CH653108A5

CH653108A5 - Helical-spring set

Info

Publication number: CH653108A5
Application number: CH315180A
Authority: CH
Inventors: Werner Dr Roehrs
Original assignee: Roehrs Werner Dr Kg
Priority date: 1979-04-24
Filing date: 1980-04-24
Publication date: 1985-12-13
Also published as: DE2916446C2; DE2916446A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Schraubenfedersatz, der wie eine Tellerfeder nach DIN belastet wird. The invention relates to a coil spring set which is loaded like a plate spring according to DIN.

Die Erfindung bezweckt, Tellerfedersäulen, wie sie in DIN 2092 und 2093 dargestellt und beschrieben sind, zu ersetzen. The invention aims to replace disc spring columns, as shown and described in DIN 2092 and 2093.

Bekannt sind Schraubenfedersätze, die aus zwei Schraubenfedern bestehen. So ist in der US-PS 1.710.480, Fig. 4, ein Schraubenfedersatz dargestellt, der aus zwei ineinanderge-schraubten Flachdrahtfedern besteht. Dieser Schraubenfedersatz weist jedoch keine Schräglage des Federbandes auf und ist somit auch nicht mit gegeneinandergerichteter Schrägstellung der Windungen ineinandergeschraubt. Dieser Schraubenfedersatz arbeitet wie eine Druckfeder mit Schubbeanspruchung und erreicht durch das Ineinanderschrauben lediglich eine Krafterhöhung bei entsprechend vergrösserter Blocklänge gegenüber einer einzelnen Flachdrahtdruckfeder. Die steile Kennlinie einer Tellerfeder ist mit diesem Schraubenfedersatz nicht zu erreichen. Coil spring sets are known which consist of two coil springs. For example, a helical spring set is shown in US Pat. No. 1,710,480, FIG. 4, which consists of two flat wire springs screwed into one another. However, this helical spring set does not have any inclined position of the spring band and is therefore not screwed into one another with the windings being inclined in opposite directions. This set of coil springs works like a compression spring with shear stress and, by screwing together, only increases the force with a correspondingly increased block length compared to a single flat wire compression spring. The steep characteristic curve of a disc spring cannot be achieved with this coil spring set.

In der DE-AS 1.148.718 ist eine nicht-metallische Feder insbesondere für Polsterungen, Matratzen und dergleichen beschrieben. Diese Feder entspricht einem Faltenbalg und wird vornehmlich auf Biegung beansprucht. Mit dieser Feder lassen sich nur geringe Federkräfte bei hohen Federwegen erreichen. DE-AS 1.148.718 describes a non-metallic spring, in particular for upholstery, mattresses and the like. This spring corresponds to a bellows and is primarily subjected to bending. With this spring, only low spring forces can be achieved with long spring travel.

Bei der Herstellung der bekannten Tellerfedern nach DIN fällt ein ungewöhnlich hoher Anteil des Federwerkstoffes als Abfall an. Werden die Tellerfedern einer hohen dynamischen Beanspruchung unterworfen, so müssen kostspielige spanende Bearbeitungsverfahren zur Herstellung angewendet werden (Bohren des Innendurchmessers, Drehen des Aussen-durchmessers, Schleifen der Planflächen zur Erzielung einer einwandfreien Oberfläche). In the production of the well-known DIN disc springs, an unusually high proportion of the spring material is generated as waste. If the disc springs are subjected to high dynamic loads, then expensive machining processes must be used to manufacture them (drilling the inner diameter, turning the outer diameter, grinding the flat surfaces to achieve a perfect surface).

Auch ist der Faserverlauf des Werkstoffes durch Verwendung von Bandstahl vorbestimmt und kann hinsichtlich der Beanspruchung der Tellerfedern nicht beeinflusst werden. Ein gravierender Nachteil ist noch darin zu sehen, dass bei der Montage einer Tellerfedersäule diese aus den Einzeltellern geschichtet und aneinandergereiht wird, was mit einem hohen Zeitaufwand verbunden ist. Ausserdem besteht die Gefahr einer falschen Schichtung und Aneinanderreihung. Bei der Demontage der Tellerfedersäule zerfällt sie in die Einzelteller, so dass eine erneute Montage notwendig ist. The fiber orientation of the material is also predetermined by the use of steel strip and cannot be influenced with regard to the stress on the disc springs. Another serious disadvantage can be seen in the fact that when installing a disc spring column, it is layered out of the individual plates and strung together, which is time-consuming. There is also a risk of incorrect layering and stringing together. When the disc spring column is disassembled, it disintegrates into individual disks, so that it must be reassembled.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile der Tellerfedern nach DIN zu vermeiden. The invention has for its object to avoid the aforementioned disadvantages of the diaphragm springs according to DIN.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein Schraubenfedersatz aus mindestens zwei Schraubenfedern besteht, die aus Federband hochkant und schräg zur Mittelachse gewickelt und mit gegeneinandergerichteter Schrägstellung der Windungen ineinandergeschraubt sind. The object is achieved according to the invention in that a set of helical springs consists of at least two helical springs, which are wound up from the spring band upright and obliquely to the central axis and are screwed into one another with the turns being inclined in opposite directions.

Ein Vorteil eines solchen Schraubenfedersatzes gegenüber der bekannten Tellerfedersäule nach DIN besteht darin, dass zur Herstellung wesentlich weniger Federbandwerkstoff benötigt wird. Ausserdem entfallen kostspielige und zeitaufwendige, zerspanende Arbeitsgänge, da dass eingesetzte Federband mit einwandfreier Oberfläche und abgerundeten Kanten gezogen oder gewalzt werden kann. Auch eventuell notwendige Auflageflächen wie bei den DIN-Tellerfedern lassen sich durch entsprechende Formgebung des gezogenen oder gewalzten Werkstoffes kostengünstig herstellen. An advantage of such a coil spring set over the known diaphragm spring pillar according to DIN is that significantly less spring band material is required for the production. In addition, there is no need for costly and time-consuming machining operations, since the spring band used can be pulled or rolled with a perfect surface and rounded edges. Any necessary contact surfaces such as the DIN disc springs can also be produced inexpensively by appropriate shaping of the drawn or rolled material.

Von Vorteil ist ferner, dass dieser Schraubenfedersatz als einteiliges, montagefertiges Maschinenelement zur Verfügung steht, damit entfällt die sonst übliche Zeit zum Schichten und Aneinanderreihen einer Tellerfedersäule und die Gefahr der falschen Zusammenstellung, ausserdem kann der Schraubenfedersatz bei Demontage nicht in seine Einzelelemente zerfallen. Another advantage is that this coil spring set is available as a one-piece, ready-to-assemble machine element, which eliminates the usual time for stacking and lining up a disc spring column and the risk of incorrect assembly, and the coil spring set cannot disintegrate into its individual elements when disassembled.

Zur Beeinflussung der Kennlinie ist es möglich, die Schraubenfedern mit grösserer Steigung, als es der Schräglage und Dicke des Federbandes entspricht, zu wickeln. Nach dem Ineinanderschrauben der beiden Schraubenfedern entsteht somit ein Schraubenfedersatz mit Windungsabstand, der bei Belastung bis zum Berühren der gegeneinandergerich-teten Windungen wie eine Druckfeder arbeitet und nach der Berührung der einzelnen Windungen die steile Kennlinie einer Tellerfeder aufweist. Gleiches lässt sich erreichen, wenn die beiden Schraubenfedern nur teilweise ineinandergeschraubt werden. Dadurch arbeiten zu Beginn der Beanspruchung zuerst die nicht ineinandergeschraubten Schrauben-federteile wie eine Flachdrahtdruckfeder. Nach Blocklage dieser Windungen arbeitet der verschraubte Federteil wie eine Teîlerfeder. Auch das Einschrauben eines Abschnittes einer ersten Schraubenfeder in eine zweite, in ihrer Länge dem Abschnitt der ersten entsprechende Schraubenfeder führt bei Belastung zu einer geknickten Kennlinie. To influence the characteristic curve, it is possible to wind the coil springs with a greater pitch than the inclined position and thickness of the spring band. After screwing the two coil springs into each other, a coil spring set with winding spacing is created, which works like a compression spring when loaded until the opposing turns are touched and, after touching the individual turns, has the steep characteristic curve of a plate spring. The same can be achieved if the two coil springs are only partially screwed into one another. As a result, the coil spring parts that are not screwed into each other work like a flat wire compression spring at the beginning of the stress. After these turns have been positioned in blocks, the screwed spring part works like a divider spring. Screwing a section of a first coil spring into a second coil spring, which corresponds in length to the section of the first coil spring, also leads to a kinked characteristic curve under load.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass der Querschnitt des Federbandes nicht rechteckig gewählt wird, sondern beispielsweise trapezförmig oder auch andersförmig, damit eine gewünschte Spannungsverteilung oder Dämpfung bei der Federarbeit erzielt wird. Solche nach der jeweiligen Beanspruchungsart des Schraubenfedersatzes zu bestimmenden Querschnitte sind durch Ziehen oder Walzen auf billige Art und Weise herzustellen. Auch kann das Federband während des Federwindens durch die Führungswerkzeuge auf einfache und billige Weise geformt werden. Dabei besitzen alle verwendeten Federquerschnitte einen günstigen Faserverlauf hinsichtlich der auftretenden Beanspruchungen. A preferred embodiment of the invention consists in that the cross section of the spring band is not chosen to be rectangular, but rather, for example, trapezoidal or also different, so that a desired tension distribution or damping is achieved during spring work. Such cross sections to be determined according to the respective type of stress of the coil spring set can be produced in a cheap manner by pulling or rolling. The spring band can also be formed in a simple and inexpensive manner by the guide tools during the spring winding. All spring cross-sections used have a favorable fiber orientation with regard to the stresses that occur.

Es ist auch möglich, jeweils mehrere Schraubenfedern mit paralleler Schräglage miteinander zu verschrauben und dann erst mit gegeneinandergerichteter Schräglage ineinanderzu-schrauben, so dass der erzeugte Schraubenfedersatz einer mehrfach geschichteten Tellerfedersäule nach DIN 2092, Seite 4 ff., entspricht. It is also possible to screw several helical springs with a parallel inclined position together and only then to screw them into each other with a mutually directed inclined position, so that the generated helical spring set corresponds to a multi-layered disc spring column according to DIN 2092, page 4 ff.

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

es it

3 653108 3 653108

Die Berechnung des erfindungsgemässen Schraubenfeder- geschraubt, so dass sich der Schraubenfedersatz nach Figur 4 The calculation of the helical spring screw according to the invention, so that the helical spring set according to FIG. 4

satzes lässt sich nach den bekannten Berechnungsformeln ergibt. can be calculated using the known calculation formulas.

von Almen und Laszlo durchführen, wenn man den Anteil Figur 3 zeigt die plangeschliffenen Enden eines Schraubendes Stülpmomentes aus diesen Formeln eliminiert, da kein federsatzes. von Almen and Laszlo, if you take the part Figure 3 shows the flat ends of a screwing of the turning moment eliminated from these formulas, since no set of springs.

geschlossener Ringquerschnitt vorliegt. Der Schraubenfeder- s satz wird somit nur auf Biegung gerechnet. Federkraft und Werden die beiden Schraubenfedern nach Figur 1 und 2 closed ring cross-section is present. The coil spring set is therefore only calculated for bending. Spring force and the two coil springs according to Figure 1 and 2

Spannung an den bekannten Stellen I bis IV sind propor- vollständig miteinander verschraubt, so erhält man bei Be- Tension at the known points I to IV are screwed together proportionally, so

tional zum Federweg bzw. der Durchbiegung s. lastung eine Kennlinie nach Figur 5. tional to travel or deflection see. load a characteristic curve according to FIG. 5.

Der erfindungsgemässe Schraubenfedersatz wird anhand Werden die beiden Schraubenfedern nach Figur 1 und 2 The set of coil springs according to the invention is illustrated using the two coil springs according to FIGS

einiger Figuren näher erläutert: io nur teilweise miteinander verschraubt, so entsteht eine Kennlinie nach Figur 6. Some figures explained in more detail: io only partially screwed together, a characteristic curve according to FIG. 6 arises.

Figur 1 und 2 zeigen zwei in gleichem Sinne hochkant Eine vergleichbare Kennlinie besitzt der Schraubenfeder- FIGS. 1 and 2 show two edgewise in the same sense.

gewickelte Schraubenfedern aus Flachband mit trapezför- satz, wenn die beiden Schraubenfedern nach Figur 1 und 2 coiled coil springs made of flat ribbon with trapezoidal support if the two coil springs according to FIGS. 1 and 2

migem Querschnitt. Die Feder 2 wird mit gegeneinanderge- mit grösserer Steigung gewickelt sind, als es der Dicke und richteter Schrägstellung zur Feder 1 in die Feder 1 15 Schräglage des Federbandes entspricht. cross section. The spring 2 is wound against one another with a greater pitch than the thickness and the inclined position relative to the spring 1 in the spring 1 15 inclined position of the spring band.

B B

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

653108 PATENT CLAIMS

1. coil spring set, characterized in that at least two coil springs, which are wound from the spring band upright and obliquely to the central axis, are screwed into one another with the diagonal position of the windings facing one another.

2. coil spring set according to claim 1, characterized in that the cross section of the spring band of the coil springs is trapezoidal after winding.

3. Coil spring set according to claims 1 and 2, characterized in that at least two helical springs are screwed into one another with a parallel inclined position and have the same number of springs screwed together in parallel with mutually directed oblique position of the windings.

4. coil spring set according to claims 1, 2 and 3, characterized in that the individual coil springs are wound with a greater pitch than it corresponds to the inclined position and thickness of the spring band.

5. coil spring set according to claims 1, 2, 3 and 4, characterized in that the coil springs are only partially screwed into one another with the turns of the coils being directed against one another.

6. helical spring set according to claims 1, 2, 3 and 4, characterized in that a second helical spring is screwed into a section of a first helical spring, the length of which corresponds to the section of the first helical spring, with the turns being inclined in opposite directions.