CH706277B1 - Feder mit einer Verbindung von Federenden sowie Verfahren zur Herstellung einer Schlauchfeder. - Google Patents

Abstract

Um zwei Federenden mindestens eines Federstranges (1) zu verbinden, ist das erste Federende (3) weitgehendst zylindrisch und das zweite Ende (2) verjüngt ausgestaltet, um als Positionierung für die Verbindung der beiden Enden zu wirken, wobei die Verbindung stoffschlüssig ist.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Feder mit einer Verbindung zweier Federenden mindestens eines Federstranges zu beispielsweise einer Schlauchfeder oder einem Ringfederstrang gemäss dem Oberbegriff nach Anspruch 1, wie insbesondere zu einer Miniaturschlauchfeder sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Schlauchfeder, wie insbesondere einer Miniaturschlauchfeder.

[0002] Bekannt sind Federringstränge unter dem Namen Schlauchfedern. Im englischen Sprachgebrauch sind sie bekannt als sogenannte «garter spring». Solche Federn werden u.a. beispielsweise für Wellendichtringe eingesetzt.

[0003] Üblicherweise werden die beiden Enden je eines Federstranges formschlüssig miteinander verbunden, indem das eine Ende einen kleineren Durchmesser aufweist und dieses Ende in das andere Ende geschraubt wird. Solche Schlauchfedern werden beispielsweise beschrieben in der US 2 530 163, der US 3 186 701 sowie der US 4 880 217. Ein Nachteil dabei ist, dass diese Verschraubung zu einer grossen Versteifung über mehrere Windungen führt. Insbesondere bei sehr kleinen Schlauchfedern wirkt diese Versteifung störend.

[0004] Nebst der formschlüssigen Verschraubung sind auch stoffschlüssige Verbindungen möglich, wie beispielsweise in der CH 703 205 beschrieben. Dabei werden die beiden Enden miteinander verschweisst, verlötet oder verklebt. Die beiden Enden können stumpf miteinander stoffschlüssig verbunden sein, oder aber die Enden liegen über eine Länge aneinander an und werden so miteinander stoffschlüssig verbunden. Die Versteifung in diesem Bereich wird mit dieser Methode kleiner. Insbesondere bei sehr kleinen Federsträngen ist aber die korrekte Positionierung der beiden Enden zueinander sehr schwierig, sowohl bezüglich der Zentrierung gegeneinander als auch bezüglich der Positionierung in Umfangsrichtung zur Verhinderung eines Luftspaltes zwischen den beiden Enden.

[0005] Entsprechend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, Federenden vorzuschlagen, derart, dass das Verbinden dieser Enden auch bei kleinst- bzw. miniaturisierten Federn wie insbesondere kleinsten Federschläuchen einerseits nicht zu einer Versteifung der Verbindung führt und andererseits ein Zusammenführen der Enden eine korrekte Positionierung ermöglicht.

[0006] Erfindungsgemäss wird die gestellte Aufgabe mittels einer Feder mit einer Verbindung gemäss dem Wortlaut nach Anspruch 1 gelöst.

[0007] Die vorliegende Erfindung löst das Problem der korrekten Positionierung mittels einer geeigneten Formgestaltung der Federenden. Das eine Ende eines Federstranges wird mit einer Verjüngung ausgeführt, so dass dieses Ende sich beim Positionieren leicht in das andere Ende desselben Federstranges oder eines weiteren Federstranges einführen lässt, welches weitgehendst zylindrisch ausgestaltet ist und die Positionierung gewährleistet. Wenn die Enden korrekt positioniert sind, werden diese miteinander stoffschlüssig verbunden. Diese stoffschlüssige Verbindung, im Gegensatz zu einer kraftschlüssigen oder formschlüssigen Verbindung, besteht nur über wenige Windungen, mindestens aber deren zwei, nämlich der Endwindung des zylindrischen Endes und einer oder zwei Windungen des verjüngten Endes. Es sind so wenige Windungen wie möglich stoffschlüssig zu verbinden, um die Versteifung möglichst gering zu halten. Das verjüngte Ende ist dabei so gestaltet, dass die beiden Enden sich nur über den kurzen Bereich des Stoffschlusses berühren und das verjüngte Ende somit keine Versteifung bewirkt. Das Ende verjüngt sich über eine oder mehrere Windungen.

[0008] Gemäss einer Ausführungsvariante ist das verjüngte Ende weitgehendst konisch ausgebildet. Selbstverständlich sind auch andere verjüngte Formen des Federstrangendes möglich. Der eine Federstrang oder im Falle zweier Federstränge besteht dieser bzw. bestehen diese aus einem Material, welches eine stoffschlüssige Verbindung zulässt, d.h. beispielsweise schweissbar, lötbar oder klebbar ist. Insbesondere können das Metalllegierungen wie Federstahl, rostfreier Stahl, Kupferlegierungen, Titan oder andere geeignete Metalle oder Metalllegierungen sein, oder aber auch Kunststoffe oder Keramik können verwendet werden.

[0009] Die hier vorgeschlagene Verbindung von Federenden mindestens eines Federstranges ist beispielsweise geeignet, um eine sogenannte Schlauchfeder herzustellen, wie insbesondere eine Miniaturschlauchfeder. Selbstverständlich ist die hier vorgeschlagene Verbindung aber grundsätzlich geeignet, um Enden von Federsträngen miteinander zu verbinden.

[0010] Weitere Ausführungsvarianten der Feder mit einer Verbindung zweier Federenden und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Schlauchfeder sind in abhängigen und weiteren Ansprüchen definiert.

[0011] Die Erfindung wird nun beispielsweise und unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.

[0012] Dabei zeigt: <tb>Fig. 1<SEP>schematisch, in Längsansicht, einen geraden Federstrang, aufweisend Federenden, welche geeignet sind, um eine erfindungsgemäss definierte Feder herzustellen, <tb>Fig. 2a und 2b<SEP>schematisch die Herstellung einer erfindungsgemässen Feder, und <tb>Fig. 3<SEP>im Längsschnitt und ausschnittsweise, eine erfindungsgemäss hergestellte Feder mit einer Verbindung zweier Federenden.

[0013] Fig. 1 zeigt in Längsansicht einen Federstrang 1, aufweisend zwei Enden 2 und 3, geeignet für die Herstellung einer erfindungsgemässen Feder. Auf der einen Seite ist ein verjüngtes Federende 2 erkennbar, wobei das Ende konisch verjüngt ausgebildet ist. Das gegenüberliegende Ende 3 ist zylindrisch ausgebildet, wobei die beiden letzten Federwindungen geschlossen bzw. anliegend ausgebildet sind. Dies kann ggf. bei der Herstellung der erfindungsgemässen Feder von Vorteil sein, wobei nachfolgend näher darauf eingegangen wird.

[0014] In den Fig. 2a und 2b wird die Herstellung einer Schlauchfeder unter Verwendung eines Federstranges 1, wie in Fig. 1 dargestellt, naher erläutert. Dabei wird der Federstrang 1 zu einem Ring aufgebogen und das konische Federende 2 wird in die endständige zylindrische Windung des Endes 3 eingeführt. Durch das konisch bzw. verjüngt ausgebildete Ende 2 ist eine zentrierte korrekte Positionierung des Endes 2 in Bezug auf das zylindrische Ende 3 problemlos möglich. Nach Einführen entsteht so die Verbindung 5, welche anschliessend unter Bezug auf Fig. 3 näher erläutert wird.

[0015] Fig. 3 zeigt im Längsschnitt ausschnittsweise die Verbindung a der Schlauchfeder, wie in Fig. 2b schematisch dargestellt. In Fig. 3 liegt eine der endständigen Windungen 12 des verjüngten Endes 2 an der endständigen Windung 13 des zylindrischen Federendes 3 an. Entlang der so entstehenden Berührungslinie 7 ist es nun möglich, beispielsweise mittels Schweissung, schematisch dargestellt durch die punktuelle Schweissung 4, eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den beiden Federenden herzustellen. Selbstverständlich stellt Fig. 3 eine Ausführungsvariante dar, und das Anbringen mehrerer Schweisspunkte ist möglich, ja sogar das Ausbilden einer entlang der Berührungslinie 7 verlaufenden Schweissnaht ist möglich. Zurückkommend auf die Beschreibung von Fig. 1 kann es beim Schweissen nun vorteilhaft sein, wenn beim zylindrischen Ende mindestens die letzten beiden Windungen geschlossen sind und beim verjüngten Ende der Teil der Windungen der Verjüngung geschlossen sind, welche das zylindrische Ende berühren. Dadurch wird ein Luftspalt verhindert zwischen den zu verschweissenden Windungen, welcher allenfalls ein korrektes Anschweissen der Windungen des zylindrischen Endes und des verjüngten Enden erschweren bzw. gar verunmöglichen könnte.

[0016] Anstelle des Schweissens, was beispielsweise mittels Laserschweissen bewerkstelligt werden kann, ist es selbstverständlich auch möglich, die beiden Windungen durch Kleben oder Löten miteinander zu verbinden. Wichtig dabei ist, dass das für den oder die Federstränge verwendete Material eine Schweissung, Lötung oder ein Kleben ermöglicht. Aus diesem Grunde hat sich beispielsweise rostfreier Stahl als geeignetes Material angeboten, wobei sich selbstverständlich auch andere Metalle oder Metalllegierungen wie insbesondere Kupfer, Kupferlegierungen, Titan, Goldlegierungen etc. eignen. Insbesondere für Kleben sind auch Kunststoffe verwendbar, wie beispielsweise verstärkte Kunststoffe, welche das Herstellen von Federsträngen zulassen.

[0017] Anstelle des insbesondere unter Bezug auf Fig. 2 dargestellten Herstellens einer Schlauchfeder ist das Ausbilden einer erfindungsgemässen Verbindung auch grundsätzlich bei andersartigen Federverbindungen möglich, wie beispielsweise beim Verbinden von geraden Federsträngen. Dies ist insbesondere dann immer von Vorteil, wenn sich einerseits an der Verbindungsstelle keine Versteifung ergeben soll und andererseits das korrekte Positionieren der beiden Federenden zueinander insbesondere aufgrund kleinster Dimensionierung erschwert ist. Auch die Darstellung in den Fig. 1 und 3 der beiden Enden des Federstranges ist beispielsweise und dient der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Selbstverständlich kann insbesondere das verjüngt ausgebildete Ende des Federstranges andersartig ausgebildet sein. So kann die Verjüngung beispielsweise mehrere Windungen umfassen, der Federstrang selbst kann aus geschlossenen oder offenen Windungen bestehen, etc. etc.

Claims (14)

1. Feder mit einer Verbindung zweier Federenden mindestens eines Federstranges (1), dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federende (3) weitgehendst zylindrisch und das zweite Ende (2) verjüngt ausgestaltet ist, um als Positionierung für die Verbindung der beiden Enden zu wirken und wobei die Verbindung stoffschlüssig ist.

2. Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verjüngung des zweiten Endes (2) über eine oder mehrere Windungen führt.

3. Feder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Windungen des verjüngten Federendes weitgehendst geschlossen sind, d.h. aneinander anliegend ausgebildet sind.

4. Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die endständige Windung des ersten Federendes weitgehendst geschlossen ist, d.h. an der zweitletzten Windung anliegend, ausgebildet ist.

5. Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung aus einem oder mehreren Punkten (4) oder aus einer mindestens partiell umlaufenden Linie besteht.

6. Feder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungspunkte geschweisste Verbindungspunkte (4) sind.

7. Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung eine Schweiss-, Löt- oder Klebverbindung ist.

8. Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federstrang, aufweisend das erste und das zweite Ende, stoffschlüssig zu einer Schlauchfeder verbunden ist.

9. Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen des Federstranges weitgehendst geschlossen, d.h. ohne Abstand, ausgeführt sind.

10. Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen des Federstranges nicht geschlossen, d.h. mit Abstand, ausgeführt sind.

11. Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen der beiden Enden des Federstranges geschlossen, d.h. ohne Abstand, ausgeführt sind und der dazwischen liegende Teil des Federstranges mit Abstand ausgeführt ist.

12. Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Federstrang aus rostfreiem Stahl, einer schweiss- oder lötbaren Metalllegierung, aus Kunststoff oder aus verstärktem Kunststoff-Material oder Keramik-Material besteht, das zu Draht geformt werden kann und stoffschlüssig verbindbar ist.

13. Verfahren zur Herstellung einer Schlauchfeder, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Federstrang das eine Ende weitgehendst zylindrisch ausgebildet wird und das andere Ende verjüngt, und nach Biegen des Federstranges zu einem ringförmigen Federstrang das verjüngte Ende in das eine zylindrische Federende eingeführt wird und anschliessend die beiden Enden stoffschlüssig verbunden werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der beiden Federenden mittels Laserschweissen erfolgt.