DE112010003728T5

DE112010003728T5 - Längslaufende, abgeschrägte Spiralfederkontakte für vereinfachte Montage

Info

Publication number: DE112010003728T5
Application number: DE112010003728T
Authority: DE
Inventors: Shawn Noh
Original assignee: Bal Seal Engineering LLC
Current assignee: Bal Seal Engineering LLC
Priority date: 2009-09-21
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2012-08-23
Also published as: US20110068523A1; WO2011035325A3; WO2011035325A2; US8336864B2

Abstract

Eine abgeschrägte Spiralfeder beinhaltet einen ersten Abschnitt, der eine Mehrzahl an ersten abgeschrägten Windungen umfasst, die allgemein in einem ersten spitzen Winkel im Verhältnis zu einer ersten Richtung einer durch die ersten abgeschrägten Windungen verlaufenden Mittellinie abgeschrägt sind, und wenigstens einen zweiten Abschnitt, der mit dem ersten Abschnitt verbunden ist und eine Mehrzahl an zweiten abgeschrägten Windungen umfasst, die allgemein in einem zweiten spitzen Winkel im Verhältnis zu einer zweiten Richtung der durch die zweiten abgeschrägten Windungen verlaufenden Mittellinie abgeschrägt sind. Die zweite Richtung verläuft entgegengesetzt zu der ersten Richtung, wenn die Mittellinie linear konfiguriert ist. Ein Verfahren zur Herstellung der abgeschrägten Spiralfeder beinhaltet das Herstellen eines ersten Drahtabschnitts in einer abgeschrägten, spiralförmigen Konfiguration, wodurch die Mehrzahl an ersten Windungen gebildet wird, und das Herstellen wenigstens eines zweiten Drahtabschnitts in einer abgeschrägten, spiralförmigen Konfiguration, wodurch die Mehrzahl an zweiten Windungen gebildet wird. Der erste Drahtabschnitt ist mit dem zweiten Drahtabschnitt verbunden.

Description

FACHGEBIET
Die vorliegende Anwendung betrifft allgemein längliche, abgeschrägte Spiralfedern und insbesondere Verfahren, Vorrichtungen und Systeme, die längliche, abgeschrägte Spiralfederkontakte betreffen, um deren Montage zu erleichtern.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Abgeschrägte Spiralfedern können, unter anderem, eingesetzt werden, um gleichbleibenden Kontakt zwischen Komponenten zu erreichen. Aufgrund der ablenkenden oder schrägen Eigenschaften abgeschrägter Spiralfedern kann zwischen aneinander angrenzenden Bauteilen und Oberflächenunebenheiten verlässlicher Kontakt mit fast gleichbleibender Kontaktkraft mit Toleranzabweichungen aufrechterhalten werden. Eine abgeschrägte Spiralfeder kann um ein Objekt, wie einen Kolben oder ein rechteckiges Bauteil, gewickelt, in Gehäusenuten platziert oder mit Komponenten verbunden sein, um mechanischen oder elektrischen Kontakt mit anderen Bauteilen zu ermöglichen. Wenn das Objekt im Querschnitt betrachtet wird, verfügt eine Länge der Feder an einer Seite des Objekts über Windungen, die im Vergleich zu den Windungen an der anderen Seite des Objektes in einer entgegengesetzten Richtung abgeschrägt sind. Wenn das Objekt entlang der Länge der Feder in ein aufnehmendes Objekt eingeführt wird, so dass ein in Längsrichtung verlaufender Federkontakt zwischen den Windungen und dem aufnehmenden Objekt zu Stande kommt, kann die entgegengesetzte Schrägstellung der Windungen dadurch eine Beeinträchtigung und/oder einen Widerstand erzeugen, die/der dazu führen kann, dass ein Einführen unmöglich ist oder dass entlang einer Seite des Objektes im Vergleich zur gegenüberliegenden Seite eine höhere Kraft auf die Windungen ausgeübt wird. Dementsprechend kann sich das Einführung als schwierig und umständlich erweisen und/oder es kann aufgrund der ungleichmäßigen, auf die Feder einwirkenden Kräfte zu einer Fehlausrichtung kommen, die ein Drehen oder Verdrehen in den Objekten zur Folge haben kann. Eine beispielhafte herkömmliche abgeschrägte Spiralfeder, die um ein Objekt gewickelt ist und zwecks eines längsgerichteten Federkontakts mit Schubeinführung verwendet wird, ist in 8A und 8B der Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. US 2009/0160139 dargestellt, dessen Inhalt hierin ausdrücklich und für alle Zwecke durch Verweis eingeschlossen sind.
KURZDARSTELLUNG
Eine abgeschrägte Spiralfeder gemäß den Aspekten der Offenbarung beinhaltet einen ersten Abschnitt, der eine Mehrzahl an ersten abgeschrägten Windungen umfasst, die allgemein in einem ersten spitzen Winkel im Verhältnis zu einer ersten Richtung einer durch die ersten abgeschrägten Windungen verlaufenden Mittellinie abgeschrägt sind, und wenigstens einen zweiten Abschnitt, der mit dem ersten Abschnitt verbunden ist und eine Mehrzahl an zweiten abgeschrägten Windungen umfasst, die allgemein in einem zweiten spitzen Winkel im Verhältnis zu einer zweiten Richtung der durch die zweiten abgeschrägten Windungen verlaufenden Mittellinie abgeschrägt sind, wobei die zweite Richtung entgegengesetzt der ersten Richtung verläuft, wenn die Mittellinie linear konfiguriert ist.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung umfasst die abgeschrägte Spiralfeder wenigstens einen zusätzlichen Abschnitt, der eine Mehrzahl an zusätzlichen abgeschrägten Windungen aufweist, die allgemein in einem spitzen Winkel im Verhältnis zu der ersten Richtung oder der zweiten Richtung abgeschrägt sind.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung ist der erste Abschnitt mit dem zweiten Abschnitt verschweißt.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung sind der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt entlang der Mittellinie in einem Abstand voneinander angeordnet und die abgeschrägte Spiralfeder umfasst einen Abschnitt, der zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt angeordnet ist und keine Windungen aufweist, die im ersten oder im zweiten Winkel abgeschrägt sind.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung sind der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt über wenigstens einen geraden Draht, der entlang der Mittellinie verläuft, miteinander verbunden.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung bilden der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt einen durchgehenden, einteiligen Abschnitt.
Ein abgeschrägtes Spiralfedersystem gemäß Aspekten der Offenbarung beinhaltet ein Objekt, das eine erste Seite und eine zweite Seite gegenüber der ersten Seite aufweist, und eine abgeschrägte Spiralfeder. Die abgeschrägte Spiralfeder umfasst einen ersten Abschnitt, der eine Mehrzahl an ersten abgeschrägten Windungen umfasst, die allgemein in einem ersten spitzen Winkel im Verhältnis zu einer ersten Richtung einer durch die ersten abgeschrägten Windungen verlaufenden Mittellinie abgeschrägt sind, und wenigstens einen zweiten Abschnitt, der eine Mehrzahl an zweiten abgeschrägten Windungen umfasst, die allgemein in einem zweiten spitzen Winkel im Verhältnis zu einer zweiten Richtung der durch die zweiten abgeschrägten Windungen verlaufenden Mittellinie abgeschrägt sind, wobei die zweite Richtung entgegengesetzt der ersten Richtung verläuft, wenn die Mittellinie linear konfiguriert ist. Wenn die abgeschrägte Spiralfeder um ein Objekt befestigt ist, so dass wenigstens ein Teil des ersten Abschnitts entlang der ersten Seite des Objekts verläuft und wenigstens ein Teil des zweiten Abschnitts entlang der zweiten Seite des Objekts verläuft, sind die Windungen im Teil des ersten Abschnitts und die Windungen im Teil des zweiten Abschnitts allgemein in der gleichen Richtung abgeschrägt.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung beinhaltet das Objekt eine Nut, die konfiguriert ist, um wenigstens einen Teil der abgeschrägten Spiralfeder aufzunehmen.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung verläuft die Nut in Längsrichtung in einer V-förmigen Konfiguration um das Objekt herum.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung verläuft die Nut in Längsrichtung geneigt um das Objekt herum.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung weist die Nut im Querschnitt entweder eine rechteckige, V-förmige, zugespitzte oder schwalbenschwanzförmige Form auf.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung ist die Breite der Nut größer als oder kleiner als die Breite der Windungen des ersten Abschnitts oder des zweiten Abschnitts.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung ist ein Ende des ersten Abschnitts der abgeschrägten Spiralfeder mit einem Ende des zweiten Abschnitts der abgeschrägten Spiralfeder verbunden, um die abgeschrägte Spiralfeder auf dem Objekt zu befestigen.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung verläuft der wenigstens eine zusätzliche Abschnitt entlang einer Seite des Objekts, die nicht die erste Seite und nicht die zweite Seite ist, wenn die abgeschrägte Spiralfeder auf dem Objekt befestigt ist.
Ein Verfahren zur Herstellung einer abgeschrägten Spiralfeder gemäß den Aspekten der Offenbarung beinhaltet die Herstellung eines ersten Drahtabschnitts in einer spiralförmigen Konfiguration, wodurch eine Mehrzahl an ersten abgeschrägten Windungen gebildet wird, die allgemein in einem ersten spitzen Winkel im Verhältnis zu einer ersten Richtung einer durch die ersten abgeschrägten Windungen verlaufenden Mittellinie abgeschrägt sind, und die Herstellung wenigstens eines zweiten Drahtabschnitts in einer abgeschrägten, spiralförmigen Konfiguration, wodurch eine Mehrzahl an zweiten abgeschrägten Windungen gebildet wird, die in einem zweiten spitzen Winkel im Verhältnis zu einer zweiten Richtung der durch die zweiten abgeschrägten Windungen verlaufenden Mittellinie abgeschrägt sind, wobei die zweite Richtung entgegengesetzt der ersten Richtung verläuft, wenn die Mittellinie linear konfiguriert ist. Der erste Drahtabschnitt ist mit dem zweiten Drahtabschnitt verbunden.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung beinhaltet das Verfahren die Herstellung des ersten Drahtabschnitts und des zweiten Drahtabschnitts aus einem einzigen Draht, so dass der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt durchgehende, einteilige Teile eines einzigen Drahts sind.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung beinhaltet das Verfahren die Herstellung wenigstens eines zusätzlichen Drahtabschnitts in einer abgeschrägten, spiralförmigen Konfiguration, wodurch eine Mehrzahl an zusätzlichen Windungen gebildet wird, die mit einem spitzen Winkel im Verhältnis zu der ersten Richtung oder der zweiten Richtung der durch die zusätzlichen Windungen verlaufenden Mittellinie abgeschrägt sind.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung beinhaltet das Verfahren das Verschweißen des ersten Abschnitts mit dem zweiten Abschnitt.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Anordnungen und Verfahren werden besser verständlich, wenn sie unter Bezugnahme auf die Beschreibung, die Ansprüche und die beigefügten, nachstehend kurz beschriebenen Zeichnungen betrachtet werden. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer abgeschrägten Spiralfeder gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
2 eine schematische Darstellung der abgeschrägten Spiralfeder aus 1 um ein Objekt gewickelt.
3 eine Querschnittansicht von 2 entlang Abschnitt 3-3 aus 2.
4 eine perspektivische Teilansicht der Feder aus 1, die um einen beispielhaften Schaft gewickelt und in ein beispielhaftes Gehäuse eingeführt ist.
5 eine Querschnittansicht des Schafts aus 4 entlang Abschnitt 5-5 aus 4 während der Schaft in das Gehäuse eingeführt wird.
6 eine Querschnittansicht einer Feder gemäß der Ausführungsform aus 1, die um einen Schaft gewickelt ist, wobei die Enden der Feder als zusammengeschweißt dargestellt sind.
7 eine schematische Darstellung einer abgeschrägten Spiralfeder gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
8 eine Querschnittansicht der Feder aus 7, die um einen Schaft gewickelt ist, wobei die Enden der Feder als zusammengeschweißt dargestellt sind.
9 eine seitliche Querschnittansicht einer abgeschrägten Spiralfeder gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, die um einen Schaft befestigt ist, wobei der Schaft in ein Gehäuse eingeführt ist.
10 eine Querschnittansicht der Feder, des Schafts und des Gehäuses aus 9 entlang Abschnitt 10-10 aus 9.
11 eine seitliche Querschnittansicht einer weiteren abgeschrägten Spiralfeder gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, die um einen Schaft befestigt ist, wobei der Schaft in ein Gehäuse eingeführt ist.
12 eine Querschnittansicht der Feder, des Schafts und des Gehäuses aus 11 entlang Abschnitt 12-12 aus 11.
13 eine seitliche Querschnittansicht einer weiteren abgeschrägten Spiralfeder gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, die um einen Schaft befestigt ist, wobei der Schaft in ein Gehäuse eingeführt ist.
14 eine Querschnittansicht der Feder, des Schafts und des Gehäuses aus 13 entlang Abschnitt A-A aus 13.
15 eine Querschnittansicht der Feder, des Schafts und des Gehäuses aus 13 entlang Abschnitt B-B aus 13.
16 eine schematische Darstellung einer abgeschrägten Spiralfeder gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
17 eine seitliche Querschnittansicht einer abgeschrägten Spiralfeder gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, die um einen Schaft befestigt ist, wobei der Schaft in ein Gehäuse eingeführt ist.
18a eine seitliche Querschnittansicht einer abgeschrägten Spiralfeder gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, die in einer Nut eines Schafts befestigt ist, die breiter ist als die Federwindungen, wobei der Schaft in ein Gehäuse eingeführt ist.
18b eine seitliche Querschnittansicht einer abgeschrägten Spiralfeder gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, die in einer Nut eines Schafts befestigt ist, die schmaler ist als die Federwindungen, wobei der Schaft in ein Gehäuse eingeführt ist.
19a eine seitliche Querschnittansicht einer abgeschrägten Spiralfeder gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, die in einer V-förmigen Nut eines Schafts befestigt ist, wobei der Schaft in ein Gehäuse eingeführt ist.
19b eine seitliche Querschnittansicht einer abgeschrägten Spiralfeder gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, die in einer am Boden zugespitzten Nut eines Schafts befestigt ist, wobei der Schaft in ein Gehäuse eingeführt ist.
20 eine seitliche Querschnittansicht einer abgeschrägten Spiralfeder gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, die in einer Nut befestigt ist, die in Längsrichtung in einer V-förmigen Konfiguration auf dem Schaft verläuft.
21 eine Querschnittansicht des Schafts aus 21 entlang Abschnitt C-C aus 20 einschließlich eines Gehäuses, in das der Schaft eingeführt wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die nachstehende ausführliche Beschreibung in Kombination mit den beigefügten Zeichnungen dient als Beschreibung von Ausführungsformen einer abgeschrägten Spiralfeder, eines abgeschrägten Spiralfedersystems und Verfahren ihrer Herstellung und nicht dazu, die einzigen Formen darzulegen, in denen die vorliegenden Anordnungen und Verfahren konstruiert oder verwendet werden können. Die Beschreibung legt in Verbindung mit den dargestellten Ausführungsformen die Eigenschaften und die Schritte zur Verwendung und Herstellung der abgeschrägten Spiralfedern, des abgeschrägten Spiralfedersystems und der Verfahren dar. Es versteht sich jedoch, dass die gleichen oder entsprechende Funktionen und Strukturen durch andere Ausführungsformen erreicht werden können, die ebenfalls im Geiste und Umfang der Anordnungen und Verfahren enthalten sein sollen. Wie auch an anderer Stelle hierin erwähnt, kennzeichnen gleiche Elementziffern gleiche oder ähnliche Elemente oder Eigenschaften.
1 zeigt eine abgeschrägte Spiralfeder 30 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Die abgeschrägte Spiralfeder 30 beinhaltet einen ersten Abschnitt 32, der eine Mehrzahl an Windungen 34 aufweist, und einen zweiten Abschnitt 36, der eine Mehrzahl an Windungen 38 aufweist. Eine Mittellinie C verläuft durch die Windungen 34 des ersten Abschnitts 32 und die Windungen 38 des zweiten Abschnitts 36. Die Windungen 34 des ersten Abschnitts 32 sind in einem ersten spitzen Winkel α1 im Verhältnis zu einer Richtung CR der Mittellinie C abgeschrägt. Die Windungen 38 des zweiten Abschnitts 36 sind in einem zweiten spitzen Winkel α2 im Verhältnis zu einer Richtung CL, die entgegengesetzt zur Richtung CR verläuft, der Mittellinie C abgeschrägt. Dementsprechend sind die Windungen 34 des ersten Abschnitts 32 in der Richtung CR abgeschrägt, während die Windungen 38 des zweiten Abschnitts 36 in Richtung CL abgeschrägt sind. Demnach sind die Windungen 34 und 38 in entgegengesetzten Richtungen abgeschrägt. Die Winkel α1 und α2 können gleich oder verschieden sein. In der Ausführungsform aus 1 sind die Winkel α1 und α2 als gleich dargestellt. Der erste Abschnitt 32 und der zweite Abschnitt 36 sind durch einen Übergangsbereich 40 miteinander verbunden.
Unter Bezugnahme auf 2 und 3 gilt, wenn die abgeschrägte Spiralfeder 30 um ein Objekt 50 gewickelt ist, bei dem es sich um einen Schaft handeln kann, der hier als Schaft 50 bezeichnet wird, sind die Windungen 34 und 38 allgemein in der gleichen Richtung abgeschrägt, da die Richtungen CR und CL der Mittellinie C nicht mehr entgegengesetzt zueinander verlaufen. Unter Bezugnahme auf 4 und 5 gilt, wenn der Schaft 50 in einer Einführungsrichtung ED in ein anderes Objekt 52 eingeführt wird, bei dem es sich um ein Gehäuse zur Aufnahme des Schafts 50 handeln kann, das hier als Gehäuse 52 bezeichnet wird, kommt es entlang der Länge der Feder 30 zu einem Gleitkontakt, der hier als längsgerichteter Gleitkontakt bezeichnet wird, mit den Innenwänden 54 des Gehäuses 52. Wie in 5 dargestellt, sind die Windungen 34 des ersten Abschnitts 32 und die Windungen 38 des zweiten Abschnitts 36 entgegengesetzt der Einführungsrichtung ED des Objektes 50 abgeschrägt. Da die Winkel α1 und α2 der Feder 30 in dieser Ausführungsform gleich sind, wird demzufolge durch den längsgerichteten Gleitkontakt zwischen dem ersten Abschnitt 32 und der zugehörigen Innenwand 54 des Gehäuses 52 ein Widerstand erzeugt, der in der gleichen Richtung verläuft wie der Widerstand, der durch den längsgerichteten Gleitkontakt zwischen dem zweiten Abschnitt 34 und der zugehörigen Innenwand 54 des Gehäuses 52 erzeugt wird, und ihm ähnelt. Da der erste Abschnitt 32 und der zweite Abschnitt 36 im Verhältnis zur Einführungsrichtung ED oder einer Entnahmerichtung RD entgegengesetzt sind, wird jegliche Fehlausrichtung und/oder Verdrehung des Schafts 50, die während der Einführung in das Gehäuse 52 oder der Entnahme des Schafts 50 aus dem Gehäuse 52 zu Stande kommen kann, verringert. Ferner gilt, da die Windungen 34 und 38 von der Einführungsrichtung ED hinweg abgeschrägt und in Richtung der Entnahmerichtung RD abgeschrägt sind, entsteht beim Einführen des Schafts 50 in das Gehäuse 52 ein geringerer Widerstand als bei der Entnahme des Schafts 50 aus dem Gehäuse 52. Dadurch ist der Aufwand oder die Kraft, der/die benötigt wird, um den Schaft 50 in das Gehäuse 52 einzuführen, geringer als der Aufwand oder die Kraft, der/die erforderlich ist, um den Schaft 50 aus dem Gehäuse 52 zu entnehmen, was für bestimmte Anwendungen der Feder 30 eine bevorzugte Eigenschaft sein kann. Wie aus dem oben genannten ersichtlich ist, wird die im Vergleich zur Entnahmekraft verringerte Einführungskraft dadurch erreicht, dass die Windungen der Feder auf beiden Seiten des Schafts in der gleichen Richtung abgeschrägt sind.
Erneut unter Bezugnahme auf die beispielhafte, in 1 dargestellte Ausführungsform der Feder 30 beinhaltet der Übergangsbereich 40 einen geraden Draht, der einen durchgehenden, einteiligen Teil mit dem ersten Abschnitt 32 und dem zweiten Abschnitt 36 bildet. Dementsprechend sind der erste Abschnitt 32, der Übergangsbereich 40 und der zweite Abschnitt 36 in einem Stück aus demselben Draht hergestellt. Der gerade Draht im Übergangsbereich 40 kann in Anwendungen zum Einsatz kommen, in denen entlang eines bestimmten Teils der Feder keine Federkraft gewünscht ist. Ferner, wie in 2 dargestellt, ermöglicht es der gerade Draht der Feder 30, derart um den Schaft 50 gewickelt zu sein, dass der gerade Draht an einem Ende des Schafts 50 positioniert ist, wobei entweder kein Kontakt mit dem Gehäuse 52 besteht oder eine Federkraft nicht erwünscht ist. Für Fachleute ist jedoch leicht ersichtlich, dass der Übergangsbereich 40 in beliebigen Formen, Abmessungen und Material(ien) ausgeführt sein kann, um der Feder 30 eine bestimmte Funktion bereitzustellen. So kann der Übergangsbereich 40 zum Beispiel so minimal wie möglich ausgeführt sein, so dass eine Endwindung 34 des ersten Abschnitts 32 direkt mit einer Endwindung 38 des zweiten Bereichs 36 in Verbindung steht. Der Übergangsbereich 40 kann eine abgeschrägte Spiralfeder sein, die andere Charakteristika aufweist als der erste Abschnitt 32 und/oder der zweite Abschnitt 36. Ferner kann es sich bei dem Übergangsbereich 40 um eine herkömmliche Feder, eine andere Art von elastischer Struktur, wie ein Elastomer-Bauteil, oder jede beliebige andere Struktur handeln, die beliebige Formen, Abmessungen und/oder Material(ien) aufweist, die eine bevorzugte Funktion bereitstellen können. Der Übergangsbereich 40 kann außerdem separat gebildet und nachträglich mit den zwei Federabschnitten 32, 36 verbunden werden.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 und 6 können die Enden 39R und 39L der Feder 30 in einer beispielhaften Ausführungsform, wenn die Feder 30 um den Schaft 50 gewickelt ist, verbunden sein, um die Feder 30 auf dem Schaft 50 zu sichern und/oder zu halten. Die Enden 39R und 39L können durch Vorrichtungen und Verfahren verbunden sein, die Fachleuten bekannt sind. So können die Enden 39R und 39L der Feder 30 zum Beispiel zusammengeschweißt sein, was in 6 durch eine Schweißnaht 56 dargestellt ist. Die Enden 39R und 39L können außerdem durch Befestigungselemente oder ähnliche Vorrichtungen (nicht dargestellt) verbunden sein, so dass die Enden, wenn nötig, getrennt und erneut miteinander verbunden werden können. In anderen Ausführungsformen ist die Feder 30 im Gehäuse und nicht auf dem Schaft angebracht, wobei wenigstens zwei unterschiedliche Abschnitte der Feder auf zwei unterschiedlichen Seiten einer in derselben Richtung abgeschrägten Achse liegen.
Unter Bezugnahme auf 7 und 8 beinhaltet eine Feder 60 gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform einen ersten Abschnitt 62 mit Windungen 64 und wenigstens einen zweiten Abschnitt 66 mit Windungen 68. Der erste Abschnitt 62 und der zweite Abschnitt 66 sind separate abgeschrägte Spiralfedern, die, wie durch eine Schweißnaht 70a dargestellt, im Übergangsbereich 40 durch Schweißen verbunden sind. Der erste Abschnitt 62 und der zweite Abschnitt 66 können jedoch neben Schweißen auch durch jede beliebige andere Methode verbunden sein, wie zum Beispiel durch eine Befestigungsvorrichtung oder Verbindungsmittel. Unter Bezugnahme auf 8, wenn die Feder 70 um den Schaft 50 gewickelt ist, können die Enden 69R und 69L der Feder 70 verbunden sein, um die Feder 30 auf dem Schaft 50 zu sichern und/oder zu halten. Die Enden 69R und 69L können durch Vorrichtungen und Verfahren verbunden sein, die Fachleuten bekannt sind. So können die Enden 69R und 69L der Feder 70 zum Beispiel zusammengeschweißt sein, was in 8 durch eine Schweißnaht 70b dargestellt ist. Die Enden 69R und 69L können außerdem durch Befestigungselemente oder ähnliche Vorrichtungen (nicht dargestellt) miteinander verbunden sein, damit die Enden, wenn nötig, getrennt werden können.
In einer in 9 und 10 dargestellten beispielhaften Ausführungsform ist eine Feder 100, die einen ersten Abschnitt 102 mit Windungen 104 und einen zweiten Abschnitt 106 mit Windungen 108 aufweist, in Nuten 111 eines Schafts 110 aufgenommen. Ähnlich wie bei der Feder 30 aus 1 sind die Windungen 104 und 108 allgemein in der gleichen Richtung abgeschrägt, wenn sie, wie dargestellt, um einen Schaft 110 angeordnet sind. Zwecks Verbindung mit einem Gehäuse 112 kann der Schaft 110 in das Gehäuse 112 eingeführt sein, wobei die Feder und die Windungen 104 und 108 längsgerichteten Gleitkontakt mit dem Gehäuse 112 herstellen. Die Nuten 111 können die Feder 100 mit der Einführungsrichtung ED und der Entnahmerichtung RD ausrichten oder bei der Ausrichtung helfen. Aufgrund der Nuten 111 kann der erste Abschnitt 102 nur im Übergangsbereich 40 mit dem zweiten Abschnitt 106 verbunden sein. Dementsprechend können das Ende 109R des ersten Abschnitts 102 und das Ende 109L des zweiten Abschnitts 106 nicht verbunden sein. Ferner kann jede Nut 111 eigenständig sein und geschlossene Enden aufweisen. Dementsprechend können der erste Abschnitt 102 und der zweite Abschnitt 106 überhaupt nicht verbunden sein und separat sein, da jegliche Bewegung der Abschnitte 102 und 104 in ihren jeweiligen Nuten 111 eingeschränkt ist. So können die Nuten beispielsweise schwalbenschwanzförmig konfiguriert sein, um die zwei Federabschnitte in ihren jeweiligen Nuten zu halten. Obwohl die Nuten 111 hier als im Schaft 110 angeordnet dargestellt und beschrieben sind, können die Nuten 111 alternativ auch im Gehäuse 112 angeordnet sein. In einer anderen Ausführungsform können sowohl der Schaft 110 als auch das Gehäuse 112 Nuten aufweisen, wobei jede Nute wenigstens einen Teil der Feder 100 aufnimmt. In 10 sind die Nuten 111 mit allgemein geraden oder parallelen Seitenwänden und mit schrägen oder abfallenden Böden zwischen den Seitenwänden dargestellt. Die Nuten 111 können jedoch im Querschnitt jede beliebige Form aufweisen, um eine bevorzugte Funktion der Feder 100 bereitzustellen. Zum Beispiel können die Nuten 111 unter Bezugnahme auf 11 und 12 im Querschnitt eine schwalbenschwanzförmige Form (in 12 dargestellt) aufweisen, um die Feder in der Nut zu halten, nachdem die Feder 100 in den Nuten 111 befestigt wurde. In anderen Ausführungsformen weist die Nut einen flachen Boden auf.
In einer in 13–15 dargestellten beispielhaften Ausführungsform ist eine Feder 120, die einen ersten Abschnitt 122 mit Windungen 124 und einen zweiten Abschnitt 126 mit Windungen 128 aufweist, in einer im Verhältnis zu der Schaftachse SX geneigten Konfiguration um einen Schaft 130 gewickelt. Die Einführungsrichtung ED des Schafts 130 liegt in einem Winkel im Verhältnis zu den Innenwänden 134 des Gehäuses 132. Mit anderen Worten, die Einführungsrichtung ED ist in einem Schrägwinkel θ im Verhältnis zur Mittelachse HX des Gehäuses 132 ausgerichtet. Indem die Nuten 131 im selben Winkel θ im Verhältnis zu der Schaftachse SX ausgerichtet sind, sind die Feder 120 und demnach auch die Windungen 124 und 128 des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts 122 bzw. 126 in Längsrichtung mit der Einführungsrichtung ED ausgerichtet.
In einer in 16 dargestellten beispielhaften Ausführungsform beinhaltet eine Feder 140 vier Abschnitte 142a, 142b, 146a und 146b. Die Feder 140 ist um einen Schaft 150 mit einem quadratischen Querschnitt gewickelt, der in zwei unterschiedlichen Einführungs- und Entnahmerichtungen ED1, RD1 und ED2, RD2 in ein Gehäuse (nicht dargestellt) eingeführt werden kann. Wenn die Feder 140 vom Schaft 150 abgewickelt und linear ausgerichtet wird, sind die Windungen 144a von Abschnitt 142a und die Windungen 148a von Abschnitt 146a demnach entgegengesetzt zueinander abgeschrägt und die Windungen 144b von Abschnitt 142b und die Windungen 148b von Abschnitt 146b entgegengesetzt zueinander abgeschrägt. Wenn die Feder 140 also um den Schaft 150 gewickelt ist, sind die Windungen 144a und 148a demnach in dieselbe Richtung abgeschrägt und die Windungen 144b und 148b sind in dieselbe Richtung abgeschrägt. Obwohl der Schaft 150 in 16 mit einem rechteckigen oder quadratischen Querschnitt dargestellt ist, kann der Schaft jede beliebige Form, wie oval, hexagonal, abgerundet rechteckig oder jede andere geometrische Form aufweisen. Dementsprechend kann eine Feder gemäß der Offenbarung mit einer beliebigen Anzahl an Abschnitten zur Verwendung mit einem derartigen Schaft hergestellt werden. Für Fachleute ist aus den oben genannten beispielhaften Ausführungsformen leicht ersichtlich, dass die Feder 140 jede beliebige Anzahl an Segmenten aufweisen kann, wobei die Windungen in jedem Segment in entgegengesetzter oder gleicher Richtung wie angrenzende oder andere Segmenten in der Feder abgeschrägt sein können, um eine bevorzugte Funktion für die Feder bereitzustellen oder die Verwendung der Feder in Kombination mit einem Objekt mit jeder beliebigen Form oder Größe zu ermöglichen.
Unter Bezugnahme auf 17–19b sind zahlreiche beispielhafte Nuten 179 in einem Schaft 170 zur Aufnahme einer abgeschrägten Spiralfeder 160 gemäß den beispielhaften Ausführungsformen dargestellt. In 17 ist der Schaft 170 durch eine abgeschrägte Spiralfeder 160 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform in eine Vertiefung eines Gehäuses 172 eingehakt. Der Schaft 170 weist einen Flansch 174 auf, der beim Einführen an das Gehäuse 172 anstießt, um die Einführungstiefe in das Gehäuse zu steuern. In 18a ist die abgeschrägte Spiralfeder 170 in einer quadratischen Nut mit einer Nutbreite, die breiter ist als die Hauptachse der Feder, angeordnet. Die Feder kann eine Radialfeder sein. In 18b ist die abgeschrägte Spiralfeder 160 in einer Nut mit spitz zulaufendem Boden angeordnet. Die Nut weist eine Nutbreite auf, die kleiner ist als die Hauptachse der Feder. Die Feder kann eine axiale abgeschrägte Spiralfeder oder eine radiale abgeschrägte Spiralfeder sein. In 19a weist die Nut 179 einen V-förmigen Boden auf, während die Nut in 19b einen abfallenden oder spitz zulaufenden Boden aufweist. Außerdem sind in 19a und 19b Gehäusenuten dargestellt. Demnach sind die in 19a und 19b dargestellten Nuten sowohl im Schaft als auch im Gehäuse ausgebildet. Diese in 19a und 19b dargestellten Nuten werden vorzugsweise für Anwendungen zum Einhaken oder Feststellen verwendet.
Unter Bezugnahme auf 20 und 21 ist ein Schaft 190, der einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweist, mit einer Nut 189 dargestellt, die in V-förmiger Anordnung rund um einen Schaft 190 verläuft und konfiguriert ist, um eine Feder 180 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform aufzunehmen. Die V-förmige Anordnung der Nut 189 verringert den Kontaktwinkel zwischen der Innenoberfläche 194 des Gehäuses 192 und den Windungen 184 und 188 der Feder 180 während des Einführens des Schafts 190 in das Gehäuse 192 und erhöht den Kontaktwinkel zwischen der Innenoberfläche 194 und den Windungen 184 und 188 während der Entnahme des Objektes 190. Dementsprechend erfordert das Objekt aus 20–21 für das Einführen in das Gehäuse 192 eine geringere Kraft und für das Entnehmen aus dem Gehäuse 192 eine größere Kraft als dies bei einem Objekt mit einer radialen Nut unter Verwendung der gleichen Feder wie Feder 180 der Fall wäre.
An dieser Stelle sind beispielhafte Verfahren zur Herstellung einer abgeschrägten Spiralfeder unter Bezugnahme auf 1 und 7 beschrieben. Eine abgeschrägte Spiralfeder, wie die beispielhafte Feder 30 aus 1, kann durch Verfahren hergestellt sein, die Fachleuten bekannt sind, abgesehen davon, dass die Windungen 34 des ersten Abschnitts 32 und die Windungen 38 des zweiten Abschnitts 36 so hergestellt sind, dass sie Windungswinkel aufweisen, die in entgegengesetzten Richtungen abgeschrägt sind. Der Übergangsbereich 40 kann so hergestellt sein, dass er jede beliebige Form oder Länge aufweist, um eine bevorzugte Funktion bereitzustellen. In der beispielhaften Ausführungsform aus 1 beinhaltet der Übergangsbereich 40 einen geraden Draht. Gemäß einer anderen in 7 dargestellten beispielhaften Ausführungsform sind der erste Abschnitt 62 und der zweite Abschnitt 66 separat hergestellt und anschließend durch Schweißen oder andere Verfahren miteinander verbunden, um die Feder 60 zu bilden. Basierend auf der oben stehenden Beschreibung ist es für Fachleute leicht ersichtlich, dass eine abgeschrägte Spiralfeder mit einer Mehrzahl an Abschnitten, wie sie in der beispielhaften Ausführungsform aus 16 dargestellt ist, die Windungen mit verschiedenen Schrägwinkeln aufweist, als einteilige, durchgehende Feder mit einer Mehrzahl an Abschnitten oder als Federabschnitte, die separat hergestellt und anschließend verbunden werden, hergestellt werden kann.
Obwohl hierin einschränkende Ausführungsformen von abgeschrägten Spiralfedern, abgeschrägten Spiralfedersystemen und Verfahren zur Herstellung der abgeschrägten Spiralfedern beschrieben und dargestellt sind, werden für Fachleute zahlreiche Modifikationen und Abänderungen offenkundig sein. Dementsprechend versteht sich, dass die abgeschrägten Spiralfedern, die abgeschrägten Spiralfedersysteme und Verfahren zur Herstellung dieser Federn gemäß den hierin beschriebenen Grundlagen abweichend von den spezifisch hierin enthaltenen Beschreibungen ausgeführt sein können. Die abgeschrägten Spiralfedern, die abgeschrägten Spiralfedersysteme und die Verfahren zur Herstellung dieser Federn sind außerdem in den nachstehenden Ansprüchen definiert.

Claims

Abgeschrägte Spiralfeder, die Folgendes umfasst: einen ersten Abschnitt, der eine Mehrzahl an ersten abgeschrägten Windungen umfasst, die allgemein in einem ersten spitzen Winkel im Verhältnis zu einer ersten Richtung einer durch die ersten abgeschrägten Windungen verlaufenden Mittellinie abgeschrägt sind; und wenigstens einen zweiten Abschnitt, der mit dem ersten Abschnitt verbunden ist und eine Mehrzahl an zweiten abgeschrägten Windungen umfasst, die allgemein in einem zweiten spitzen Winkel im Verhältnis zu einer zweiten Richtung einer durch die zweiten abgeschrägten Windungen verlaufenden Mittellinie abgeschrägt sind, wobei die zweite Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung verläuft, wenn die Mittellinie linear konfiguriert ist.
Abgeschrägte Spiralfeder nach Anspruch 1, die wenigstens einen zusätzlichen Abschnitt umfasst, der eine Mehrzahl an zusätzlichen abgeschrägten Windungen umfasst, die allgemein in einem spitzen Winkel im Verhältnis zu der ersten Richtung oder der zweiten Richtung abgeschrägt sind.
Abgeschrägte Spiralfeder nach Anspruch 1, wobei der erste Abschnitt mit dem zweiten Abschnitt verschweißt ist.
Abgeschrägte Spiralfeder nach Anspruch 1, wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt entlang der Mittellinie in einem Abstand voneinander angeordnet sind und zwischen ihnen ein Abschnitt ohne Windungen, die im ersten Winkel oder im zweiten Winkel abgeschrägt sind, angeordnet ist.
Abgeschrägte Spiralfeder nach Anspruch 1, wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt durch wenigstens einen geraden Draht verbunden sind, der entlang der Mittellinie verläuft.
Abgeschrägte Spiralfeder nach Anspruch 1, wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt einen durchgehenden, einteiligen Abschnitt bilden.
Abgeschrägtes Spiralfedersystem, das Folgendes umfasst: ein Objekt, das eine erste Seite und eine zweite Seite gegenüber der ersten Seite aufweist; eine abgeschrägte Spiralfeder, die Folgendes umfasst: einen ersten Abschnitt, der eine Mehrzahl an ersten abgeschrägten Windungen umfasst, die allgemein in einem ersten spitzen Winkel im Verhältnis zu einer ersten Richtung einer durch die ersten, abgeschrägten Windungen verlaufenden Mittellinie abgeschrägt sind; und wenigstens einen zweiten Abschnitt, der eine Mehrzahl an zweiten abgeschrägten Windungen umfasst, die Windungen umfasst, die allgemein in einem zweiten spitzen Winkel im Verhältnis zu einer zweiten Richtung der durch die zweiten, abgeschrägten Windungen verlaufenden Mittellinie abgeschrägt sind, wobei die zweite Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung verläuft, wenn die Mittellinie linear konfiguriert ist; und wobei, wenn die abgeschrägte Spiralfeder um das Objekt befestigt wird, so dass wenigstens ein Teil des ersten Abschnitts entlang der ersten Seite des Objekts verläuft und wenigstens ein Teil des zweiten Abschnitts entlang der zweiten Seite des Objekts verläuft, die Windungen im Teil des ersten Abschnitts und die Windungen im Teil des zweiten Abschnitts allgemein in der gleichen Richtung abgeschrägt sind.
Abgeschrägtes Spiralfedersystem nach Anspruch 7, wobei das Objekt eine Nut beinhaltet, die konfiguriert ist, um wenigstens einen Teil der abgeschrägten Spiralfeder aufzunehmen.
Abgeschrägtes Spiralfedersystem nach Anspruch 8, wobei die Nut in Längsrichtung in einer V-förmigen Konfiguration um das Objekt verläuft.
Abgeschrägtes Spiralfedersystem nach Anspruch 8, wobei die Nut in Längsrichtung in einer geneigten Konfiguration um das Objekt verläuft.
Abgeschrägtes Spiralfedersystem nach Anspruch 8, wobei die Nut im Querschnitt eine rechteckige, V-förmige, zugespitzte oder schwalbenschwanzförmige Form aufweist.
Abgeschrägtes Spiralfedersystem nach Anspruch 8, wobei eine Breite der Nut größer oder kleiner ist als die Breite der Windungen des ersten Abschnitts oder des zweiten Abschnitts.
Abgeschrägtes Spiralfedersystem nach Anspruch 7, wobei ein Ende des ersten Abschnitts der abgeschrägten Spiralfeder mit einem Ende des zweiten Abschnitts der abgeschrägten Spiralfeder verbunden ist, um die abgeschrägte Spiralfeder auf dem Objekt zu befestigen.
Abgeschrägtes Spiralfedersystem nach Anspruch 7, wobei die abgeschrägt Spiralfeder wenigstens einen zusätzlichen Abschnitt umfasst, der eine zusätzliche Mehrzahl an abgeschrägten Windungen umfasst, die allgemein in einem spitzen Winkel im Verhältnis zu der ersten Richtung oder der zweiten Richtung abgeschrägt sind.
Abgeschrägtes Spiralfedersystem nach Anspruch 14, wobei die abgeschrägte Spiralfeder auf dem Objekt befestigt ist und der wenigstens eine zusätzliche Abschnitt entlang einer Seite des Objekts, die nicht die erste Seite und die zweite Seite des Objekts ist, verläuft.
Verfahren zur Herstellung einer abgeschrägten Spiralfeder, das Folgendes umfasst: Herstellen eines ersten Drahtabschnitts in einer abgeschrägten, spiralförmigen Konfiguration, wodurch eine Mehrzahl an ersten Windungen gebildet wird, die in einem ersten spitzen Winkel im Verhältnis zu einer ersten Richtung einer durch die ersten Windungen verlaufenden Mittellinie abgeschrägt sind; Herstellen wenigstens eines zweiten Drahtabschnitts in einer abgeschrägten, spiralförmigen Konfiguration, wodurch eine Mehrzahl an zweiten Windungen gebildet wird, die in einem spitzen Winkel im Verhältnis zu einer zweiten Richtung der durch die zweiten abgeschrägten Windungen verlaufenden Mittellinie abgeschrägt sind, wobei die zweite Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung verläuft, wenn die Mittellinie linear konfiguriert ist; und wobei der erste Drahtabschnitt mit dem zweiten Drahtabschnitt verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der erste Drahtabschnitt und der zweite Drahtabschnitt durchgehende, einteilige Abschnitte eines einzigen Drahts sind.
Verfahren nach Anspruch 16, das das Herstellen wenigstens eines zusätzlichen Drahtabschnitts in einer abgeschrägten, spiralförmigen Konfiguration umfasst, wodurch eine Mehrzahl an zusätzlichen Windungen gebildet wird, die in einem spitzen Winkel im Verhältnis zu der ersten Richtung oder der zweiten Richtung der durch die zusätzlichen Windungen verlaufenden Mittellinie abgeschrägt sind.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der erste Abschnitt mit dem zweiten Abschnitt verschweißt ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt entlang der Mittellinie mit einem Abstand voneinander angeordnet sind.
Abgeschrägte Spiralfeder, die eine Mehrzahl an Windungen umfasst, die im Verhältnis zu einer durch die Windungen verlaufenden Mittellinie abgeschrägt sind.