DE2432785A1

DE2432785A1 - Coiled compression spring for safety devices - has support to prevent inter-engagement of the convolutions in case of breakage

Info

Publication number: DE2432785A1
Application number: DE2432785A
Authority: DE
Inventors: Reimund Heidutzek
Original assignee: Gaebler & Co Louis
Current assignee: Gaebler & Co Louis
Priority date: 1974-07-08
Filing date: 1974-07-08
Publication date: 1976-01-29

Abstract

The spring (1) is esp. intended for sprung stop and/or safety devices. In one example the support is a cylindrical plug (2) inserted into the interior of the spring and having a length slightly less than that to which the spring is compressed in operation. The plug is made of resilient material and frictionally engages the convolutions possibly by means of an interference fit. In another example the support is a sleeve made of resilient material and embracing the spring with an interference fit. The support may be made from an elastomer, esp. nitrilbutadiene, may be resistant to chemical and thermal demand, and have a hardness of at least (90sh).

Description

"ScbraubendruckSeder" Die Erfindung betrifft eine Schraubeadruckfeder, wie sie insbesondere für gefederte Rast- und/oder Sioberungsvorricbtungen verwendet wird. "Screw pressure seder" The invention relates to a screw pressure spring, as used in particular for spring-loaded locking and / or Sioberungsvorricbtungen will.

Scbraubendruckfedern werden in vielen Anwendungsfällen als Kraftspeicber verwendet, welche die Aufgabe baben, irgendwelche beweglicben Teile in eine bestimmte Richtung zu drängen bzw. auf bewegliche Teile eine bestimmte Kraft auszuüben.Screw compression springs are used as force storage devices in many applications used, which have the task of moving any moving parts into a particular one Direction to urge or to exert a certain force on moving parts.

Diese Art der Verwendung von Schraubenfedern unterscheidet sieb von der anderen häufigen Benutzung, bei der die Federn einem über lange Zeitspannen kontinuierlichen Wechsel der Belastung ausgesetzt werden. Beispiele für die erstgenannte Art der Verwendung von Sobraubenfedern sind insbesondere Rast- oder Sicberungsvorrichtungen, die z. B. in Armaturen oder Schließeinrichtungen verwendet werden. Für die zweite Art der Benutzung mit stetigen Belastungsänderungen über längere Zeitspannen können beispielsweise Ventilfedern bei Verbrennungsmotoren, Radfederungen an Kraftfabrzeugen oder die Anordnung zur Abfederung von schwingenden Systemen wie Schwingsiebe und dergl. genannt werden.This way of using coil springs is different from the other frequent use, in which the springs one over long periods of time be exposed to continuous changes in load. Examples of the former Type of use of helical springs are in particular locking or safety devices, the z. B. used in fittings or locking devices. For the second Type of use with constant changes in load over longer periods of time for example valve springs Internal combustion engines, wheel suspensions on motor vehicles or the arrangement for cushioning vibrating systems such as Vibrating screens and the like. Be called.

Die vorliegende Erfindung betrifft nur solche Scbraubendruckfedern für die erstgenannten Verwendungszwecke, bei denen die Federn keine häufigen Belastungswecbsel erfabren, sondern als Kraftspeicber Andruckkräfte zu übertragen haben. Bei dieser Verwendung haben die Federn vielfach eine hohle Sicberheitsfunktion zu erfüllen, beispielsweise wenn ein Stellglied nur nacb Aufhebung einer durch eine Federlast bestimmten Verriegelungsstellung betätigbar sein soll. Nach diesem Prinzip arbeiten z. B. alle Sicberheitsarmaturen, wie Gasanschlußhähne, bei denen verhindert werden muß, daß eine unbeabsichtigte Verstellung oder eine unbefugte Benutzung, z. B. durob einer, erfolgt.The present invention relates only to such helical compression springs for the first-mentioned purposes in which the springs do not have frequent load changes but have to transmit pressure forces as a force storage device. At this When used, the springs often have to fulfill a hollow safety function, For example, if an actuator is only used after lifting a spring load should be actuated certain locking position. Work according to this principle z. B. all safety fittings, such as gas connection taps, which are prevented must that an unintentional adjustment or unauthorized use, z. B. durob one, takes place.

lsel einer Verwendung dor Schraubendruckfodern für die voronannten Zwecke kommt der Feder eine besondere Sicberbeitsbedeutung zu. Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Schraubendruckfeder für die vorgenannten Zwecke so auszubilden, daß ibre Funktionsfäbigkeit auch dann erhalten bleibt, wenn die Feder durch Ermüdung oder Überlastung bzw. durch irgendwelche anderen Einwirkungen zu Brucb gehen sollte.Is this a use of the screw compression requirement for the aforementioned For purposes of this, the feather has a special working significance. Object of the invention it is now to design a helical compression spring for the aforementioned purposes, that its functionality is retained even when the spring is worn out or overload or due to any other impact should go to Brucb.

Die Lösung vorstehender Aufgabe bestebt darin, daß die Scbraubendruckfeder mit einem die Windungen im Falle des Federbruebes gegen Ineinanderdreben sichernden Stützkörper ausgerüstet ist.The solution to the above problem consists in the fact that the screw compression spring with one of the turns in the case of the Federbruebes against intertwining is equipped securing support body.

Bei einem Federbrucb bestebt nicht nur die Gefabr, daß die der Bruchstelle benachbarten Windungen aufeinanderzuliegen kommen, sondern daß sich die Windungen von der Bruchstelle aus ineinanderdreben und auf diese Weise die wirksame Federlänge verkürzt wird, bis die Feder praktisch nicbt mehr zur Wirkung kommen kann. Dieses Ineinanderdreben der Federbruchteile erfolgt spätestens nacb mehrmaliger Betätigung der gebrochenen Feder, da die beiderseits der Bruchstelle befindlichen Abscbnitte der Federwindungen mit ibren geneigt verlaufenden Flächen aufeinanderzuliegen kommen und infolge der Neigung der Windungen bei jeder Belastung von der Bruchstelle aus zunehmend ineinandergedrebt werden. Dieses Ineinanderdrehen der Federabscbnitte ließe sich zwar vermeiden, wenn die Feder an beiden Enden drehsicher gebalten würde, jedoch ist diese Anordnung praktiscb bei Federn für Rast- oder Sicherungavorrichtungen nicht möglich, oder aber mit einem großen Aufwand verbunden, da die Federn im allgemeinen in Bohrungen oder Hülsen aufgenommen sind und sich wenigstens mit einem Ende auf einem beweglichen Element abstützen, beibei spielsweise/Kugelrasten auf der Rastkugel.In the case of a spring break, it is not only the condition that exists that the break point adjacent turns come to lie on top of each other, but that the turns from the break point into each other and in this way the effective length of the spring is shortened until the spring can practically no longer have an effect. This The spring fractions twist into one another after repeated actuation at the latest the broken spring, since the sections on both sides of the break point of the spring coils come to lie on top of one another with their inclined surfaces and as a result of the inclination of the coils from the point of break at each load become increasingly intertwined. This twisting of the spring sections into each other could be avoided if the spring were held in a rotationally secure manner at both ends, however, this arrangement is practical with springs for locking or securing devices not possible, or it involves a great deal of effort, since the springs in general are received in bores or sleeves and at least one end on support a movable element, for example / ball catches on the locking ball.

Demgegenüber ist die Ausrüstung der Feder mit einem die Federabschnitte im Falle eines Bruches gegen Ineinanderdreben sichernden Stützkörpers relativ einfach und ohne nennenswerten Aufwand vorzunebmen, insbesondere wenn der Stützkörper elastisch nachgiebig ausgebildet ist und an den Windungen der Feder anliegt sowie eine den Windungen zugekehrte Oberfläche mit großem Rutschwiderstand für die Windungen aufweist.In contrast, equipping the spring with one is the spring sections in the event of a break, against twisting into one another securing support body to be done relatively easily and without significant effort, especially if the Support body is designed to be elastically resilient and on the turns of the spring as well as a surface facing the windings with high slip resistance for the turns.

Bei dieser Ausbildung kann der Stützkörper durch seine elastische Nachgiebigkeit die Federungswirkung noch erhöhten, jedoch hält er im Falle eines Pederbruches die Federabscbnitte in ibrer Lage so zueinander, daß praktisch nur die gebrochene Windung als Federabschnitt ausfällt, während die übrigen Windungen nach wie vor in vollem Umfange wirksam bleiben.In this training, the support body can be elastic due to its Resilience increased the suspension effect, but it holds in the case of one Pederbruches the spring sections in other positions so that practically only the broken coil fails as a spring section, while the remaining coils remain fully effective.

Der Stützkörper kann nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung als in die Windungen der Feder mit geringem Ubermaß eingeschobener Zylinder ggfs. Hohlylinder ausgebildet sein.According to an advantageous embodiment of the invention, the support body can than in the coils of the spring with a slight oversize inserted cylinder, if necessary. Hohlylinder be trained.

Die Einbringung dieses Stützkörpers bereitet wegen seiner elastischen Nadhgiebigkeit keine großen Schwierigkeiten. Dabei empfiehlt sich die Verwendung eines in die Windungen der Feder eingeschobenen vollen Zylinders immer dann, wenn die Feder nicht in einer Bobrung oder einer Hülse geführt ist.The introduction of this support body prepares because of its elastic Needless to say, no great difficulty. It is recommended to use it a full cylinder pushed into the coils of the spring whenever the spring is not guided in a coil or a sleeve.

Der eingeschobene Vollzylinder übernimmt nämlich bei einer freien Anordnung der Feder gleicbzeitig die Stabilisierung der Feder, so daß ein seitliches Ausknicken oder Auswölben der Feder gleicbzeitig vermieden wird, und zwar auch dann, wenn ein Federbruch eintreten sollte.The inserted full cylinder takes over when there is a free one Arrangement of the spring at the same time the stabilization of the spring, so that a lateral Buckling or bulging of the spring is avoided at the same time, even then, if a spring break should occur.

Statt der Ausbildung des Stützkörpers in der vorbeschriebenen Weise kann dieser auch als die Feder mit geringem untermaß umschließender Hohlzylinder ausgebildet sein, welcher in seiner Länge etwa der Federzunge im zusammengedrückten Zustand entspricht. Diese Ausführung kommt besonders in Betracht, wenn der von den Windungen der Feder umschlossene Raum für andere Elemente, beispielsweise Stößelstangen oder dgl., benötigt wird. Dadurch, daß der die Feder umschließende Hohlzylinder in seiner Länge nur etwa der Federlänge. im zusammengedrückten Zustand entspricht, wird durch den als Hohlzylinder ausgebildeten Stiltzkörper die Arbeitsweise der Feder in keiner Richtung behindert.Instead of training the support body in the manner described above this can also be used as a hollow cylinder enclosing the spring with a slight undersize be formed, which in its length approximately the spring tongue in the compressed State corresponds. This version is particularly suitable when the Coils of the spring enclosed space for other elements, for example push rods or the like., is required. Characterized in that the hollow cylinder enclosing the spring in its length only about the length of the feather. corresponds in the compressed state, the functioning of the Spring not obstructed in any direction.

Der Stützkörper besteht vorteilhafterweise aus einem Elastomer, dessen Härte höchstens 90 sh beträgt. Insbesondere kommt als Werkstoff Nitrilbutadien in Betracht. Dieser Werkstoff hat den Vorteil, daß er den hohen angestrebten Rutschwiderstand aufweist, so daß keine zusätzlichen Maßnahmen, wie z.B. Aufrauhung der Federwindungen an den Berührungsflächen mit dem Stützkörper erforderlich sind. Der Stützkörper kann auch aus einem anderen Werkstoff bestehen. Er soll sowohl chemisch als auch thermisch beständig sein und bei d-en jeweils auftretenden chemischen und thermischen Belastungen keine nennenswerte änderung seiner Härte erfahren.The support body is advantageously made of an elastomer whose Hardness does not exceed 90 sh. In particular, nitrile butadiene is used as a material Consideration. This material has the advantage that it has the high desired slip resistance so that no additional measures, such as roughening the spring coils are required at the contact surfaces with the support body. The support body can also consist of a different material. He is said to be both chemical and be thermally resistant and with each occurring chemical and thermal Loads do not experience any significant change in its hardness.

Die Zeichnung gibt zwei AusfUhrungsbeispiele der neuen Schraubnruckfder in schematischer Form wieder.The drawing gives two examples of the new screw compression springs in schematic form again.

Es zeigen: Fig. 1 die Feder in entspanntem Zustand mit einem von der Feder eingeschlossenen Stützkörper;.1 shows the spring in the relaxed state with one of the Spring enclosed support body;

Fig. 2 Die Feder nach Fig. 1 im gespannten, d. h. belasteten Zustand; Fig. 3 Die Anordnung nacb Fig. 2, jedoch nach einem Bruch der Feder; liig. 4 Die Feder nach einem Bruch ohne einen Stützkörper; Fig. 5 Die Feder im entspannten Zustand mit einem sie umhüllenden Stützkörper; Fig. 6 Die Feder nach Fig. 5, jedoch im gespannten, d. b.Fig. 2 The spring according to Fig. 1 in the tensioned, i. H. loaded condition; 3 shows the arrangement according to FIG. 2, but after the spring has broken; liig. 4 The Spring after a break without a support body; Fig. 5 The spring in the relaxed state with an enveloping support body; Fig. 6 The spring according to Fig. 5, but in the tensioned, d. b.

zusammengedrückten Zustand. compressed state.

In den Fig. 1 und 2 ist die Schraubendruckfeder mit 1 bezeicbnet und mit einem von den Federwindungen eingesoblossenen Stützkörper 2 ausgerüstet, welcher als Vollzylinder ausgeführt ist und in seiner Höhle geringer bemessen ist als die Länge der unbelasteten Feder 1.In Figs. 1 and 2, the helical compression spring is denoted by 1 and equipped with a support body 2 enclosed by the spring windings, which is designed as a full cylinder and is smaller in its cavity than that Length of the unloaded spring 1.

Der Stützkörper 2 ist elastisch nachgiebig ausgebildet und weist eine Oberfläche mit großem Rutsobwiderstand für die Windungen der Feder 1 auf.The support body 2 is designed to be elastically resilient and has a Surface with great Rutsob resistance for the coils of the spring 1.

Die Länge des Stützkörpers 2 ist abhängig von dem jeweiligen Federweg zwischen dem be- und entlasteten Zustand der Feder.The length of the support body 2 depends on the respective spring travel between the loaded and unloaded state of the spring.

Im belasteten Zustand sollte der Stützkörper 2 gemäß Fig. 2 die Feder 1 nicht in der Länge überragen, um die Federungseigenschaften nicbt nachteilig zu!beeinträchtigen. Würde der Stützkörper 2 länger ausgebildet sein als es der zusammengedrückten Feder 1 entspricht, so würde er an der Bederungswirkung im Augenblick seiner Zusammendrückung mitwirken und hierdUrch zu einer erheblichen Progression des Federungswiderstandes führen.In the loaded state, the support body 2 according to FIG. 2 should be the spring 1 do not protrude in length in order not to adversely affect the suspension properties. The support body 2 would be made longer than the compressed spring 1 corresponds to it, it would take part in the adverse effect at the moment of its compression contribute and thereby to a considerable progression of the suspension resistance to lead.

Fig. 3 zeigt, daß aucb bei einem Brucb der Feder 1 die Federungseigenscbaften der Anordnung praktisch voll erbalten bleiben. Es wird lediglicb die gebrochene Windung 3 der Feder 1 unwirksam, während alle anderen Windungen nach wie vor ibre Funktion voll erfüllen können. Praktisch wirkt sich der Bruch der Feder nur so aus, als wäre die ungebrocbene Feder um eine Windung kürzer ausgebildet. Bei der üblichen Vielzahl der Windungen für die Federn macht sicb dieser Ausfall einer Windung praktisch kaum bemerkbar. Zumindest führt der Ausfall einer Windung nicht zur völligen Wirkungslosigkeit der Feder, wie es im Beispiel der Fig. 4 angedeutet ist.Fig. 3 shows that even if the spring 1 breaks, the suspension properties remain practically fully inherited from the arrangement. It only becomes the broken one Winding 3 of the spring 1 ineffective, while all other windings are still ibre Can fully fulfill the function. In practice, the breakage of the spring only has the following effect: as if the unbroken spring were made one turn shorter. With the usual The large number of turns for the springs makes this failure of a turn practical hardly noticeable. At least the failure of a turn does not lead to complete ineffectiveness the spring, as indicated in the example of FIG.

Bei dieser Federausbildung, welche obne den Stützkörper 2 wiedergegeben ist, kann es nicht vermieden werden, daß bei mehrfaches Zusammendrücken und Entspannen der Feder 1 die Federwindungen im Sinne eines Schraubgewindes von der Bruchstelle aus gesehen ineinandergreifen und auf diese Weise eine Verkürzung der gesamten Feder und ein Ausfall des zwischen den Bruchenden 4 und 5 befindlichen Federabschnittes erfolgt,da die ineinandergeschobenen Windungen beim Zusammendrücken der Feder praktisch aufeinanderliegen und keinen Federungsweg mehr ausfübren können.In this spring training, which above the support body 2 reproduced is, it cannot be avoided that when you squeeze and relax several times the spring 1 the spring coils in the sense of a screw thread from the break point from seen interlocking and that way a shortening the entire spring and a failure of the one located between the fracture ends 4 and 5 Spring section takes place because the coils pushed into one another when compressed the spring are practically on top of each other and can no longer perform any suspension travel.

Bei der Ausbildung der Federungsanordnung nach den Fig. 5 und 6 ist statt der in den Fig. 1 bis 3 wiedergegebenen Ausfübrungen des Stützkörpers 2 ein die Feder 1 mit geringem Untermaß umschließender Hohlzylinder 6 vorgesehen, der ebenso wie der Stützkörper 2 elastisch nachgiebig ausgebildet ist und eine den Windungen der Feder zugekehrte Oberfläcbe mit großem Rutscbwiderstand aufweist.In the formation of the suspension arrangement according to FIGS. 5 and 6 is instead of the embodiments of the support body 2 shown in FIGS. 1 to 3 the spring 1 with a slight undersize enclosing hollow cylinder 6 is provided, the just like the support body 2 is designed to be elastically resilient and one of the windings the spring facing surface with great slip resistance.

Die Anordnung des hohlzylindrischen Stützkörpers 6 nach den Fig. 5 und 6 wird im allgemeinen vorgenommen, wenn sich durch die Feder in Längsrichtung hindurch irgendwelche Betätigungselemente erstrecken und somit der von den Windungen umschlossene Raum nicht zur Aufnahme des Stützkörpers 2 entsprechend den Fig. 1 bis 3 zur Verfügung stebt.The arrangement of the hollow cylindrical support body 6 according to FIG. 5 and 6 is generally made when moving longitudinally through the spring any actuating elements extend therethrough and thus that of the windings Enclosed space not for receiving the support body 2 according to FIG. 1 up to 3 available.

Aus den Darstellungen der Fig. 1 bis 6 ist ersichtlich, daß die Stützkörper 2 bzw. 6 nicht nur das Ineinanderdrehen der Windungen einer gebrochenen Feder verhindern, sonder daß diese Stützkörper auch gleichzeitig als Führungselemente für die Feder 1 wirksam sind. Sie verhindern nämlich bei langen Federn ein Ausknicken der Feder, so daß in vielen Fällen auf Fübrungshülsen für die Federn auch bei großer Federlänge verrichtet werden kann.From the representations of FIGS. 1 to 6 it can be seen that the support body 2 or 6 not only prevent the coils of a broken spring from twisting together, special that this support body also doubles as guide elements for the spring 1 are effective. Namely, they prevent in the long run Springs buckling the spring, so that in many cases on Fübrungshülsen for the springs even with large Spring length can be done.

Claims

0 helical compression spring, especially for spring-loaded locking and / or Securing devices, d u r g e -Ic e n n z e i c h n e t that the spring (1) with one that secures the windings against twisting in the event of failure Support body (2, 6) is equipped.

2. helical compression spring according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c b n e t that the support body (2, 6) is designed to be elastically resilient is und.an the turns and a surface facing the turns with high slip resistance for the windings.

3. helical compression spring according to claim 1 or 2, d a d u r c b g e It is not possible to say that the support body (2, 6) is in the coils of the spring (1) Slightly oversized cylinder (2), possibly a wood cylinder, formed is.

4. helical compression spring according to claim 3, d a d u r c h g e -k e n It is indicated that the cylinder t) has at most a length that is the Seder length corresponds in the compressed state.

5. helical compression spring according to claim j or 2, d a d u r c h F e k It is noted that the support body is more enclosing than the spring with a slight undersize Hollow cylinder (6) is formed, which in its length is approximately the length of the spring corresponds to the compressed state.

6. helical compression spring according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the support body (2,6) is made of an elastomer, in particular of nitrile butadiene, and that it is also resistant to chemical and thermal Is resistant to loads and has a hardness of at most 90 sh.

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