DE1169209B - Zylindrische Schraubendruckfeder - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KL: F06f Deutsche Kl.: 47 a -17

Nummer: 1169 209

Aktenzeichen: B 44267 ΧΠ / 47 a Anmeldetag: 11. April 1957 Auslegetag: 30. April 1964

Die Erfindung betrifft eine zylindrische Schraubendruckfeder, deren beide Endwindungen parallel zu den ebenen Widerlagern abgeflacht sind.

Bei derartigen hochbeanspruchten, beispielsweise bei Einspritzpumpen oder sonstigen schwingend oder stoßend angetriebenen Arbeitsgeräten verwendeten Federn treten, selbst wenn sie noch im Bereich ihrer Dauerfestigkeit beansprucht werden, nach längerem Betrieb überraschend Brüche ein. Diese Federbrüche machen sich besonders in der Nähe der Federenden bemerkbar oder gehen von zu diesen Enden hin gerichteten Oberflächenteilen des Federdrahtes aus. Sie führen zu lästigen Betriebsstörungen und anderem mehr. Es wurde versucht, diese Brüche durch verbesserte Oberflächenbehandlung des Federdrahts, wie etwa durch Kugelstrahlen, auszuschalten und den Federwerkstoff durch Schutzüberzüge auf der Federoberfläche gegen äußere Einflüsse zu schützen. Ein befriedigendes Ergebnis konnte aber mit allen diesen Maßnahmen nicht erzielt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei den eingangs erwähnten hochbeanspruchten Federn im Bereich der Federenden auftretenden Dauerbrüche mit größerer Sicherheit als bisher zu vermeiden.

Eingehende Untersuchungen und Versuche haben zu einem Erfolg geführt und mit einfachen Mitteln eine Lösung der Aufgabe dadurch ermöglicht, daß mindestens die Hälfte jeder Endwindung derart radial abgebogen ist, daß sie die benachbarte zylindrische Windung auch bei größtem Arbeitshub der Feder nicht berührt.

Bekannt ist zwar schon eine Schraubendruckfeder, bei der die beiden Endwindungen radial noch innen abgebogen sind. Diese Endwindungen sind aber nicht parallel zu ebenen, rechtwinklig zur Federachse gerichteten Widerlagern abgeflacht. Sie wirken nämlich nicht mit solchen Widerlagern, sondern nur mit Schraubenköpfen oder Schraubenmuttern zusammen, mit denen die Feder festgehalten bzw. eingespannt ist. Diese bekannte Feder konnte keine Anregung bieten, auch bei Federn mit abgeflachten, an ebenen Widerlagern sich abstützenden Federenden ein radiales Abbiegen vorzunehmen; denn vorher mußte erst die Erkenntnis gewonnen werden, daß die Form der Endwindungen die Dauerhaltbarkeit deswegen beeinflußt, weil die im Bereich der Federenden liegenden Windungen bei großem Arbeitshub durch gegenseitiges Aufstoßen oder Reiben verletzt oder beim Aufliegen einer Biegebeanspruchung unterworfen werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung wiedergegeben. Es zeigt

Zylindrische Schraubendruckfeder

Anmelder:

Robert Bosch G. m. b. H.,

Stuttgart W, Breitscheidstr. 4

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Joachim Huhnen, Ludwigsburg

F i g. 1 eine Feder bekannter Bauform,

F i g. 2 eine Feder in einer ersten Ausführung nach der Erfindung,

F i g. 3 eine zweite Ausführungsform und

F i g. 4 eine dritte Ausführungsform.

Nach F i g. 1 ist die Feder 1 zwischen zwei ebenen Widerlagerflächen 2 und 3 eingespannt. Sie ist in der dargestellten Lage bis zu einer Länge zusammengedrückt, die bei Belastung gelegentlich oder öfters erreicht und auch überschritten wird. Dabei sind an beiden Federenden die erste und die zweite Windung nahe aneinandergerückt, während die anderen Windungen noch einen beträchtlichen Abstand voneinander haben. Die Auflageflächen können beispielsweise einerseits an einem Gehäuse, andererseits an einem Ventil, einem mechanisch angetriebenen Kolben oder einem anderen bewegten Teil angebracht sein. So lange die Feder eine größere Länge als die dargestellte hat, ist sie lediglich im Rahmen der üblicherweise berücksichtigten Festigkeitswerte beansprucht. Kommt sie aber öfters in die dargestellte Lage, so treten häufig zwischen den mit 4 und 5 bezeichneten Stellen kurz hinter der ersten Windung Federbrüche auf.

Bei der Feder nach F i g. 2 werden solche Brüche vermieden. Die zylindrische Schraubendruckfeder 6 ist zwischen Widerlagerflächen 7 und 8 in demselben Maße zusammengedrückt wie die Feder 1. Jede Endwindung 9 ist, soweit sie die Fläche 7 berührt, derart radial abgebogen, daß ihr Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der benachbarten zylindrischen Windung 10. Selbst wenn die Feder noch weiter zusammengedrückt wird, kommt das Federende 11 nicht mit der Windung 10 in Berührung. Es besteht daher keine Gefahr, daß die Übergangsstelle der Windungen 9 und 10 durch Aufstoßen oder Reiben an dem Federende 11 verletzt oder beim Aufliegen auf diesem Ende über das Ende hinweggebogen

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wird. Die Feder kann daher auch auf die Dauer wesentlich größeren Beanspruchungen standhalten als die Feder 1, selbst wenn sie oftmals so weit zusammengedrückt wird, daß ihre Gänge nahezu aneinanderliegen.

Die Feder 12 nach Fig. 3 ist mit ihrer unteren Endwindung 13 auf einem Federteller 14 abgestützt. Dieser ist in bekannter Art mit einem seitlichen Schlitz 15 versehen und in eine Nut 16 des Bolzens 17 von der Seite her eingeschoben. Beiderseits des links liegenden Endes des Schlitzes 15 sind Teile des Federtellers zu einem Rand 18 aufgebogen. Die Endwindung 13 hat einen Außendurchmesser, der kleiner ist als der Innendurchmesser der benachbarten zylindrischen Windung 19. Die Endwindung ist außerdem so bemessen, daß sie sich eng um den Bolzen 17 legt und den Zwischenraum zwischen dem Rand 18 und dem Bolzen ausfüllt. Damit hält die Feder selbst den Federteller 14 auf dem Bolzen 17 fest. Es schadet in diesem Fall nichts, daß der Anfang der zweiten Windung 19 auf der ersten Windung 13 aufliegt, da die im kleineren Durchmesser gewundenen Teile der Feder wesentlich steifer als die weiteren Windungen sind und sich daher bei der üblichen Belastung der Feder nicht gegeneinander bewegen.

In Fig. 4 ist die Endwindung20 der Feder21 wiederum mit kleinerem Durchmesser ausgeführt als die anderen Windungen. Der Übergang von der vorletzten Windung 22 zur Endwindung 20 ist außerdem so gestaltet, daß die Windung 22 noch die volle Steigung der anderen Windungen hat und daß diese Steigung unmittelbar in die geringere Steigung der Endwindung 20 übergeht. Der Abstand der beiden Windungen ist daher so groß wie möglich. Außerdem nimmt die letzte, auf dem Widerlager 23 abgestützte Windung 20 nur drei Viertel eines Kreisumfangs ein, so daß ihr Ende 24 auch bei starkem Zusammendrücken der Feder 21 von der Windung 22 nicht berührt wird. Die Feder ist daher sehr widerstandsfähig gegen die eingangs geschilderten Brüche in der Nähe der Übergangsstelle zur zweiten Windung.

Bei allen Ausführungsformen nach Fig. 2 bis 4 muß die Endwindung nicht so viel radial nach innen abgebogen sein, daß ihr Außendurchmesser innerhalb des Innendurchmessers der benachbarten Windung liegt. Das ist vielmehr nur für Federn notwendig, die oftmals stark zusammengedrückt werden. Bei etwas weniger beanspruchten Federn kann es auch genügen, die Endwindung nur so weit zu verkleinern, daß ihr Ende die anschließende Federwindung beim Arbeiten der Feder nicht berührt.

Die Berührung zwischen der Endwindung und der benachbarten Windung kann auch dadurch ausgeschaltet werden, daß die Endwindung mit entsprechend größerem Durchmesser ausgeführt wird, so daß sie beim Zusammendrücken der Feder mindestens zum Teil außerhalb der benachbarten Windung bleibt.

Es ist nicht erforderlich, daß lediglich die letzte Windung im Durchmesser von den anderen Windungen abweicht; die Durchmesseränderung kann auch an einer anderen Stelle der Feder beginnen. Der Windungsdurchmesser muß aber stets so abgestimmt werden, daß die Windungen beim Arbeiten der Feder sich nicht reibend berühren können und auch nicht auf das Federende aufschlagen. Die Feder mit engeren Endwindungen hat auch den Vorteil, daß das durch unsymmetrische Gestaltung des Federendes beim Zusammendrücken der Feder auftretende Biegemoment kleiner bleibt als bei der üblichen Bauform nach Fig. 1. Die Knicksicherheit der Feder wird dadurch erhöht; und der Druck an den Auflageflächen der Feder wird radial gleichmäßig verteilt.

Außerdem vermindern die engeren Endwindungen der Feder durch ihre größere Steifigkeit die Reflexion der Eigenschwingungen, so daß die Feder nur geringeren Spannungsspitzen ausgesetzt ist.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Zylindrische Schraubendruckfeder, deren beide Endwindungen parallel zu den ebenen Widerlagern abgeflacht sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Hälfte jeder Endwindung (9) derart radial abgebogen ist, daß sie die benachbarte zylindrische Windung (10) auch bei größtem Arbeitshub der Feder nicht berührt.

2. Schraubendruckfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser mindestens der Endwicklung (9) kleiner als der Innendurchmesser der benachbarten zylindrischen Windung (10) ist.

3. Schraubendruckfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte, das Widerlager berührende Teil der Endwindung radial abgebogen ist.

4. Schraubendruckfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die mindestens mit einem Ende auf einem geschlitzten, einen Rand aufweisenden Federteller abgestützt ist, der in die Nut eines Bolzens eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß die Endwindung (13) der Feder (12) zwischen den Rand (18) des Federtellers (14) und den Bolzen (17) passend eingelegt ist und dadurch den Federteller auf dem Bolzen festhält.

5. Schraubendruckfeder nach einem der Anspüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Endwindung (20) höchstens auf drei Viertel eines Kreisumfanges auf dem Widerlager (23) liegt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 37754, 746442;

USA.-Patentschrift Nr. 2 265 629;

französische Patentschrift Nr. 34 267, Zusatz zur Patentschrift Nr. 634 178;

Prospekt »Baidur« der Federnwerke Luhn & Pulvermacher K.-G.., Hagen-Haspe i. W.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 5S7/214 4.64 © Bundesdruckerei BtgHn