden. Die Blöcke sind dann jeweils an gegenüberliegenden Seiten einer Platte gebunden. Diese eine Platte ist dann mit Vorsprüngen versehen, die mechanisch in beide Blöcke aus kopolymerem Polyester-Elastomeren eingreifen, zwischen denen sie sich befindet. Eine solche Platte ist in Figur 10A und 10B dargestellt.
Die Platte 52 besitzt eine Reihe von im Winkelabstand zueinander angeordneten Vorsprüngen 54, die jeweils aus einem Durchbruch 56 und einer entweder nach oben oder nach unten gerichteten Lippe 58 beziehungsweise 60 bestehen.
Da die Platte 52 dazu bestimmt ist, zwischen zwei benachbarten Blöcken angeordnet zu werden, ist die Anzahl der Vorsprünge 58 und 60 gleich, die - wie in Figur 10A und 10B dargestellt ist - radial und winkelmässig in einem solchen Abstand angeordnet sind, dass die Platte auf die benachbarten Blöcke jeweils gleiche Haltekräfte ausübt. Obgleich dies nicht so dargestellt ist, können auch die Vorsprünge 58 und 60 mit den Durchbohrungen 40 in Figur 9A und 9B entsprechenden Durchbohrungen versehen sein, um die mechanische Verbindung zu verstärken.
Beim Aufbau einer mehrschichtigen Druckfeder unter Verwendung der Platte 52 fliesst das kopolymere Polyester Elastomere jedes Blocks in die Durchbrüche 56 hinein und um die Vorsprünge 58 und 60 herum und stellt eine mechanische Verbindung her.
Figur 11 zeigt eine mehrschichtige Druckfeder, die aus Blöcken 62, 64, 66, 68 besteht. Der obere Block 62 und der untere Block 68 sind mit einer jeweils zugehörigen Metallplatte 70 bzw. 72 verbunden. Diese äusseren Metallplatten 70, 72 sind nur an einer Seite mit Vorsprüngen 54 ausgebildet, um auf dieser Seite eine mechanische Verbindung zu den Blöcken aus Elastomeren herzustellen.
Zwischen den benachbarten Blöcken 62, 64, 66, 68 sind Platten 52 aus Metall angeordnet und daran gebunden. Jede Platte 52 aus Metall ist, wie oben im Zusammenhang mit Figuren 10A und 10B erläutert wurde, mit einer Reihe von Vorsprüngen 54 versehen, die zur Verstärkung der mechanischen Verbindung in die benachbarten Blöcke eingreifen.
Die in Figuren 10 und 11 gezeigte Platte 52 aus Metall ist nicht auf die Vorsprünge in der gezeigten Art beschränkt. Anstelle der Vorsprünge 54 können jederzeit auch solche treten, wie sie in Fig. 5 bis 9 dargestellt sind. Auch hier ist die Darstellung in Fig. 10 und 11 lediglich beispielhaft.
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PATENT CLAIMS
1. A method for producing a compression spring from a block of a copolymeric polyester elastomer which has an original dimension in one direction, characterized in that the block (18) is subjected at least once to a forming pressure force (F) acting in the direction of the original dimension which is so large that it reduces the original dimension of the block in this direction by more than 30%, after which it is relieved.
2. The method according to claim 1, characterized in that the forming compressive force is brought to bear on the entire surface of two surfaces of the block running perpendicular to the direction of the original dimension.
3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the block is annealed before the load by the forming pressure force.
4. The method according to claim 3, characterized in that the block is annealed for more than 50 hours.
5. The method according to claim 1, characterized in that the block of copolymeric polyester elastomers is cast in a mold (10) and pressurized to prevent voids during solidification. (Figure 2)
6. The method according to claim 5, characterized in that the pressure is brought into effect only in the central region (15) of one of two opposite sides of the block. (Figure 2)
7. The method according to claim 5, characterized in that the pressure is applied to the entire surface of two opposite sides of the block.
8. The method according to claim 1 for producing a compression spring, which is limited on its pressure surfaces by metal plates, characterized in that metal plates with projections attached to one side are used, these are arranged on both sides of the block and this unit is subjected to a second pressure force, which is so large that the material of the block flows around the projections and creates a mechanical connection between the block and the plates.
9. The method according to claim 8, characterized in that the compressive force acting for the second time is so large that it compresses the block to the same dimension as the first time.
10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that metal plates are used which have openings in the region of the projections.
11. The method according to claim 10, characterized in that metal plates (26 ") are used which have their centering parts (29).
12. The method according to claim 8, characterized in that one uses metal plates that are roughened on the side facing the block.
13. The method according to claim 1, for producing a multilayer compression spring from a plurality of blocks, characterized in that metal plates (26, 52) are arranged both at the ends and between adjacent blocks, which are each provided with projections on the sides facing the blocks , and that this multilayer unit is pressurized a second time.
14. The method according to claim 1, for producing a compression spring which is delimited on its pressure surfaces by metal plates, characterized in that a block consisting of copolymeric polyester elastomers is placed between two metal plates (26), the plates on one side with projections pressed out of the sheet material, which are erected towards the block, that the sheets are subjected to a forming pressure force, under which the block is compressed by more than 30% of its original dimension, the copolymeric polyester elastomer forming a mechanical Connection between the block and the plates flows around the projections, and that the plates are then relieved of the forces.
The invention relates to a method for producing a compression spring from a block of a copolymeric polyester elastomer.
Elastomers have previously been used for the production of spring bodies that are subjected to tension or compression. A newer elastomer of this type is a copolymeric polyester. Such a polymer can in the broadest sense be understood as consisting of resilient and rigid segments connected to one another by random bonding, compare for example US Pat. Nos. 3,651,014, 3,763,109 and 3,766,146.
Such a polymer can consist, for example, of three components, namely dimethyl terephthalate, polyglycols such as polytetramethylene glycol, polyethylene glycol or polypropylene glycol and short-chain diols such as butanediol or ethylene glycol.
If these are reacted with one another, high-molecular polymers are formed in which blocks formed from the diols and the terephthalate form crystalline, rigid segments and the flexible amorphous phase consists of the polyglycol terephthalates.
Products of this type are commercially available (EI DuPont de Nemours & Co., Wilmington, Delaware, USA) under the type designations 5550, 5555, 5556, 5556 HS, 4056 and 6356, of which the first two numbers indicate the durometer hardness in values of Display the D scale.
Copolymeric polyesters of this type are particularly suitable for spring bodies subjected to tensile stress. However, they have proven unsuitable for spring bodies that are subjected to pressure. This is due to the fact that they start to deform permanently when the compression exceeds 10%. It is obvious that a spring that is permanently deformable under load is unsuitable for the desired purpose. In addition, applications in which the spring is compressed by less than 10% (i.e. only a low spring effect is required) are quite rare.
The main object of the invention is to provide a method by which copolyester polymer elastomers can be processed in such a way that a product is obtained which can also be used as a compression spring body in those applications in which the force acting on the spring body is so great that that the spring body is compressed by more than 10%. In other words, the object of the invention is to form a spring from a block of a copolymeric polyester elastomer, which does not suffer any significant permanent deformation, even if this load is so great that it would cause a permanent deformation of the untreated block.
The invention achieves this object in that the block is subjected at least once to a formation pressure acting in the direction of the original dimension, which is so great that it reduces the original dimension of the block in this direction by more than 30%, after which it relieves the pressure becomes. The block is preferably annealed prior to being compressed.
Spring elements made of elastomers are also used in the railroad sector.
In such applications it is known to be the spring cage
by binding from elastomers to metal plates on both sides, whereby a significantly improved working range is obtained (compare, for example, US Pat. Nos. 2,713,483 and 3,227,288). With the elastomers commonly used, a good connection between the spring body and the metal plates could be produced by commercially available adhesives. However, it has not yet been possible to find an adhesive for the above-mentioned copolymeric polyesters.
The invention also offers a solution for springs made of copolymeric polyester, the pressure areas of which are limited by metal plates.
Multilayer compression springs for buffers, with metal plates inserted between each spring, can also be produced by the method of the invention.
Exemplary embodiments of the spring produced by the method according to the invention are shown in the drawing and described below.
Show it:
Fig. 1 is a flowchart showing the manufacturing process of a compression spring made of copolymeric polyester elastomers according to the invention;
2 shows a section through a casting mold for the copolymeric polyester block;
Figure 3 is a schematic representation of the pre-compression of a tempered block of copolymeric polyester.
Fig. 4 is a view of a multi-layer compression spring;
5 is a top view of one of the plates for producing a compression spring;
Fig. 6 is a cross section along the line 6-6 in Fig. 5;
7 shows a view of a further exemplary embodiment of a compression spring;
Fig. 8A is a partially broken away plan view of another embodiment of the plate shown in Fig. 5;
8B is a cross section along the line 8B-8B in Fig.
8A;
FIG. 9A is a top view, partially broken away, of a further embodiment of the plate shown in FIG. 5;
9B is a cross section along the line 9B-9B in Fig.
9A;
10A is a plan view of a further embodiment of the plate shown in FIG. 5;
10B shows a cross section along the line IOB-IOB in FIG. 10A; and
FIG. 11 shows a view of a further exemplary embodiment of a multilayer compression spring with the plates shown in FIGS. 10A and 10B.
The above-mentioned copolymeric polyesters are generally in the form of grains or spheres, the material being further processed by casting or extrusion. As shown at the top of Fig. 1, the first step is to preform a block from the material. In the case of small cross sections, this can be done by dividing the strand obtained from an extruder from this material into individual blocks.
In the case of larger cross sections, the mass and the capacity of the extrusion presses necessary for this are unacceptably large, and it is more practical to cast blocks with such cross sections.
To carry out the casting process, the grains or balls are melted by heating to 165 to 232 C (330 to 450 F). The molten material is placed in a mold 10 and pressurized from the outside during solidification. In the exemplary embodiment shown, the pressure is brought to bear on the central region of the casting block. Accordingly, in FIG. 2, a weight 11 extends through a central opening 12 in the lid of the mold 10 and is freely movable in the vertical direction through this central opening 12. In this way, the weight 11 exerts pressure on the central region of the material 13 consisting of copolymeric polyester, while it solidifies in the mold 10. The print can also be done by other means, e.g.
Springs, instead of gravity being exerted on the weight. Other surfaces and not necessarily only limited parts of a surface can also be pressurized.
The main purpose of pressurizing the material during solidification is to avoid or at least limit the effects caused by voids in the block being formed. Such cavities are quite common when copolymeric polyesters are cast into bodies of large cross-section. This is due to the fact that the central region of the material in the mold 10 remains in molten form after the outer portions have solidified, and secondly because the material shrinks as it cools. Since the outer shape of the material is given from the beginning and the material located in the central area solidifies later within this predetermined shape, the shrinkage when the material solidifies in the central area would lead to the appearance of voids.
If these voids remain in the block, this is disadvantageous. When pressure is applied as described above, the voids rarely, if ever, arise.
A further advantage, which is associated with the pressurization of the material from above by the weight 11, is that this weight determines a socket 15 made of the solidified material on the end face of the block. In some applications, e.g. in the railroad sector, a plurality of such blocks are stacked on top of one another in the springs produced from them. The adjacent block has a projection 17 of corresponding shape, which protrudes into the socket 15. This keeps the blocks in mutual alignment. In the mold 10 according to FIG. 2 there is a depression 16 on the bottom. This depression is filled by the molten material and this forms a projection 17 on the corresponding end face of the block, which protrudes precisely into the socket 15 of an adjacent block.
According to the illustration in FIG. 1, the material is annealed after the block 18 has been formed. The temperature used for this changes with the material used, for the material with the code number 5550 it is approximately 121 "C (250 F). The duration of the tempering is at least 64 hours. It has been shown that the tempering is also longer
Can take 180 hours, the material gets slightly better properties. The annealing can also be carried out for a shorter time, but the properties of the block are better if the annealing is carried out for at least 50 hours. It looks like a longer annealing time leads to better suspension properties, i.e. that the compression spring better resumes its original shape after relief. The annealing is presumably favored by the tempering.
Annealing should be done shortly after the blocks are cast.
In the next stage of the process, the annealed block 18 is subjected to forming pressure. This is done in the manner shown schematically in FIG. 3. On one side of the annealed block 18, a plate 20 is arranged. This plate has a projection 21 of a size which is adapted to the socket 15 in order to maintain its shape. On the opposite side of the block 18 there is a plate 22 with a recess 23 of such a size that the projection 17 of the block 18 is received and held therein.
A force F is applied to the plates 20, 22 in such a direction that the block 18 is compressed. This force F should be sufficient to compress the original dimension of the block 18 in this direction to such an extent that the dimension of the block 18 in this direction is reduced by at least 30%. The direction to which the above term original dimension refers is the direction perpendicular to the two sides of the block 18 against which the plates 20, 22 rest. Better compression springs are obtained if the compression is considerably greater.
According to previous experiments, taking all other factors into account, the optimal value for the compression is a value that leads to a reduction of the original dimension by approx. 50%.
With regard to the spring force of the compression springs alone, the properties of the elastomer become even better if the pre-compression leads to a reduction of the original dimension from 90% to 94%. However, such a reduction is generally not feasible because the preformed block has a relatively large axial length and forms a column that is difficult to compress. On the other hand, if the block does not have a column shape, but a considerable cross section perpendicular to the printing direction, the force for a reduction of 90% to 94% becomes astronomically great.
The formation pressure need not be applied for a significant period of time. The compression can be carried out in a press which is operated in such a direction that the plates 20, 22 are pressed against one another. When the desired compression is reached, the press is stopped and released in order to relieve the block 18 of the force F and to remove the spring. The formation pressure force F therefore only acts during the time during which the press is stopped and released. Substantially the same results are likely to be obtained if the force F is only briefly applied by an impact, but no attempt has been made to date.
FIG. 4 shows a first exemplary embodiment of a multilayer spring, in which four blocks 25 and 25 'produced in this way are arranged. Plates 26 of metal are bonded to the bleeding surfaces of each compression spring, for example by means of an adhesive, where available. Each block 25, 25 'has a socket 15 and a projection 17; the projection 17 of the block 25 is inserted into the socket 15 of the block 25 '.
The socket 15 and the projection 17 are not absolutely necessary parts for the production of the compression spring. The mold 10 therefore need not have a recess 16. In this case, and with completely flat plates 20, 22 (without protrusion 21 and without recess 23), the loading surfaces of the blocks (to which the plates 26 are bound in FIG. 4) are completely flat. While the weight 11 has also formed a depression on the upper side of the preformed block 18, this depression has disappeared due to the compression with the forming pressure force.
The compression springs made of elastomers produced in this way can be used with favorable results in tension couplings, for example according to US Pat. No. 3,741,406.
They can also be used with crane buffers, automobile bumpers, shock absorbers in conveyors, and buffers under machines that mitigate the transmission of shocks generated during machine operation, and others.
However, it is often difficult to make a good bond between the blocks 25 and the plates 26 with adhesives because the available adhesives do not bind with the copolymeric polyester elastomers. Since a secure connection between the plates and the blocks is essential for use as a compression spring, a relatively simple method for establishing a mechanical connection between the blocks and the plates has been developed. For this purpose, the plates on the side that abuts the block are provided with projections that are aligned at an angle to the plate surfaces. In addition to these projections, holes can be provided in the plates.
A unit made from the plates and the blocks is then compressed again so far that the copolymeric polyester flows around the protrusions and penetrates into the holes.
Such a plate is shown in Figures 5 and 6. A plate 26 'made of metal is provided on one side with projections, generally designated 27, which have been stamped out of the plate 26' or cast together with it.
The plate 26 'also has an approximately hemispherical projection 29 instead of a projection 17 in FIG. 4, which, however, fulfills the same function.
The protrusions 27 each include an annular collar 30 that extends outwardly and an aperture 28 penetrating the plate 26 '. The protrusions 30 may be parts integrally formed with the plate 26' as shown; they may also consist of a plurality of pieces which are welded or otherwise connected to the plate 26 '.
The projections 30 are preferably widened at their outer ends 32 in order to strengthen the mechanical connection.
The outer ends 32 can also be cut and bent apart to form a serrated edge similar to the edge shown.
FIG. 5 shows nine projections 27 which bring about the mechanical connection and which are equidistant from the central projection 29 at equal angular intervals in the radial direction. The number and spacing of the projections 27 are necessarily dependent on the size of the plate 26 'and its actual purpose.
To produce a compression spring 31, a cylindrical block without socket 15 and without the projection 17 is first cast from the copolymeric polyester. This cylindrical block is annealed and pre-compressed, as shown schematically in Figure 3, between an opposite pair of flat surfaces (that is, without the projection 21 and the recess 23). The compression takes place by more than 30% of the original dimension of the cast block. After squeezing, the block is placed between a pair of plates. The upper plate shown in Figure 7 is the plate 26 'shown in Figures 5 and 6. The lower plate 50 is formed identically, with the difference that the projections 30 from their opposite surface, i.e. towards the pre-compressed block.
A further compression with a force F 'occurs in the axial direction to the unit formed by the plates and the block, the force being sufficient to cause the copolymeric polyester elastomer to extend around the protrusions 30, into the openings 28 and flows to the surfaces aligned at an angle. In practice, this second compression is also sufficient to reduce the strength of the unit as much as with pre-compression. After the relief from the force F ', the strength of the unit increases again somewhat. In general, the force F 'required must be greater than the force F initially used to compress the block 18.
For example, if an untreated block of copolymer polyester with a diameter of 86.36 mm (3.4 inches) and a length of 86.36 mm (3.4 inches) is compressed so far that its length increases to 25.4 mm ( 1 inch), a total force of approximately 890,000 to 980,000 N (200,000 to 220,000 lb) is required. When this force is released, the length of the block increases again to 50.8 mm (2 inches). After placing the panels on opposite sides of the block, the unit so obtained is compressed again to such an extent that the length of the unit is again 25.4 mm (1 inch). This requires a total force of approximately 1.07 to 1.11 MN (240,000 to 250,000 lb).
During this second compression, the plates are firmly connected to the block. After relieving this force, the length of the unit grows back to 50.8 mm (2 inches).
With the commonly available devices, the compression springs 31 can be manufactured in the manner described above in a two-stage process; the block is first subjected to the formation pressure and in a further compression step the connection between the block and the plates is established.
With an appropriately designed device, both process stages can also be carried out in one step. The annealed and uncompressed block of the copolymeric polyester is then placed between two plates, such as 26 'and 50, and a forming compressive force is applied to this arrangement sufficient to compress the block by more than 30% of its original length. As a result, a product suitable as a compression spring is obtained from the block of the copolymeric elastomer in one step, and also causes the copolymeric polyester to flow around the projections such as 30 and into the openings such as 28 and thus a mechanical connection between the block and the Manufactures plates.
Preferably, in practice for the production of the compression spring 31, the surfaces of the plates 20, 22, 26 ', 50 which are in contact with the block 18 are roughened in order to prevent the block from flowing along the plates. This can be done by treating the plate surfaces with a sandblaster.
The roughening of the plates also reduces the sensitivity of the compression spring to the applied force, because the roughened plates hold the block between them, so that a compression spring with greater compressive strength is created.
The copolymeric polyester elastomer is also sensitive to shock, i.e. a momentary compression of the compression spring (as occurs in the spring function) does not cause permanent deformation.
In view of all factors to be considered, the plates shown in Figs. 5 and 6 are preferred. Practical aspects such as costs, manufacturing technology etc. are also taken into account.
However, the mechanical connection can also be obtained in other ways. Another embodiment of the plate is shown in FIGS. 8A and 8B. The projections of the plate 26 ″, generally designated 27 ′, each consist of an opening 28 ′ and an outwardly extending collar 30 ′. Two or more transverse bores 34 are made in the collar 30 ′. When a compression spring 31 is constructed, as in FIG. 7 with this plate 26 "the compressive force causes the copolymeric polyester elastomer to flow around and into the collars 30 'and into the transverse bores 34. The compression spring 31 finally formed from the plates and the block is additionally held together by the elastomer material in the transverse bores 34.
A similar effect is further achieved in that the walls delimiting the openings 28 'converge.
A further design of the projections is shown in FIGS. 9A and 9B. At the location of the projections generally designated 27 "there is an approximately square opening 35 in the plate 26" '. There are triangular depressions on opposite sides of the opening 35, which form projections 36 and 37 in the plate 26 "'. The plate 26"' has a plurality of such spaced apart projections 27 ".
When constructing a compression spring 31 according to FIG. 7 with the aid of the plate 26 ″, the copolymeric polyester elastomer flows into the openings 35 and into the depressions formed by the projections 36 and 37, whereby a mechanical connection is created. The sides of the openings 35 and the Protrusions 36 define steps or stops which form an angle to the side of the plate which abuts the block.
In a modified embodiment, which is also shown here, the openings 35 have been omitted and the projections 36 and 37 have been replaced by projections 38 and 39, respectively. Holes 40 are arranged in each projection 38 and 39, respectively, in order to reinforce the mechanical connection between the plate 26 ″ and the block 25 when the compression spring 31 is assembled according to FIG. however, they can also be radially aligned with one another like the projections 36 and 37. Of course, a large number of these projections are also attached.
In addition, other, similar projections on the surface of the plates are possible, which can be formed from the plate or connected to the plate. Only examples of this are shown in FIGS. 5 to 9B.
If multilayer compression springs are to be produced as in FIG. 4, and if plates with projections are used in the assembly, instead of the pair of plates shown in FIG. 4, simple plates can be arranged between adjacent blocks. The blocks are then bound to opposite sides of a plate. This one plate is then provided with projections which mechanically engage in both blocks of copolymeric polyester elastomer, between which it is located. Such a plate is shown in Figures 10A and 10B.
The plate 52 has a series of projections 54 arranged at an angular distance from one another, each of which consists of an opening 56 and a lip 58 or 60 which is either directed upwards or downwards.
Since plate 52 is designed to be placed between two adjacent blocks, the number of protrusions 58 and 60 is equal, which, as shown in Figures 10A and 10B, are radially and angularly spaced such that the plate exerts the same holding forces on the adjacent blocks. Although not shown, the protrusions 58 and 60 may also be provided with through holes corresponding to the through holes 40 in Figures 9A and 9B to reinforce the mechanical connection.
When building a multi-layer compression spring using the plate 52, the copolymeric polyester elastomer of each block flows into the openings 56 and around the protrusions 58 and 60 and makes a mechanical connection.
FIG. 11 shows a multi-layer compression spring which consists of blocks 62, 64, 66, 68. The upper block 62 and the lower block 68 are connected to an associated metal plate 70 and 72, respectively. These outer metal plates 70, 72 are formed with projections 54 on only one side in order to produce a mechanical connection to the blocks of elastomers on this side.
Between the adjacent blocks 62, 64, 66, 68 plates 52 made of metal are arranged and bound to them. Each plate 52 made of metal, as explained above in connection with FIGS. 10A and 10B, is provided with a series of projections 54 which engage in the adjacent blocks to reinforce the mechanical connection.
The metal plate 52 shown in Figures 10 and 11 is not limited to the protrusions as shown. Instead of the projections 54, there can also be those as shown in FIGS. 5 to 9 at any time. Here, too, the representation in FIGS. 10 and 11 is only exemplary.