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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft einen Federaufnahmekonus mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Schutzanspruchs 1.
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Insbesondere ist ein solcher Federaufnahmekonus zur einseitigen Anbindung einer Sektionaltorfeder für den Gewichtsausgleich bei einem Industrie- oder Garagensektionaltor vorgesehen. Damit ist gemeint, dass der Federaufnahmekonus als sogenannter Festkonus zum Festlegen eines Federendes an einem drehfesten Widerlager oder als Spannkonus zum Vorspannen und Festlegen des anderen Federendes gegenüber und an einer von der Torsionsfeder drehelastisch abzustützenden Welle dient.
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STAND DER TECHNIK
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Ein Federaufnahmekonus mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Schutzanspruchs 1 ist aus der
US 2001/0039761 A1 bekannt. Dieser Federaufnahmekonus ist zum Einpressen in ein Federende einer Torsionsfeder vorgesehen, deren Federdraht in einem radial nach innen abgebogenen Drehmomentübertragungsschenkel endet. Dazu wird der Drehmomentübertragungsschenkel zunächst in eine Ausbuchtung einer Ausnehmung in einer Umfangsfläche des Federaufnahmekonus eingesetzt, wobei die Hauptachse des Federaufnahmekonus gegenüber der Federachse der Torsionsfeder angewinkelt wird. Anschließend wird die Hauptachse koaxial zu der Federachse ausgerichtet und der Federkonus mit seiner Umfangsfläche in das Federende eingedrückt, bis die Torsionsfeder an einem an die Umfangsfläche angrenzenden, radial nach außen weisenden und um die gesamte Umfangsfläche umlaufenden Vorsprung anschlägt. Dabei treten zwei in Umfangsrichtung gegenüber der Ausnehmung versetzte Flanken zwischen die Federwindungen der Torsionsfeder ein. Diese Montage des bekannten Federaufnahmekonus ist kraftaufwändig und nur bei vergleichsweise geringer axialer Erstreckung der Umfangsfläche möglich.
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Bei einem bekannten Festkonus mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Schutzanspruchs 1 sind axial an eine Umfangsfläche angrenzend zwei einander diametral gegenüber liegende, radial nach außen weisende Vorsprünge vorgesehen, in denen Befestigungsbohrungen zum Anbringen des Festkonus an einem drehfesten Widerlager vorgesehen sind. Diese Befestigungsbohrungen weisen keine bestimmte Lage gegenüber der Umfangsfläche auf. Zum Festlegen des Federendes einer Torsionsfeder auf diesem bekannten Festkonus ist es vorgesehen, das Ende seines Federdrahts zu erhitzen und dann in die Ausnehmung in der Umfangsfläche einzudrücken, um einen in die Ausnehmung eingreifenden Drehmomentübertragungsschenkel auszubilden. Diese Vorgehensweise ist zwar ebenfalls aufwändig, wird aber umfangreich praktiziert.
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Bei einem aus der
DE 43 41 309 C1 bekannten Federaufnahmekonus sind angrenzend an die Umfangsfläche, die in das Federende einer festzulegenden Torsionsfeder einzuführen ist, zwei einander diametral gegenüber liegende, radial verlaufende Befestigungslöcher mit Innengewinde vorgesehen. In diese Befestigungslöcher greifen Befestigungsschrauben für zwei Halteelemente ein. Das eine Halteelement greift von außen zwischen die ersten beiden Windungen der Torsionsfeder, um diese axial abzustützen. Das zweite Halteelement weist parallel zu einem Durchtrittsloch für die Befestigungsschraube eine Ausnehmung auf, durch die ein aus dem Federdraht der Torsionsfeder radial nach außen abgebogener Torsionsübertragungsschenkel hindurchgeführt wird, um die Torsionsfeder in Umfangsrichtung abzustützen. Ein nach außen weisender Drehmomentübertragungsschenkel kann problemlos bereits bei der Herstellung der Torsionsfeder ausgebildet werden und muss nicht bei größeren Drahtstärken mit großem Aufwand angeformt werden, nachdem bereits ein Federaufnahmekonus in das Federende eingeführt wurde. Auf der Umfangsfläche des bekannten Federaufnahmekonus sind keine Flanken vorgesehen. Die Umfangsfläche kann so einfach axial in das Federende eingeschoben werden. Allerdings müssen dann zwei Halteelemente mit jeweils einer Befestigungsschraube montiert werden. Außerdem ist der bekannte Federaufnahmekonus durch seine Mehrteiligkeit aufwändig in der Herstellung und Lagerhaltung.
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Ein weiterer Federaufnahmekonus für ein Federende einer spiralförmigen Torsionsfeder mit einem radial nach außen abgebogenen Drehmomentübertragungsschenkel ist aus der
EP 1 331 415 B1 bekannt. Hier wird ein flankenfreier Bereich der Umfangsfläche, die zur Abstützung der Torsionsfeder an ihrem Innenumfang dient, von einem Sicherungselement überkragt, das Ausnehmung zur Aufnahme des Drehmomentübertragungsschenkels aufweist. Diese Ausnehmung ist in zumindest einer Richtung um die Umfangsfläche durch eine Anschlagfläche für den Drehmomentübertragungsschenkel begrenzt. Das Sicherungselement mit der Anschlagfläche ist ein Bereich eines einstückigen Formteils, das auch die Umfangsfläche des Federaufnahmekonus ausbildet. Wenn die Ausnehmung in nur einer Richtung um die Umfangsfläche durch eine Anschlagfläche dieses Formteils begrenzt ist, ist ein Arretierungselement so an dem Sicherungselement anbringbar, dass es die Ausnehmung in der der Anschlagfläche gegenüber liegenden Richtung verschließt. Bei diesem Arretierungselement handelt es sich um einen Sicherungsstift, der in eine Passbohrung in dem Sicherungselement eingreift. Bei der Montage dieses bekannten Federaufnahmekonus erweist es sich zumindest im Falle größerer Drahtstärken und entsprechend höherer Steifigkeiten der Torsionsfeder als aufwändig, den Drehmomentübertragungsschenkel in die Ausnehmung in dem Sicherungselement einzubringen, weil der Drehmomentübertragungsschenkel bei einem einfachen axialen Einschrauben einer dem Sicherungselement diametral gegenüber liegenden, von der Umfangsfläche abstehenden Flanke zwischen die Federwindungen der Torsionsfeder mit den über der Umfangsfläche bis vor die Ausnehmung ragenden Teilen des Sicherungselements kollidiert. Zudem ist dieser bekannte Federaufnahmekonus durch das die Umfangsfläche überkragende Sicherungselement vergleichsweise aufwändig in seiner Herstellung, obwohl er bis auf das Arretierungselement in Form eines einfachen Sicherungsstifts einstückig ist.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Federaufnahmekonus mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Schutzanspruchs 1 mit möglichst geringem Aufwand auch für die Verwendung mit Torsionsfedern zu ertüchtigten, die einen nach außen abgebogenen Drehmomentübertragungsschenkel an ihrem Federende aufweisen.
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LÖSUNG
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Federaufnahmekonus mit den Merkmalen des unabhängigen Schutzanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des neuen Federaufnahmekonus sind in den abhängigen Schutzansprüchen definiert.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Bei dem neuen Federaufnahmekonus ist in dem axial an die Umfangsfläche angrenzend radial nach außen weisenden Vorsprung in radialem Abstand zu der angrenzenden Umfangsfläche ein Loch vorgesehen, das zur Verankerung eines Anschlags für einen nach außen abgebogenen Drehmomentübertragungsschenkel der Torsionsfeder ausgebildet ist. Dieses Loch ist immer vorgesehen, und zwar auch dann, wenn auf dem neuen Federaufnahmekonus ein Federende einer Torsionsfeder mit einem nach innen abgebogenen Drehmomentübertragungsschenkel festgelegt wird. Der in diesem Fall bei der Herstellung des neuen Federaufnahmekonus unnötig betriebene Zusatzaufwand wird durch die vereinfachte Lagerhaltung bei Verwendung des neuen Federaufnahmekonus für Torsionsfedern sowohl mit nach innen als auch nach außen abgebogenem Drehmomentübertragungsschenkel an ihrem Federende mehr als aufgewogen. Dies gilt in umgekehrter Richtung genauso für den Zusatzaufwand, der für die Ausnehmung in der Umfangsfläche betrieben wird, falls der neue Federaufnahmekonus zusammen mit dem Anschlag für das Festlegen eines Federendes einer Torsionsfeder mit einem nach außen abgebogenen Drehmomentübertragungsschenkel verwendet wird.
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Das Loch in dem Vorsprung weist bei dem erfindungsgemäßen Federaufnahmekonus einen radialen Mindestabstand zu der angrenzenden Umfangsfläche auf, der so groß ist wie eine maximale Drahtstärke der festzulegenden Torsionsfeder. Ein radialer Höchstabstand des Lochs zu der angrenzenden Umfangsfläche beträgt typischerweise das Doppelte der maximalen Drahtstärke der Torsionsfeder. Die maximale Drahtstärke der Torsionsfeder bestimmt die Mindesthöhe des Anschlags für einen nach außen abgebogenen Drehmomentübertragungsschenkel der Torsionsfeder über der Umfangsfläche und damit auch die sinnvolle Mindesthöhe des Lochs für die Verankerung des Anschlags. Gleichzeitig sollte das Loch nicht zu hoch über der Umfangsfläche liegen, da dies in ungünstige Hebelverhältnisse für die Abstützung des Drehmomentübertragungsschenkels in Umfangsrichtung resultiert und einen weit in radialer Richtung vorspringenden Vorsprung und damit einen größeren Materialaufwand für den erfindungsgemäßen Federaufnahmekonus erfordert.
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Vorzugsweise ist das Loch in dem Vorsprung zur Verankerung des Anschlags parallel zu der Hauptachse des Federaufnahmekonus ausgerichtet. Damit sind unabhängig von der Steigungsrichtung der Torsionsfeder optimale Voraussetzungen für die Abstützung des Anschlags in Umfangsrichtung gegeben.
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Weiterhin ist es bevorzugt, wenn das Loch ein Durchgangsloch ist, um die volle Wandstärke des Vorsprungs für die Abstützung des Anschlags auszunutzen. In jedem Fall kann das Loch bereits bei der Herstellung des Federaufnahmekonus beispielsweise in einem Gussverfahren ausgebildet werden. Alternativ kann es nachträglich gebohrt werden.
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Weiterhin ist es bevorzugt, wenn das Loch mit einem Innengewinde versehen ist. Dann kann eine Zylinderschraube zum Einschrauben in das Loch mit ihrem Kopf als Anschlag vorgesehen sein. Das heißt, der Anschlag für den nach außen weisenden Drehmomentübertragungsschenkel kann bei dem neuen Federaufnahmekonus bei Bedarf durch eine einfache Zylinderschraube bereitgestellt werden. Dies ist bezüglich der Lagerhaltung äußerst kostengünstig, zumal eine solche Zylinderschraube ein Standardbauteil ist. Auch das Anbringen des Anschlags in Form des Kopfs der Zylinderschraube ist nur mit minimalem Aufwand verbunden. Insbesondere ist der Anschlag beim einschraubenden Einführen der Umfangsfläche des Federaufnahmekonus in das Federende noch nicht im Weg des nach außen weisenden Drehmomentübertragungsschenkels, sondern er wird erst später durch Einschrauben der Zylinderschraube angebracht.
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Zumindest dann, wenn das Loch in dem Vorsprung und damit ein darin verankerter Anschlag für den Drehmomentübertragungsschenkel in Umfangsrichtung im selben Umfangsbereich wie die von der Umfangsfläche abstehende und zwischen Federwindungen der Torsionsfeder eingreifenden Flanke vorgesehen ist, besteht keine Gefahr, dass der Drehmomentübertragungsschenkel dem Anschlag in axialer Richtung weg von dem Vorsprung ausweicht.
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Vorzugsweise weist der neue Federaufnahmekonus auch noch eine weitere Flanke in einem der mindestens einen Flanke diametral gegenüber liegenden Umfangbereich auf, die ebenfalls von der Umfangsfläche weg zwischen Federwindungen der jeweiligen Torsionsfeder vorsteht bzw. beim Anbringen des Federaufnahmekonus zwischen diese Federwindungen eingeschraubt wird.
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Bei dem neuen Federaufnahmekonus kann das Loch bzw. kann der Vorsprung, in dem das Loch vorgesehen ist, in demselben Umfangsbereich wie die Ausnehmung in der Umfangsfläche vorgesehen sein. In diesem Fall liegt der Anschlag oberhalb der Ausnehmung. Dies hat auf seine Funktion keinen negativen Einfluss. Das zusätzliche Material des Vorsprungs kann aber genutzt werden, um den durch die Ausnehmung in der Umfangsfläche lokal geschwächten Federaufnahmekonus zu verstärken.
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In jedem Fall kann der Vorsprung bei dem neuen Federaufnahmekonus nur lokal vorgesehen sein, so dass sich der Vorsprung mit dem Loch zum Beispiel nur über einen Umfangsbereich von weniger als 90° um mehr als die halbe maximale Drahtstärke der Torsionsfeder radial über die angrenzende Umfangsfläche erhebt. Anders gesagt ist der Vorsprung bei dem neuen Federaufnahmekonus normalerweise nicht als axialer Anschlag für das Federende gedacht.
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Um dein Abrutschen oder Abgleiten der Federwindungen von der Umfangsfläche des erfindungsgemäßen Federaufnahmekonus zu vermeiden, kann eine Mehrzahl von stegförmigen axialen Erhebungen von der konischen Umfangsfläche abstehen. Die Erhebungen können ein paar Millimeter hoch und zum inneren Ende der Umfangsfläche hin auslaufen. Sie machen die Umfangsfläche unrund und bieten so den sich unter Torsionsbeanspruchung der Feder einschnürenden Federwindungen Halt. Bevorzugt sind vier gleichmäßig über die Unfangsfläche verteilte Erhebungen vorgesehen.
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In dem erfindungsgemäßen Federaufnahmekonus können weitere Löcher zum Verdrehen des Federaufnahmekonus mit dem Federende der Torsionsfeder gegenüber einer sich durch die Torsionsfeder erstreckenden, drehbar gelagerten Welle und zum Festlegen des Federaufnahmekonus mit dem Federende der Torsionsfeder an der Welle vorgesehen sein. Das heißt, der Federaufnahmekonus kann direkt als Spannkonus ausgebildet sein. Alternativ können weitere Löcher in dem Federaufnahmekonus zum Festlegen des Federaufnahmekonus mit dem Federende der Torsionsfeder an einem drehfesten Widerlager vorgesehen sein. Dies entspricht der Ausbildung des erfindungsgemäßen Federaufnahmekonus als Festkonus.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Schutzansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Schutzansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Gebrauchsmusters Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Schutzansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Schutzansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Schutzansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Schutzansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert und beschrieben.
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1 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen, als Spannkonus ausgebildeten Federaufnahmekonus, in der einige verdeckte Linien gestrichelt wiedergegeben sind.
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2 ist ein Axialschnitt durch den Federaufnahmekonus gemäß 1.
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3 ist eine perspektivische Vorderansicht des Federaufnahmekonus gemäß den 1 und 2.
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4 ist eine perspektivische Rückansicht des Federaufnahmekonus gemäß den 1 und 2; und
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5 ist eine perspektivische Rückansicht eines erfindungsgemäßen, als Festkonus ausgebildeten Federaufnahmekonus
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FIGURENBESCHREIBUNG
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Der in den 1 bis 4 dargestellte Federaufnahmekonus 1 ist für ein Federende einer spiralförmigen Torsionsfeder vorgesehen, die hier selbst nicht dargestellt ist. Dabei geht es darum, das Federende in Richtung einer Hauptachse 2 des Federaufnahmekonus 1 drehfest an dem Federaufnahmekonus 1 festzulegen, um Drehmomente zwischen der Feder und einer Struktur zu übertragen, an der der Federaufnahmekonus 1 festgelegt ist. Diese Struktur, die in den Figuren nicht dargestellt ist, kann ein drehfestes Widerlager oder eine mit Hilfe der Torsionsfeder drehelastisch abgestützte, drehbar gelagerte Welle sein.
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Der in den 1 bis 4 dargestellte Federaufnahmekonus 1 ist für letzteren Zweck vorgesehen und wird daher auch als Spannkonus 3 bezeichnet. Dabei ist für die Welle eine zu der Hauptachse 2 koaxiale Zylinderbohrung 4 vorgesehen, in deren Wandung 5 Gewindebohrungen 6 für Befestigungsschrauben 20 ausgebildet sind. Zudem sind radial zu der Hauptachse 2 verlaufende zylinderförmige Sacklöcher 7 für das Einstecken von Spannwerkzeugen vorgesehen, um den Federaufnahmekonus 1 mit einem daran festgelegten Federende gegenüber der jeweiligen Welle zu verdrehen. Dies dient dazu, vor dem Festlegen des Federaufnahmekonus 1 an der Welle eine Vorspannkraft aufzubringen.
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Der in 5 dargestellte Federaufnahmekonus 1 ist hingegen ein Festkonus 21 und weist axiale Gewindebohrungen 22 für (hier nicht dargestellte) Befestigungsschrauben in einer Stirnfläche 23 an seinem hinteren Ende auf.
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Zum Festlegen des Federendes der Torsionsfeder an dem Federaufnahmekonus 1 sind der Spankonus 3 gemäß den 1 bis 4 und der Festkonus 21 gemäß 5 gleich ausgebildet. So ist jeweils eine Umfangsfläche 8 vorgesehen, die in das Federende eingeführt wird und dieses am Innenumfang der Torsionsfeder abstützt. Aufgrund der leicht konischen Form der Umfangsfläche 8, die jedoch nicht über den gesamten Kreisbogen um die Hauptachse 2 umlaufen muss, hat der Federaufnahmekonus 1 seinen Namen. Von der Umfangsfläche 8 stehen Flanken 9 und 10 ab, die beim Einführen der Umfangsfläche 8 in das Federende zwischen die Federwindungen der Torsionsfeder eingeschraubt werden. Dabei liegen die Flanken 9 und 10 einander über die Hauptachse 2 hinweg diametral gegenüber, und die Flanke 9 weist eine Unterbrechung auf. Das heißt, die Flanke 9 besteht auch zwei untereinander in Umfangsrichtung beabstandeten Teilflanken. Neben der Flanke 9 ist eine Ausnehmung 11 in der Umfangsfläche 8 vorgesehen, die in Umfangsrichtung durch einen Drehmomentübertragungsrand 12 begrenzt ist. In die Ausnehmung 11 kann der Federdraht am Federende der Torsionsfeder eingebogen werden, um einen Drehmomentübertragungsschenkel auszubilden, der sich an dem Drehmomentübertragungsrand abstützt. Der Federaufnahmekonus 1 ist aber auch zur Verwendung mit Torsionsfedern geeignet, die an ihrem Federende einen nach außen abgebogenen Drehmomentübertragungsschenkel aufweisen. Für einen solchen Drehmomentübertragungsschenkel wird nach dem Aufbringen des Federendes auf den Federaufnahmekonus 1 eine Zylinderschraube 13 in ein Innengewinde 14 eingeschraubt, das oberhalb der Umfangsfläche 8 in einem Loch 15 in einem angrenzend an die Umfangsfläche 8 radial nach außen weisenden Vorsprung 16 vorgesehen ist. Der Kopf 17 der Zylinderschraube 13 bildet dann für den Drehmomentübertragungsschenkel einen Anschlag, der mit dem Schaft 18 der Zylinderschraube 13 über das Innengewinde 14 in dem Loch 15 verankert ist. Dieser Anschlag kommt erst dann in den Weg des nach außen abgebogenen Drehmomentübertragungsschenkels, wenn der Federaufnahmekonus 1 bereits mit den Flanken 9 und 10 in das Federende eingeschraubt ist. Ein Ausweichen des Drehmomentübertragungsschenkels vor dem Anschlag 19 in Form des Kopfs 17 der Schraube 13 wird durch die benachbarte Flanke 9 verhindert. Der Vorsprung 16 steht nur lokal, d. h. über einen begrenzten Bereich des Umfangs um die Hauptachse 2 über die Umfangsfläche 8 über. Indem sich das parallel zu der Hauptachse 2 durch den Vorsprung 16 verlaufende Loch 15 oberhalb der Ausnehmung 11 befindet, wird der Drehmomentübertragungsschenkel der Torsionsfeder immer im selben Umfangsbereich um die Hauptachse 2 abgestützt, egal ob er nach innen oder nach außen abgebogen ist. Um ein axiales Abgleiten der sich unter Torsionsbeanspruchung zusammenziehenden Federwindungen von der Umfangsfläche 8 zu vermeiden, sind neben den in Umfangsrichtung verlaufenden Flanken 9 und 10 für die äußersten Federwindungen vier um jeweils 90° in Umfangsrichtung zueinander versetzte, axial verlaufende stegförmige Erhebungen 23 der Umfangsfläche 8 vorgesehen. Gegenüber der Ausnehmung 11 sind die ihr benachbarten Erhebungen 23 um 45° um die Hauptachse 2 versetzt. Diese Erhebungen 23 machen die Umfangsfläche unrund, so dass der Federdraht der sich zusammenziehenden Federwindungen trotz deren konischen Form, die durch die Erhebungen 23 nicht beseitigt wird, auf der Umfangsfläche Halt findet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Federaufnahmekonus
- 2
- Hauptachse
- 3
- Spannkonus
- 4
- Zylinderbuchse
- 5
- Wandung
- 6
- Gewindebohrung
- 7
- Sackloch
- 8
- Umfangsfläche
- 9
- Flanke
- 10
- Flanke
- 11
- Ausnehmung
- 12
- Drehmomentübertragungsrand
- 13
- Zylinderschraube
- 14
- Innengewinde
- 15
- Loch
- 16
- Vorsprung
- 17
- Kopf
- 18
- Schaft
- 19
- Anschlag
- 20
- Befestigungsschraube
- 21
- Festkonus
- 22
- Gewindebohrung
- 23
- Erhebung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2001/0039761 A1 [0003]
- DE 4341309 C1 [0005]
- EP 1331415 B1 [0006]
