DE10043229C2

DE10043229C2 - Compression coil spring system

Info

Publication number: DE10043229C2
Application number: DE2000143229
Authority: DE
Inventors: Thomas Heinl; Holger Jarsch
Original assignee: Innotec Forschungs und Entwicklungs GmbH
Current assignee: Scherdel Innotec Forschungs und Entwicklungs GmbH
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2000-08-29
Publication date: 2003-08-07
Anticipated expiration: 2020-08-30
Also published as: DE10043229A1

Description

Die Erfindung bezieht sich gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 auf ein Schrauben-Druckfeder-System mit mindestens zwei unter schiedlichen Teilkennlinien, wobei das System aus mindestens zwei zylinderförmigen Federbereichen unterschiedlicher Win dungsdurchmesser besteht und im Innenraum der Windungen des Federbereichs mit größerem Windungsdurchmesser eine im wesent lichen ringförmige Anlagefläche einer auf dem äußeren Federende sitzenden Druckplatte für die Anlage des Federbereichs geringe ren Windungsdurchmessers vorhanden ist.The invention relates to the preamble of claim 1 on a helical compression spring system with at least two under different characteristic curves, the system consisting of at least two cylindrical spring areas of different win Dung diameter exists and in the interior of the turns of the Spring area with a larger coil diameter essentially one union ring-shaped contact surface on the outer end of the spring seated pressure plate for the installation of the spring area low ren winding diameter is present.

Für verschiedene Anwendungen werden auf Druck belastete Federn oder Komponenten benötigt, die eine Kennlinie mit zwei oder mehr unterschiedlichen Federraten aufweisen.For different applications, springs are loaded under pressure or components that have a characteristic curve with two or have more different spring rates.

Es sind in diesem Zusammenhang bereits entsprechend gestaltete Mehr-Feder-Systeme bekannt, die eine solche Kennlinie liefern.In this context, they have already been designed accordingly Multi-spring systems known to deliver such a characteristic.

Aus der DE 199 37 397 C1 ist ein Federbein zwischen zwei rela tiv zueinander beweglichen Elementen bekannt mit einer Kolben stange, die in einem Zylinder axial beweglich geführt ist, mit einer Federeinrichtung, die den Zylinder einhüllt und minde stens zwei Federn aufweist, wobei die erste Feder eine kleinere Federkonstante aufweist als die zweite und der Zylinder mit einem ersten Federteller in Wirkverbindung steht, an dem sich die erste Feder mit ihrem ersten Ende abstützt und sich das andere Ende der ersten Feder an einem zweiten, relativ zum Zylinder axial beweglichen Federteller abstützt, wobei sich die zweite Feder an einem dritten Federteller abstützt und die erste Feder koaxial zur zweiten Feder angeordnet ist, wobei ferner der erste Federteller einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als der Innendurchmesser des dritten Federtel lers und die erste Feder derart ausgelegt ist, dass der erste Federteller mit dem dritten Federteller in Berührung kommt, bevor die Blocklänge der ersten Feder erreicht ist.From DE 199 37 397 C1 a strut between two rela tiv movable elements known with a piston rod that is axially movably guided in a cylinder with a spring device that envelops the cylinder and mind has at least two springs, the first spring being a smaller one Has spring constant as the second and the cylinder with a first spring plate is operatively connected to the the first spring is supported with its first end and that other end of the first spring to a second, relative to the Cylinder axially movable spring plate is supported, the second spring is supported on a third spring plate and the first spring is arranged coaxially to the second spring, wherein the first spring plate also has an outer diameter, which is larger than the inside diameter of the third spring part lers and the first spring is designed such that the first Spring plate comes into contact with the third spring plate, before the block length of the first spring is reached.

Aus der DE 195 14 701 A1 ist eine Federanordnung bekannt, bei der sich der Windungsdurchmesser kontinuierlich verringert und sich die Feder ab einer bestimmten Federlänge innerhalb des ersten Federabschnitts dann in umgekehrter Richtung mit weiter hin sich verringerndem Windungsdurchmesser derart fortsetzt, dass zwei konzentrische kegelstumpfförmige Federabschnitte ent stehen, die sich in unterschiedlicher Richtung verjüngen. Dar über hinaus verjüngt sich bei dieser bekannten Feder auch der Drahtquerschnitt.A spring arrangement is known from DE 195 14 701 A1, at which the winding diameter decreases continuously and the spring is within a certain length of the spring first spring section then continue in the opposite direction continues decreasing winding diameter in such a way that two concentric frustoconical spring sections ent stand that taper in different directions. Dar in addition, this known spring also tapers Wire cross section.

Aus der US 3 862 751 A ist ein Federsystem bekannt, bei dem zwei Druckfedern derart konzentrisch angeordnet sind, dass nach einem vorgegebenen Federweg der äußeren Druckfeder die konzen trisch innerhalb dieser angeordnete zweite Druckfeder in Kon takt mit einer Anlagefläche kommt und somit zusätzlich wirksam wird. Hier sind jedoch zwei einzelne Druckfedern mit sich ggfs. addierenden Toleranzen vorhanden. A spring system is known from US Pat. No. 3,862,751 A, in which two compression springs are arranged so concentrically that after the specified a travel of the outer compression spring trically arranged within this second compression spring in Kon comes with a contact surface and is therefore additionally effective becomes. However, here are two individual compression springs with themselves if necessary. additive tolerances available.

Aus der DE 40 18 008 A1 ist eine aus zwei Abschnitten bestehen de Führungs- und Montageeinheit für eine Druckfeder bekannt, bei der der Führungsabschnitt des einen Führungs- und Montage teils teleskopartig in den Führungsabschnitt des anderen Führungs- und Montageteils eingesetzt ist. Diese Führungsab schnitte sind von nur einer einzigen Druckfeder umgeben.DE 40 18 008 A1 consists of two sections de guide and assembly unit for a compression spring known, in which the guide section of a guide and assembly partly telescopically in the guide section of the other Guide and assembly part is used. This manager cuts are surrounded by only one compression spring.

Bei einem Zwei-Feder-System ergeben sich jedoch zwangsläufig mehrere Bauteile mit der Folge insgesamt großer Toleranzen, da sich die Einzel-Toleranzen von mindestens drei Bauteilen addie ren. Durch die Teilevielfalt und die Notwendigkeit, die Einzel toleranzen deutlich zu minimieren, um so eine hinnehmbare Ge samttoleranz zu erreichen, ergeben sich unvermeidbar hohe Fer tigungskosten.With a two-spring system, however, inevitably arise several components with the consequence of large tolerances, because the individual tolerances of at least three components addie ren. Due to the variety of parts and the need for the individual to minimize tolerances significantly in order to achieve an acceptable Ge to achieve total tolerance, inevitably high Fer results actuation costs.

Eine andere Variante stellen Druckfedern mit einem variablen Windungsabstand dar.Another variant are compression springs with a variable Distance between turns.

Auch bei solchen Druckfedern ergeben sich erhebliche Nachteile, uns zwar aus der Tatsache, dass ein großer axialer Einbauraum notwendig wird und die Gefahr eines Ausknickens der Feder be steht. Darüber hinaus weisen solche Konstruktionen ein relativ hohes Gewicht auf und können beim Anlegen der Windungen (Kom pression der Feder) metallische Geräusche verursachen.Even with such pressure springs there are considerable disadvantages, us from the fact that there is a large axial installation space is necessary and the risk of buckling of the spring be stands. In addition, such constructions have a relative heavy weight and can be when applying the turns (com pression of the spring) cause metallic noises.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckfeder mit mehreren unterschiedlichen Teilkennlinien zu schaffen, die aus wenigen Bauteilen besteht und kostengünstig herzustellen ist.The invention has for its object to provide a compression spring to create several different sub-characteristics that from few components and is inexpensive to manufacture.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss mit Hilfe der Merkmale des Anspruchs 1. According to the invention, this object is achieved with the help the features of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteran sprüchen.Advantageous further developments result from the Unteran claims.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren erläutert. Es zeigen:The invention is described below with reference to the Drawing figures explained. Show it:

Fig. 1 ein zwei Teilfedern aufweisendes Schrauben- Druckfeder-System in perspektivischer Darstel lung, Fig. 1 is a two part-springs exhibiting helical compression spring system development in perspective depicting,

Fig. 2 ein Schrauben-Druckfeder-System gemäss Fig. 1 in der Seitenansicht, Fig. 2 is a compression coil spring system according to Fig. 1 in side view,

Fig. 3 ein Schrauben-Druckfeder-System gemäss Fig. 2 im Längsschnitt sowie Fig. 3 shows a helical compression spring system according to FIG. 2 in longitudinal section and

Fig. 4 ein Schrauben-Druckfeder-System gemäss Fig. 3 mit einem zentralen Führungsstift mit Rastlippen. Fig. 4 shows a helical compression spring system according to Fig. 3 with a central guide pin with locking lips.

Das in Fig. 1 dargestellte Schrauben-Druckfeder-System 10 be steht aus zwei Federbereichen 11 und 12 unterschiedlicher Win dungsdurchmesser sowie unterschiedlicher Kennlinien. Im Über gangsbereich 17 der beiden Federbereiche 11 und 12 sind die Windungen dieser beiden Federbereiche 11 uns 12 direkt mitein ander verbunden; sie bestehen aus ein und demselben Federdraht. Dies ist in Fig. 2 besonders gut erkennbar. Die außenliegenden Enden der Federbereiche 11 und 12 liegen an Druckplatten 13 bzw. 14 an, die ihrerseits mit an sich bekannten Halterungs elementen 15 und 16 versehen sind. The helical compression spring system 10 shown in FIG. 1 consists of two spring areas 11 and 12 with different win diameter and different characteristics. In the transition area 17 of the two spring areas 11 and 12 , the turns of these two spring areas 11 and 12 are directly connected to each other; they consist of one and the same spring wire. This can be seen particularly well in FIG. 2. The outer ends of the spring regions 11 and 12 abut against pressure plates 13 and 14 , which in turn are provided with known mounting elements 15 and 16 .

In Fig. 2 ist - wie bereits erwähnt - der Übergangsbereich 17 zwischen den beiden Federbereichen 11 und 12 gut erkennbar dar gestellt. Die Verbindung zwischen den Federbereichen 11 und 12 ergibt sich durch das Wendeln ein und desselben Federdrahtes mit einem ersten Windungsdurchmesser im ersten Federbereich 11 und mit einem zweiten Windungsdurchmesser im zweiten Federbe reich 12, wobei allein im Übergangsbereich die Steigung den Wert "Null" annimmt. So wird erreicht, dass der zweite Feder bereich 12 im komprimierten Zustand der Stufenfeder 10 gut auf liegend an einer Anlagefläche 20 zur Anlage kommt.In Fig. 2 - as already mentioned - the transition region 17 between the two spring regions 11 and 12 is clearly shown. The connection between the spring areas 11 and 12 results from the winding of one and the same spring wire with a first winding diameter in the first spring area 11 and with a second winding diameter in the second spring area 12 , the slope assuming the value "zero" in the transition area alone. It is thus achieved that the second spring area 12 comes to rest well on a contact surface 20 in the compressed state of the stepped spring 10 .

Neben den oben erwähnten zwei Federbereichen 11 und 12 können selbstverständlich auch weitere Federbereiche vorgesehenen sein. Im hier erläuterten Ausführungsbeispiel werden die Zusam menhänge jedoch der Einfachheit halber nur anhand eines zwei stufigen Schrauben-Druckfeder-Systems beschrieben. Für mehr stufige Schrauben-Druckfeder-Systeme gilt das Gesagte ganz entsprechend.In addition to the two spring regions 11 and 12 mentioned above, other spring regions can of course also be provided. In the exemplary embodiment explained here, the contexts are described for the sake of simplicity only with the aid of a two-stage helical compression spring system. What has been said applies correspondingly to multi-stage screw-compression spring systems.

In Fig. 3 ist das Schrauben-Druckfeder-System 10 im Längs schnitt dargestellt.In Fig. 3 the compression coil spring system 10 is shown in longitudinal section.

Es sind alle zuvor bereits erwähnten Teile des Schrauben-Druck feder-Systems 10 zu erkennen. Darüber hinaus ist aus der Fig. 3 ersichtlich, dass die beiden Druckplatten 13 und 14 über einen Führungsstift 18 und eine zugehörige Führungshülse 19 in Axial richtung relativ zueinander beweglich geführt werden.There are all previously mentioned parts of the screw-compression spring system 10 can be seen. In addition, it can be seen from FIG. 3 that the two pressure plates 13 and 14 are guided so as to be movable relative to one another in the axial direction via a guide pin 18 and an associated guide sleeve 19 .

Innerhalb des ersten Federbereichs 11 mit größerem Windungs durchmesser ist die weiter oben erwähnte ringförmige Anlage fläche 20 - vorzugsweise aus geräuschdämmendem Werkstoff, ins besondere Kunststoff - vorgesehen, an der der zweite Federbe reich 12 zur Anlage kommt, sobald die erste Teilfeder 11 kom pressionsbedingt eine der Höhe der ringförmigen Anlagefläche 20 entsprechend reduzierte Höhe annimmt. Von diesem Zeitpunkt an ist nur noch der zweite Federbereich 12 mit dessen Kennlinie wirksam. Die Federkennlinie der Gesamtanordnung ändert sich in diesem Moment sehr schnell, nahezu spontan.Within the first spring portion 11 with a larger winding diameter, the above-mentioned annular contact surface 20 - preferably made of noise-insulating material, in particular plastic - is provided, on which the second spring portion 12 comes to rest as soon as the first partial spring 11 is compression-related one of the Height of the annular contact surface 20 assumes a correspondingly reduced height. From this point on, only the second spring area 12 with its characteristic curve is effective. The spring characteristic of the overall arrangement changes very quickly at this moment, almost spontaneously.

In Einbaustellung wirkt das gesamte System wie eine einzige Feder. Die beiden Bereiche 11 und 12 des Schrauben-Druckfeder- Systems 10 überlagern sich mit ihren Kennlinien zu einer gemeinsamen Kennlinie. Diese gemeinsame lineare Kennlinie ist so lange wirksam, bis der Federbereich 12 mit dem kleineren Windungsdurchmesser an der ringförmigen Anlagefläche 20 zur Anlage kommt. In diesem Moment wird der erste Federbereich 11 mit dem größeren Windungsdurchmesser außer Eingriff genommen. Es ist nur noch die Kennlinie des zweiten Federbereichs 12 mit dem kleineren Windungsdurchmesser wirksam. Die effektive Feder kennlinie der Gesamtkonstruktion ändert sich in diesem Moment - wie bereits weiter oben beschrieben - und verhält sich somit wie ein Zwei- oder Mehr-Feder-System.In the installed position, the entire system acts like a single spring. The two areas 11 and 12 of the helical compression spring system 10 overlap with one another with their characteristic curves to form a common characteristic curve. This common linear characteristic is effective until the spring region 12 with the smaller winding diameter comes to rest on the annular contact surface 20 . At this moment, the first spring region 11 with the larger winding diameter is disengaged. Only the characteristic curve of the second spring region 12 with the smaller winding diameter is effective. The effective spring characteristic of the overall construction changes at this moment - as already described above - and thus behaves like a two or more spring system.

Die oben beschriebene Gesamtkonstruktion unterscheidet sich aber durch weniger Bauteile und ein geringeres Gesamtgewicht von den vorbekannten "Zwei-Feder-Systemen". Das bei progres siven Federn unvermeidliche Geräusch ("metallisches Klicken") wird vermieden, da die Abstützungen bei dem vorliegenden Schrauben-Druckfeder-System 10 zwischen der metallischen Druckfeder einerseits und der aus Kunststoff bestehenden Führungshülse andererseits erfolgt. The overall construction described above, however, differs from the previously known "two-spring systems" by fewer components and a lower overall weight. The inevitable noise with progressive springs ("metallic click") is avoided because the supports in the present compression spring system 10 between the metallic compression spring on the one hand and the plastic guide sleeve on the other hand.

Die Höhe der ringförmigen Anlagefläche 20 kann unveränderlich oder über eine Kombination aus Innen- und Außengewinde stufen los einstellbar gestaltet werden.The height of the annular contact surface 20 can be made unchangeable or can be adjusted in a continuously variable manner using a combination of internal and external threads.

Um eine einfache und dennoch sichere, insbesondere unverlier bare Verbindung zwischen dem Führungsstift 18 und der Führungs hülse 19 zu erreichen, kann der Führungsstift 18 mit Rastlippen 22 versehen werden, die in an sich bekannter Weise einerseits ein problemloses Zusammenführen des Führungsstifts 18 und der Führungshülse 19 ermöglichen, aber andererseits eine dauerhafte Verbindung zwischen diesen beiden Bauteilen und damit auch ei nen sicheren Zusammenhalt der Gesamtkonstruktion gewährleisten.To a simple, yet secure, in particular unverlier bare connection between the guide pin 18 and the guide sleeve to reach 19, the guide pin can be provided with locking lips 22 18 in a known manner on the one hand a problem-merging of the guide pin 18 and the guide sleeve 19 enable, but on the other hand ensure a permanent connection between these two components and thus a secure cohesion of the overall construction.

Durch die Höhe der ringförmigen Anlagefläche 20 wird das Auf setzen der zweiten Feder 12 auf der Anlagefläche 20 sehr genau und definiert festgelegt. Es wird ein exakter und weitgehend "harter" Übergang von der Gesamtkennlinie auf die Kennlinie des zweiten Federbereichs 12 erreicht.Due to the height of the annular contact surface 20 , the second spring 12 is set on the contact surface 20 very precisely and in a defined manner. An exact and largely "hard" transition from the overall characteristic to the characteristic of the second spring region 12 is achieved.

Ganz entsprechend könnte ein solches Schrauben-Druckfeder- System - wie bereits weiter oben erwähnt - auch aus mehr als zwei Federbereichen 11 bzw. 12 aufgebaut sein.Correspondingly, such a helical compression spring system - as already mentioned above - could also be constructed from more than two spring areas 11 and 12 , respectively.

Claims

1.Spring-compression spring system with at least two different partial characteristic curves, the system consisting of at least two cylindrical spring areas ( 11 , 12 ) with different winding diameters and an essentially ring-shaped contact surface ( 20 ) in the interior of the turns of the spring area ( 11 ) with a larger winding diameter ) a pressure plate ( 13 ) seated on the outer spring end for the installation of the spring region ( 12 ) of smaller winding diameter is present, characterized in that the spring regions ( 11 , 12 ) are directly connected to one another and the spring regions ( 11 , 12 ) with different winding diameters are wound from a common spring wire.

2. Compression spring system according to one of claims 1, characterized in that the contact surface ( 20 ) is un variable in height.

3. Compression spring system according to claim 1, characterized in that the contact surface ( 20 ) is height-adjustable via thread.

4. Compression spring system according to one of claims 1 to 3, characterized in that pressure plates ( 13 , 14 ) are present on both sides of the outer spring ends.

5. Compression spring system according to claim 4, characterized in that the pressure plates ( 13 , 14 ) via a guide pin ( 18 ) and an associated guide sleeve ( 19 ) are movable relative to one another in the axial direction.

6. Compression spring system according to claim 5, characterized in that the guide pin ( 18 ) and guide sleeve ( 19 ) are releasably connected with each other in their relative axial mobility.

7. compression spring system according to claim 5, characterized in that the guide pin ( 18 ) and guide sleeve ( 19 ) in their relative axial mobility to each other via locking lips ( 22 ) can be permanently connected to each other.

8. Compression spring system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the spring regions ( 11 , 12 ) abut on a guide at the Fe derenden within the winding diameter.

9. compression spring system according to one of claims 1 to 8, characterized characterized in that the guide elements slidably be are stratified.

10. compression spring system according to one of claims 1 to 9, characterized in that all parts of the system with the exception of the step spring ( 10 ) are made of plastic.