DD297216A5

DD297216A5 - DEVICE FOR FORMALLY TRANSFERRING OF PULL AND / OR PRESSURE BEFORE ON A CYLINDRICAL SCREW SPRING

Info

Publication number: DD297216A5
Application number: DD90343382A
Authority: DD
Inventors: Witram Kuhnis; Hans-Dieter Hetzer; Guenter Welzel; Peter Kitzig
Original assignee: Chemnitzer Webmaschinenbau Gmbh,De
Priority date: 1990-08-10
Filing date: 1990-08-10
Publication date: 1992-01-02

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine formschluessige UEbertragung vorzugsweise groszer Zugkraefte mit hohen Belastungsfrequenzen und Eigenschwingungen auf Schraubenfedern. Die Belastbarkeit wird durch Abbau von Spannungsspitzen und Daempfung der Eigenschwingungen erhoeht. Ein einschraubbarer Einsatz besteht aus einem massiven Grundkoerper mit gewindeaehnlichen Vertiefungen und einem konischen Stumpf, der aus scheibenfoermigen Kegelstuempfen entgegen der Konizitaet des konischen Stumpfes zusammengesetzt ist, besteht. Der Raum zwischen konischem Stumpf und den Federwindungen ist formschluessig von einem elastischen Formkoerper ausgefuellt. Fig. 1{Schraubenfedern; Zugkraft; Belastungsfrequenz; Eigenschwingung; Spannungsspitzen; Daempfung; Grundkoerper, gewindeaehnlich; Stumpf, konisch; Formkoerper, elastisch, formschluessig}The invention relates to a formschlüssige transfer preferably large traction forces with high load frequencies and natural vibrations on coil springs. The load capacity is increased by reducing voltage spikes and damping the natural oscillations. A screw-in insert consists of a solid body with thread-like depressions and a conical stump, which is composed of disc-shaped Kegelstuempfen contrary to the Konizitaet of the conical stump exists. The space between the conical stump and the spring windings is form-fitting filled by an elastic form body. Fig. 1 {coil springs; Traction; Loading frequency; Self-oscillation; Voltage peaks; Damping; Basic body, thread-like; Stump, conical; Shaped, elastic, form-fitting}

Description

Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Einsatz zum Einschrauben von Schrauben, Ösen, Haken, Halterungen und anderen Befestigungselementen in vorzugsweise auf Zug beanspruchte Schraubenfedern, die insbesondere hohen Kräften und Belastungsfrequenzen ausgesetzt sind sowie Eigenschwingungen ausführen. Er wird zur Übertragung der Kräfte vom Befestigungselement auf die Schraubenfeder oder umgekehrt verwendet.The invention relates to an insert for screwing screws, eyelets, hooks, brackets and other fasteners in preferably stressed to train coil springs, which are exposed in particular to high forces and load frequencies and perform natural oscillations. It is used to transmit the forces from the fastener to the coil spring or vice versa.

Characteristic of the known state of the art

Aus der Literatur, z. B. Scheuermanr .Maschinenteile-Band 1, Verbindungselemente, Fachbuchverlag Leipzig 1966, S. 232, und TGL 18393/02 Technische Federn, Zugfedern kaltverfcrmt, Juni 1977, sind eingeschraubte Ösen bekannt. Dabei wird in die zylindrische Schraubenfeder ein Einschraubteil eingeschraubt. Dieses Einschraubteil entspricht mit seiner gewindeähnlichen Außenkontur den Windungen der zylindrischen Schraubenfeder und besitzt zum Einschrauben der eigentlichen Öse eine Gewindebohrung. Die Anzahl der eingeschraubten Gänge in die Windungen der zylindrischen Schraubenfeder soll mindestens drei betragen. In dem Buch Wolf, Die Schraubenfedern - ihre Ausführungsformen, Berechnung und Herstellung, Verlag W. Girardet, Essen 1950, S.38, ist eine aufgeschraubte Flachöse beschrieben.From the literature, z. B. Scheuermanr .Maschinenteile-Band 1, fasteners, book publishers Leipzig 1966, p. 232, and TGL 18393/02 technical springs, tension springs cold-pressed, June 1977, screwed eyelets are known. In this case, a screw-in is screwed into the cylindrical coil spring. This threaded part corresponds with its thread-like outer contour of the turns of the cylindrical coil spring and has to screw the actual eye a threaded hole. The number of screwed gears in the turns of the cylindrical coil spring should be at least three. In the book Wolf, The coil springs - their embodiments, calculation and production, Verlag W. Girardet, Essen 1950, p.38, a screwed flat eyelet is described.

Das Einschraubstück mit Öse und die aufgeschraubte Flachöse haben gegenüber den Formen der Ösen, die aus dem Federdraht am Ende derzylindrischen Schraubenfedergezogen sind, z. B. geschlossene Öse, ausgeschnittene Öse, doppelte Öse, eingerollte Öse und Hakenöse als zentrische Ösen oder seitliche Ösen, den Vorteil, größere Kräfte aufnehmen zu können. Bei den Einschraubösen tragen mehrere Windungen umlaufend an den entsprechenden Flanken der Einschraubösen und bei den aufgeschraubten Flachösen tragen mehrere Windungen im Bereich der Flanken der Flachösen. Dagegen ist bei den genannten Druhtösen die Bruchgefahr wegen der scharfen Abwicklung beim Übergang von der schraubenförmigen Windung zur Rundung der öse, die rechtwinklig zur Federachse steht, groß. Deshalb ist die Zugkraft begrenzt, um ein Abbrechen oder Aufbiegen der Öse zu vermeiden. Die Belastbarkeit der eigentlichen Feder wird dabei nicht ausgeschöpft. An der Berührungslinie der gewindeähnlichen Außenkontur des Einschraubstückes bzw. der tragenden Flanken der aufgeschraubten Flachösen mit den entsprechenden Windungen der zylindrischen Schraubenfeder kommt es zu einem starken Verschleiß, der sich, beginnend an der am weitesten innen gelegenen und das Einschraubstück bzw. die aufgeschraubte Flachöse berührende Windung, nach dem Ende der zylindrischen Schraubenfeder fortsetzt, so daß die Länge der tragenden Berührungslinie abnimmt. Der größte Verschleiß tritt also an der Grenze zwischen der Fixierung der Windungen der zylindrischen Schraubenfeder durch das Einschraubstück und der freien Dehnung der Feder auf. Bei häufigem Belastungswechsel können Eigenschwingungen auftreten, die von dem Einschraubstück nicht oder kaum abgebaut werden. Das führt zur weiteren erhöhten Reibung an den Kontaktstellen, was sich im erhöhten Verschleiß und in der Reduzierung der Lebensdauer der Schraubenfeder auswirkt.The screw with eyelet and the screwed flat eyelet have against the shapes of the eyelets, which are drawn from the spring wire at the end of the cylindrical coil spring, z. B. closed eyelet, cut eyelet, double eyelet, rolled eyelet and eyelet as centric eyelets or side eyelets, the advantage of being able to absorb larger forces. When Einschraubösen wear several turns circumferentially on the corresponding edges of the screw-in and the screwed flat eyelets carry several turns in the flanks of the flat eyelets. In contrast, the risk of breakage due to the sharp development in the transition from the helical turn to the rounding of the eyelet, which is perpendicular to the spring axis, large in the mentioned Druhtösen. Therefore, the tensile force is limited to avoid breaking or bending the eyelet. The resilience of the actual spring is not exhausted. At the contact line of the thread-like outer contour of the Einschraubstückes or the supporting flanks of the screwed flat eyelets with the corresponding turns of the cylindrical coil spring, there is a heavy wear, which, starting at the innermost and the Einschraubstück or the screwed flat eyelet touching turn , continues after the end of the cylindrical coil spring, so that the length of the bearing contact line decreases. The largest wear thus occurs at the boundary between the fixation of the turns of the cylindrical coil spring by the Einschraubstück and the free expansion of the spring. In case of frequent changes in load, natural oscillations can occur which are hardly or not minimized by the screw-in piece. This leads to further increased friction at the contact points, resulting in increased wear and in reducing the life of the coil spring.

Object of the invention

Es ist das Ziel der Erfindung, einen Einsatz in einer vorzugsweise zylindrischen Schraubenfeder zur Aufnahme der Kräfte zu schaffen, der sich durch eine hohe Belastbarkeit und lange Lebensdauer der Feder auch bei hohen Kräften, bei hohen Belastungsfrequenzen und bei auftretenden Eigenschwingungen auszeichnet.It is the object of the invention to provide an insert in a preferably cylindrical coil spring for receiving the forces, which is characterized by a high load capacity and long life of the spring, even at high forces, at high load frequencies and occurring natural oscillations.

-2- 297 216 Darlegung des Wesens der Erfindung-2- 297 216 Explanation of the nature of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Erhöhung der Belastbarkeit und zur Minderung von Eigenschwingungen die Belastung in den Federwindungen der Schraubenfeder im Bereich des Übergangs der Fixierung der Windungen mittels des Einschraubstücks und der freien Dehnung durch Einbeziehung weiterer tragenden Berührungslinien zu vergleichmäßigen, d.h. ",innnungsspluen abzubauen, und auftretende Eigenschwingungen durch Entzug der mechanischen Energie zu dämpfen, fcriindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein ma ji-'gs Gewindestück, das mit seinen gewindeiihnlichen Vertiefungen da Innenkontur der vorzugsweise zylindrischen Schraubenfeder entspricht, mit einem in das Innere der Schraubenfeder ragenden konischen Schaft verbunden ist. Ein elastischer Formkörper umschließt fest diesen Schaft und füllt den Raum zwischen Schaft und den in diesem Bereich befindlichen Windungen der Schraubenfeder konturentreu aus. In einer bevorzugte Variante besteht der konische Schaft aus mehreren Kegelstümpfen mit gemeinsamer Achse, wobei die Durchmesser der Kegelstümpfe in der Art stufenweise abnehmen, daß der kleinere des jeweiligen Kegelstumpfes entgegen der Konizität des konischen Stumpfes dem Gewindestück zugewandt ist. Bei einer anderen Variante ist die Mantelfläche des sich stetig verjüngenden Schaftes rauh.The invention has for its object to increase the load capacity and to reduce natural oscillations, the load in the spring coils of the coil spring in the area of the transition of the fixation of the turns by means of Einschraubstücks and the free expansion by incorporating further supporting contact lines to be uniform, i. ", to dissipate Innungsspluen, and attenuate natural vibrations occurring by removal of mechanical energy, according to the object is achieved in that a ma ji -'gs threaded piece that corresponds with its thread-like depressions because the inner contour of the preferably cylindrical coil spring with a in the interior An elastic molded body tightly encloses this shaft and fills the space between the shaft and the turns of the coil spring located in this area in a contoured manner In a preferred variant, the conical shaft consists of a plurality of truncated cones with a common axis Gradually decrease the diameter of the truncated cones in such a way that the smaller of the respective truncated cone faces the threaded piece, contrary to the conical shape of the conical truncated piece In another variant, the lateral surface of the continuously tapering shank is rough.

Vorteilhaft ist, daß der elastische Formkörper vom konischen Stumpf bis in die Zwischenräume zwischen den Windungen der beim Einbringen des elastischen Formkörper vorgespannten und gestreckten Schraubenfeder reicht. Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird erreicht, daß die Länge der die Kraft aufnehmenden Berührungslinie durch den elastischen Formkörper erhöht wird.It is advantageous that the elastic molded body extends from the conical stump into the spaces between the turns of the biased and stretched during insertion of the elastic molded body coil spring. With the solution according to the invention it is achieved that the length of the force-receiving contact line is increased by the elastic molded body.

Der mit der Verjüngung des konischen Stumpfes größer werdende Abstand zwischen der Federwindung und dem konischen Stumpf ermöglicht eine größer werdende Verformung des elastischen Formkörpers bei Belastung der Schraubenfeder. Damit werden die Windungen der Schraubenfeder und der elastische Formkörper bei der Kraftübertragung in der Weise einbezogen, daß die Schraubenfeder im Bereich des Übergangs des Eingriffs des massiven Gewindestücks und des elastischen Formkörpers wegen geringer Verformung des elastischen Formkörpers infolge des geringen Abstandes vom konischen Stumpf nur wenig gedehnt wird. Damit wird die Spannungsspitze in diesem Bereich deutlich abgebaut. Der elastische Formkörper ist hinsichtlich seiner Materialkennwerte und Dimensionierung den konkreten Belastungsbedingungen angepaßt. Er vermag die mechanische Energie beim Auftroten von Eigenschwingungen in Wärme umzuwandeln, so daß die Eigenschwingungen gedämpft werden und der zu übertragenden Kraft nicht zusätzlich überlagert sind.The with the taper of the conical stump increasing distance between the spring coil and the conical stump allows an increasing deformation of the elastic molded body under load of the coil spring. Thus, the turns of the coil spring and the elastic molded body are included in the power transmission in such a way that the coil spring in the transition area of the engagement of the solid threaded piece and the elastic molded body due to low deformation of the elastic molded body due to the small distance from the conical stump stretched only slightly becomes. This significantly reduces the voltage peak in this area. The elastic molded body is adapted to the concrete load conditions with regard to its material properties and dimensions. He is able to convert the mechanical energy in the presence of natural vibrations in heat, so that the natural vibrations are damped and the power to be transmitted are not superimposed.

Ausfuhrungsbeispielexemplary

Die Erfindung soll nachfolgend an zwei Ausführungsbeispielen mit zugehörigen Zeichnungen erläutert werden. Dabei zeigenThe invention will be explained below with reference to two embodiments with accompanying drawings. Show

Fig. 1: einen Schnitt durch eine zylindrische Schraubenfeder und einen Einsatz mit konischem Schaft, bestehend aus mehrerenFig. 1: a section through a cylindrical coil spring and a conical shaft insert, consisting of several

Kegelstümpfen, im entspannten Zustand Fig. 2: einen Sennit· analog Fig. 1, jedoch im gespannten Zustand Fig. 3: einen Schnitt durch eine zylindrische Schraubenfeder und einen Einsatz mit konischem Schaft im entspannten Zustand.Truncated cones, in the relaxed state Fig. 2: a Sennit · analogous to Fig. 1, but in the tensioned state Fig. 3: a section through a cylindrical coil spring and an insert with a conical shaft in the relaxed state.

In einer zylindrischen Schraubenfeder 1 ist im Fall einer Zugfeder an beiden Ende je ein Einsatz 2, bei einer Druckfeder mindestens an einem der beiden Enden ein Einsatz 2 angeordnet. Der Einsatz 2 besteht aus einem massiven Grundkörper 3 und einem elastischen Formkörper 4. Der Grundkörper 3 ist unterteilt in ein Gewindestück 5 und einen konischen Stumpf 6. Das Gewindestück 5 ist mit gewindeähnlichen Vertiefungen 7 versehen, dessen Kontur den Windungen 8 der zylindrischen Schraubenfeder 1 entspricht. Dem Gewindestück 5 schließt sich, im eingeschraubten Zustand auf das Innere der zylindrischen Schraubenfeder 1 gerichtet, ein konischer Stumpf 6 m\. Der konische Stumpf 6 in einer bevorzugten Variante (Fig. 1 und Fig. 2) besteht aus mehreren scheiber'" -migen Kegelstümpfen 9 mit gemeinsamer Achse. Bei dieser Variante nehmen die Durchmesser der Kegelstümpfe 9 stufenweise ab, wobei der kleinere des jeweiligen Kegelstumpfes 9 entgegen der Konizität des konischen Stumpfes 6 dem Gewindestück 5 zugeordnet ist.In a cylindrical coil spring 1 is in the case of a tension spring at both ends depending an insert 2, arranged at a pressure spring at least at one of the two ends of an insert 2. The insert 2 consists of a solid base body 3 and an elastic molded body 4. The main body 3 is divided into a threaded piece 5 and a conical stump 6. The threaded piece 5 is provided with thread-like recesses 7, whose contour corresponds to the turns 8 of the cylindrical coil spring 1 , The threaded piece 5 closes, directed in the screwed state to the interior of the cylindrical coil spring 1, a conical stump 6 m \. The conical stump 6 in a preferred variant (FIGS. 1 and 2) consists of a plurality of mutually frustoconical truncated cones 9 with a common axis In this variant, the diameters of the truncated cones 9 decrease in stages, with the smaller of the respective truncated cone 9 against the conicity of the conical stump 6 is assigned to the threaded piece 5.

Der Raum um den konischen Stumpf 6 bis an die Windungen 8 wird von einem elastischen Formkörper 4, beispielsweise aus Gummi, ausgefüllt. Er ist mit seiner äußeren Kontur den Windungen 8 der zylindrischen Schraubenfeder 1 formschlüssig angepaßt.The space around the conical stump 6 to the windings 8 is filled by an elastic molded body 4, for example made of rubber. It is adapted with its outer contour of the turns 8 of the cylindrical coil spring 1 form fit.

Eine vorteilhafte Variante besteht darin, daß der elastische Formkörper vom konischen Stumpf 6 bis in die Zwischenräume zwischen den Windungen 8 der beim Einbringen des elastischen Formkörpors 4 vorgespannten und gestreckten Schraubenfeder 1 reicht. Der Abstand 14 der Windungen 8 in dem Bereich des elastischen Formkörpers 4 ist größer als der Abstand 13 der Windungen 8 im Bereich des Gewindestücks 5.An advantageous variant is that the elastic molded body from the conical stump 6 extends into the spaces between the turns 8 of the biased upon insertion of the elastic molded body 4 and stretched coil spring 1. The distance 14 of the turns 8 in the region of the elastic shaped body 4 is greater than the distance 13 of the turns 8 in the region of the threaded part 5.

Eine andere, in Fig. 3 dargestellte Variante sieht einen stetig sich verjüngenden konischen Stumpf 6 vor, dessen Mantel 10 zur kraftschlüssigen Verbindungen mit dem elcslischen Formkörper aufgerauht ist.Another variant, shown in Fig. 3, provides a continuous tapered conical stump 6 whose shell 10 is roughened for non-positive connections with the Elcslischen molding.

Eine Gewindebohrung 11 im massiven GriT.dkörper 3 auf der Seite des Gewindestücks 5 dient der Aufnahme von Schrauben 12, Ösen, Haken und anderen Befestigungselementen, um die Enden der zylindrischen Schraubenfeder 1 sicher an Maschinenteilen 15 befestigen zu können. Unter Wirkung der Zugkraft F bleibt der Abstand 13 der Windungen 8 der zylindrischen Schraubenfeder 1 im Bereich des Gewindestücks 5 gegenüber der zylindrischen Schraubenfeder 1 im Bereich außerhalb des Formkörpers 4 unverändert. Während sich die zylindrische Schraubenfeder 1 außerhalb des Einflußbereichs des elastischen Formkörpers 4 frei dehnen kann, kommt es im Bereich des elastischen Formkörpers 4 wegen des Widerstandes des elastischen Formkörpers 4 gegen eine Verformung zu einer reduzierten Dehnung.A threaded bore 11 in the solid GriT.dkörper 3 on the side of the threaded part 5 is used to hold screws 12, eyelets, hooks and other fasteners to securely attach the ends of the cylindrical coil spring 1 on machine parts 15 can. Under the action of the tensile force F, the distance 13 of the turns 8 of the cylindrical helical spring 1 in the region of the threaded piece 5 with respect to the cylindrical helical spring 1 in the region outside the shaped body 4 remains unchanged. While the cylindrical coil spring 1 can freely expand outside the range of influence of the elastic shaped body 4, a reduced elongation occurs in the region of the elastic shaped body 4 because of the resistance of the elastic shaped body 4 to deformation.

Der elastische Formkörper 4 ist in der Lage, den mit dem Einsetzen der Zugkraft F auftretenden Verformungszustand im Verlauf der Windungen 8 bis zum Wirken des Grundkörpers 3 abzubauen. Damit wird der in den Windungen 8 vorhandene Spannungszustand allmählich abgebaut, wobei keine örtlichen Spannungsspitzen auftreten.The elastic molded body 4 is able to reduce the deformation state occurring with the onset of the tensile force F in the course of the turns 8 until the base body 3 is cast. Thus, the present in the turns 8 voltage state is gradually reduced, with no local voltage spikes occur.

Mit dieser Ausführungsform ist gewährleistet, daß die belastete zylindrische Schraubenfeder 1 höchst gleichmäßig beansprucht wird und damit das Dauerfestigkeitsvolumen wesentlich besser und die Lebensdauer der zylindrischen Schraubenfeder 1 wesentlich höher ausfallen als bei herkömmlich gestalteten Federn. Ein weiterer Vorteil des Einsatzes des elektrischen Formkörpers 4 besteht in der Fähigkeit, mechanische Energie in Wärme umzuwandeln. Das bedeutet, daß das Dämpfungsverhalten des gummiartigen Werkstoffs dafür genutzt werden kann, die Eigenschwingung der zylindrischen Schraubenfeder 1 zu mindern bzw. schnellstmöglich abzubauen.With this embodiment, it is ensured that the loaded cylindrical coil spring 1 is subjected to highly uniform and thus the fatigue strength volume much better and the life of the cylindrical coil spring 1 is much higher than conventionally designed springs. Another advantage of using the electrical molding 4 is the ability to convert mechanical energy into heat. This means that the damping behavior of the rubber-like material can be used to reduce the self-oscillation of the cylindrical coil spring 1 and reduce as quickly as possible.

Claims

1. Device for the positive transmission of tensile and / or compressive forces preferably on a cylindrical coil spring by means of a screwed into the coil spring insert with thread-like outer contour and a fastener firmly connected to it, characterized in that the screw-insert (2) from a base body ( 3), in which a conical stub (6) precludes a solid threaded piece (5), which with its thread-like indentations (7) corresponds to the inner contour of the helical spring (1), and an elastic shaped body (4) the conical stump (6) tightly encloses and fills the space between the conical stump (6) and the coil spring (1) contour true.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the conical stump (6) of truncated cones (9) is constructed, whose respective smaller diameter is directed against the taper of the conical stump (6) on the threaded part (5).

3. A device according to claim 1, characterized in that the jacket (10) of the conical stump (6) has a rough, continuously tapered surface.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the elastic molded body (4) from the conical stump (6) extends into the spaces between the turns (8) of the introduction of the elastic molded body (4) biased and stretched coil spring (1) ,