DE2506420C3

DE2506420C3 - Nichtzylindrische, gewundene Druckfeder aus Draht mit kreisförmigem Querschnitt, insbesondere zur Anwendung bei Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2506420C3
Application number: DE2506420A
Authority: DE
Inventors: Arthur 5251 Berghausen Borlinghaus
Original assignee: Gebr Ahle 5253 Lindlar De
Current assignee: Gebr Ahle 5253 Lindlar De
Priority date: 1975-02-15
Filing date: 1975-02-15
Publication date: 1982-03-11
Also published as: DK139947C; US4077619A; JPS51106862A; ES445028A1; AU497661B2; BR7600898A; IN146204B; SE424574B; JPS5836216B2; AR206556A1; AU509690B2; DK40176A; IE43822B1; IT1125239B; ATA40476A; CA1043363A; GB1503423A; DE2506420A1; SE7601652L; IE43822L

Description

daß auch der Abstand des Dnickmiuelpunkies vom geometrischen Mittelpunkt im wesentlichen konstant bleibt. Bei einer Kegel- oder Doppelkegelstumpffeder mit progressiver Kennlinie verändert sich jedoch dieser Durchmesser, und zwar wächst er mit wachsender Belastung. Dies hat zur Fo!ge, daß der Druckmittelpunkt mit wachsender Last nach außen wandert, d. h. vom geometrischen Mittelpunkt weg. Der Abstand der beiden Punkte wird also mit wachsender Belastung größer, und demzufolge steigt das auf die Unterlage in ausgeübte Drehmoment stark an.

Ein weiterer Nachteil der Kegel- oder Doppelkegelstumpffeder ist darin zu sehen, daß sie bei gleichem Kennlinienverlauf einen gegenüber der zylindrischen Feder größeren Außendurchmesser aufweist, der die π Anwendung solcher Federn in vorhandenen Konstruktionen nicht zuläßt. Doppelkegelstumpffedern haben zudem herstellungstechnische Nachteile, da sie nicht ohne weiteres auf einen Dorn gewickelt werden können.

Schließlich sind Druckfedern, die sich aus einem zylindrischen Teil und ein oder zwei kcgclstumpfförmigen Teilen zusammensetzen, grundsätzlich bereits bekannt (s. ATZ 76 [1974], Seite 385 bis 390).

Diese bekannten Druckfedern werden zunächst nur für linearen Kennlinienverlauf empfohlen, während bezüglich der Federn dieser Bauart mit progressivem Kennlinienverlauf zusätzliche Nachteile angegeben werden und daher von ihrer Verwendung im Kraftfahrzeugbau abgeraten wird.

Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine nichtzylindrische, gewundene Druckfeder der obenerwähnten Bauart überraschenderweise eine Reihe beträchtlicher Vorteile gegenüber den weiter oben erwähnten bekannten Federn anderer Bauart aufweisen kann.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Druckfeder der eingangs beschriebenen Bauart derart zu gestalten, daß sie bei optimaler Werkstoff ausnutzung und unter Bewahrung eines Knickverhaltens, das den Anforderungen an im Kraftfahrzeugbau verwendbaren Federn entspricht, in ihren Einbauabmessungen weitgehend einer zylindrischen Schraubendruckfeder mit gleicher Kennlinie entspricht, wobei gleichzeitig gegenüber der zylindrischen Schraubendruckfeder eine Verringerung des Einsatzgewichtes bzw. der Verformungsarbeit und eine Erweiterung des Progressions-Verhältnisses erreicht werden sollte.

Die Lösung dieser Aufgabe geschieht erfinviungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen. so

Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Feder zur verfeinerten Lösung der gestellten Aufgabe sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Da sich die auszuschaltenden Windungen ineinander legen und eine Drahtberührung nicht stattfindet, entspricht die erfindungsgemäße Feder hinsichtlich der Gerauschfreiheit in etwa der beschriebenen Kegel- oder Doppelkegelstumpffeder.

Im Unterschied zu der Kegel- oder Doppelkegel-Stumpffeder werden aber bei der erfindungsgemäßen &° Feder zuerst die Windungen mit größtem Windungsdurchmesser ausgeschaltet. Dies hat zur Folge, daß bei zunehmender Belastung der wirksame Windungsdurchmesser, der seinen Druck auf die Unterlage übergibt, abnimmt. Das bedeutet, daß der Druckmittelpunkt mit wachsender Last nach innen zum geometrischen Mittelpunkt der Feder hin wandert und das auf die Unterlage ausgeübte Drehmoment mit wachsender Belastung kleiner wird.

Der bei der erfindungsgemäßen Feder gegebenenfalls in der Mitte oder an einer Seite liegende zylindrische Teil, der die Federkräfte nach dem Ausschalten der Windungen des kegelstumpfförmigen Teils aufnimmt, knickt entgegen den allgemein für zylindrische Federn geltenden mathematischen Bedingungen (s. hierzu DlN 2089, S. 7, Abschnitt 6.2) nicht aus, weil die vor dem Punkt Pe auftretenden Kräfte auf einem größeren Windungsdurchniesser abgestützt werden, nämlich am kegelstuir.jjfförmigen Teil der Feder an beiden Enden bzw. an einem Ende der Feder. Auf diese Weise wird es möglich, mit Längen- und Durchmesserfederwegverhältnissen zu arbeiten, die bei einer normalen zylindrischen Schraubendruckfeder zum Ausknicken führen und daher besondere Führungsmaßnahmen erforderlich machen würden.

Wie weiter unten anhand einer Vergleichsberechnung noch gezeigt wird, bietet die erfindungsgemäße Feder auch große Vorteile hinsichtlieh de Verhältnisses der größten Drahtdicke des kegelsturnpffömigen Teils zur Drahtdicke des zylindrischen Teils.

Im folgenden werden zunächst anhand der F i g. 1 bis 8 zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Druckfeder näher erläutert.

Fig. 1 zeigt den Kennlinienverlauf der erfindungsgemäßen Druckfeder;

F i g. 2 zeigt in Seitenansicht eine mit zwei kegeistumpfförmigen Teiler (Taillenfeder);

F i g. 3 zeigt die Feder nach F i g. 2 im Grundriß;

Fig.4 zeigt die Feder nach Fig.2 in einer Seitenansicht im vollständig blockierten Zustand;

Fig. 5 zeigt in gegenüber den Fig. 2 bis 4 leicht vergrößerter Darstellung den Verlauf des Drahtquerschnittes bei der Feder n?.ch den F i g. 2 bis 4;

Fig.6 zeigt in Seitenansicht eine Feder mit einem kegelstumpfförmigen Teil;

F i g. 7 zeigt die Feder nach F i g. 6 im vollständig blockierten Zustand;

Fig.8 zeigt in gegenüber den Fig.6 und 7 leicht vergrößerter Darstellung den Verlauf des Drahtquerschnittes bei der Feder nach den F i g. 6 und 7.

In F i g. 1 bedeutet P die wirkende Kraft und L der entsprechende Federweg. Vom Punkt P=O bis Punkt Pa ist der Kennlinienverlauf linear, von Pa. bis Pe ist der Kennlinienverlauf progressiv ansteigend, um von Pe bis Pb 1 wieder linear zu werden.

Innerhalb des progressiven Verlaufs der Kennlinie legen sich die Windungen des kegelstumpfförmigen Teils bzw. der kegelstumpfförmigen Teile der erfindungsgemäßen Feder sukzessive spiralförmig ineinander und an die Auflagefläche an. Wenn an der Stelle Pf alle Wandungen des kegclstumpfförmigen Teils ausgeschaltet sind, ist der weitere Kennlinienverlauf wieder linear, wobei ejr. Blockieren des gegebenenfalls zylindrischen Teils der Feder in der Praxis im allgemeinen nicht erreicht wird.

Die in den Fig.2 bis 4 dargestellte Feder besitzt einen zylindrischen Teil 1 mit konstanter Drahtdicke. An den zylindrischen Teil 1 schließt sich an beiden Enden jeweils ein kegelstumpfförmiger Teil 2a bzw. Ib an. Die beiden kegelstumpfförmigen Teile 2a und 2b besitzen inkonstante Drahtdicke und schließen sich an den zylindrischen Teil 1 so an, daß ihr kleinster Windungsdurchmesser unmittelbar an den Windungsdurchmesser des zylindrischen Teils anschließt und die Windungen mit dem größten Windungsdurchmesser an den Federenden liegen und im in F i g. 2 dargestellten

(.'iilsp.innloii Zustand der I ed er .illcin ,ml den Vuflageflächen J «ιbzw. 5/> aufliegen.

Wie aus f·' i g. 3 hervorgeht, weisen die beiden Eiulwindungen der leder über einen mit A.',. bezeichne lon Itoroich \on c:i. '<1 Windung. ;ils< > über ilen Bereich, der Mündig an den Auflagefläche!! anliegt und an der Federarbeit nicht teilnimmt, konstante Drahtdicke au!

In [-" i g. 4 ist die Keder nach I'ig. 2 im willig blockierten Zustand dargestellt. Dabei liegen die Windungen der beiden kegclstumpfförmigen Teile 2:i und 2/> spiralförmig ineinander und die Windungen des zylindrischen Teils I aufeinander. Heim Zusammendiük ken uer leder legen sit h zunächst die Windungen der kcgclstumpffiirmigen I eile 2.1 und 2/' mit wachiender Helastung an die Auflagefläche!! },·) bzw. ?/' an. I.ist wenn die Windungen der kegelstiiinpflVirmigen I eile vollständig an den Auflagefläche!! anliegen, kommt es hi-i vn-itiM-i-r lrliiiliiinp il₍T Hi-I.isIiiih> /um Mlorkieren der Windungen ties zylindrischen leih I.

In F i g. 5 ist die Feder im ungewickelten Zustand dargestellt zur Verdeutlichung des Verlaufes der Drahtdicke. Die angegebenen Maß/ahlen be/ielien sieh auf die Einheit mm. was aber \on untergeordneter liedeul.mg ist. ila sie nur die Langen und Dickem erhaltnisse illustrieren sollen, leder tier beiden kegelstiimpiiormigen Teile 2,i und 2h eier Feder beginnt am aulleren l.nde mn einem Abstand K-. konstanter Drahtdicke. Seine Lange entspricht, wie schon erwähnt, etwa einer ' ι Windung tier fertigen Feder. Fs folgt dann son außen nach innen ein Abschnitt / ansteigender Drahtdicke, ein weiterer Abschnitt /_: ebenfalls ansteigender Drahtdicke, aber mit geringerer Dicken/unahme pro Längeneinheit, ein Abschnitt K konstanter Drahtdicke und schließlich ein Abschnitt Λ mit abnehmender Drahtdicke, in dem die Drahtdicke \on ihrem Maximalwert auf den Wert des /\lindrischcn Teils I der Feder abfallt. Der /slindrisclie Teil der Feder besteh; lediglich aus einem Abschnitt K: mit konstanter Drahtdicke.

Das Verhältnis \on maximaler Drahtd;cke im Abschnitt A.' /ur Drahtdieke im AKehmit K; des zylindrischen Teils besil/t bei tier dargestellten Feder ilen Wert 1.0 3. Das Verhältnis der Gesamtlänge der Feder /ur Länge des z\ iindrischen Teils beträgt ca. 2.26. Die in den F i g. b und 7 dargestellte Feder besitzt einen /slmdrischen Teil 11. an den sich an einem F.nde ein kegelstumpfförmiger Teil 12 so anschließt, daß die l'ndwindiing des kegclsuimpfformigen Teils mit dem größten Windungsdurchmesser gleichzeitig die eine F.ndwindung der leder ist. Das freie F.nde des kegelstumpfförmiger: Teils 12 stützt sieh an einer Auflagefläche 13.7 ab. während sich das freie Ende des z\ Iindrischen Teils 11 an einer Auflagefläche 136 abstützt.

In Fig. 7 ist die Feder in vollständig blockiertem Zustand dargestellt. Die Windungen des kegelstumpfförmigen Teils 12 liegen spiralförmig ohne sich zu berühren ineinander, während die Windungen des zv Iindrischen Teils U aufeinanderliegcn. Auch bei dieser Ausführungsform legen sich bei wachsender Belastung zunächst die Windungen des kegelstumpfförmigen Teils 12 nacheinander an die Auflagefläche 13a an. Erst nach vollständiger Ausschaltung aller Windungen des kegelstumpfförmigen Teils 12 legen sich bei leiter zunehmender Belastung schließlich die Windungen des zylindrischen Teils 11 aufeinander.

In F i g. 8 ist die Feder zur Erläuterung des Verlaufes der Drahtdieke im ungewickelten Zustand dargestellt.

Die eingetragenen MaU/ahlcn be/iehen sun wieder aiii die 1.inheil mm und sind in erster Linie /ur Illustration der Längen- und Dickenveihällnisse gedacht.

An dom Lüde der Feiler, das den kegelslumpfförmi gen Teil 12 aufweist, befindel sich au Men ein Abschnitt K,- mit konstanter Drahtdieke. der sich ca. über eine 'Ί Windung erstreckt und den stets an der Auflagefläche anliegenden Teil der Fndwindung bildet. An den Abschnitt Kn schließt sich ein Abschnitt Λ an. der eine zunehmende Drahtdieke aufweist. Auf diesen folgt ein Abschnitt /;. der ebenfalls eine zunehmende Drahtdicke besitzt, aber mit geringerer Dickenziinahme pro Längeneinheit. Auf den Abschni't /..> folgt ein Abschnitt K konstanter Drahtdieke. der von einem Abschnitt Λ mit abnehmender Drahtdieke gefolgt wird. Im Abschnitt Λ nimmt die Drahtdicke von ihrem Maximalwert wieder ab bis zum Wert des sich an diesen anschließenden Abschnitt K-. der ilen zylindrischen l'eil Il der Feder bildet und konstante Drahtdieke aufweisl.

Vergleichsberechnungen haben ergeben, daß die eilmdungsgemäße Feder in einigen Eigenschaften einer /\ Iindrischen Feder und einer Doppelkegelsuimpffeder mit gleichem Kennlmienv erlauf deutlich überlegen ist.

Dies soll im folgenden anhand eines Vergleichs gezeigt werden. Fs werden miteinander verglichen:

I. eine z\lindrische Schraubendruckleder mil inkon

scntcr Drahtdieke.
II. eine Doppelkegelsuimpffeder mit inkonstanter Drahtdieke.

IM. eine leder nach der Erfindung mit zwei kegelstumpfförmigen Teilen (Tnillenfeder). welche inkonstante Drahtdieke aufweisen.

Der keiinlinieiu erlauf aller drei ledern wird als bleich angenommen und entspricht dem in F i g. 1 tiargestellten Verlauf. Dabei sind die Fig. 1.2 und 4 der Zeichnungen auf dem Zeichenblatt so angeordnet, daß sich die in den F i g. 2 und 4 dargestellten Zustände der entspannten bzw. vollständig blockierten Feder direkt in das Diagramm der F i g. 1 hincinprojeziercn lassen. Für alle Berechnungen wurden einheitliche Beanspruchungen τ in den einzelnen Kennlinienteilen zugrunde gelegt.

In Tabelle 1 sind die Kennliniendaten gemäß den in Γ ι ti. 1 angegebenen Größen zusammengestellt.

Tabelle 1

	'μ [kp/mm]	I	85	Il	III
ill	',; [kp/mm]	85	85	85
Ul	V/ [kp/mm]	104.5	55.5	85
ill	- L_m [mm]	19	104.5	104.5
L₁	- L_R. [mm]	126	19	19
L,	- L_B! [mm]	243	126	126
L.	243	243

Die Bedeutungen der verschiedenen Fedenvege L ist Fig. 1 zu entnehmen. Da die Blocklängen Lg] der verschiedenen Federn \. II und Il sehr verschieden sind, ist in Tabelle 1 der jeweilige Federweg, der den Punkten O. Pj, und Pe zugeordnet werden muß. unter Abzug der jeweiligen Blocklänge angegeben.

Die Berechnung der Federn erfolgte in grundsätzlich bekannter Weise schrittweise in einem Näherungsverfahren (s. hierüber grundsätzlich DIN 2089: sowie Sonderdruck: A. Borlinghaus »Schraubendruckfe-

dem mit progressiver Kennlinie aus Stäben oder Drähten mit inkonstantem Durchmesser« insbesondere Seite I). Abschnitt 14 und Abschnitt 6. sowie »Kegelstumpf· und Doppel kegelstumpf-Sch rauben druckfedern mn minimaler Bauhöhe, maximaler Werk stoffausnut/ung. mil beliebigen linearen oder progressiven Kennlinien ans Drähten oder Stäben mit inkonstantem uiirchmcsse^r« insbesondere Seite Il - IK. Herausgeber Gebrüder Ahle. Karlsthal). Die Berechnung kann /weckmällig mit dem Kcnnlinientcil /wischen den l'iinklen /'■ und /'/,·. der dem /vlindriscnen I edeneil entspricht, beginnen.

Hinsichtlich der grollten und kleinsten Dr.thnlu kr dei ledernden Windungen bei den berechneten I cdcrn LiL¹Cl¹Ci] sich lolgiMide He/iehungen:

I /\ Inulnschc I eilet':

I I )i>ppelkeüeUtumpl'feder:

■' ι'■'°

I. 1 .nllen-1 edet :

In diesen Beziehungen bedeuten </,,,.,, die maximale Drahtdicke, d■■ die minimale Drahtdicke b/w. bei der Taillenfeder die Drahtdickc am zylindrischen Teil: /'/ und l'\ sind in Fig. 1 entnehmbare Kräfte am Anfang und am linde des progressiven Teiles der Kennlinie: Λ) , ist der größte Windungsdurchniesscr und D- ist der kleinste Windungsdurchmesser.

Aus diesen Beziehungen ergibt sich deutlich, dall bei gleichem Verhältnis von Pi zu P\ das Verhältnis von maximaler zu minimaler Drahtdicke bei der Doppelkegelstumpffeder a:n größten und bei der Taillenfeder am kleinsten ist. Dies ist nicht nur im Hinblick auf den MateriaK erbrauch bei der Reduzierung der Drahtdicke von Bedeutung, sondern durch die großen Drahtdickenverhältnisse wird bei der zylindrischen Feder und erst recht bei der Doppelkegelstumpffeder das Verhältnis Pt zu Pi selbst begrenzt, und zwar beim Schmieden oder Drucken des Drahtes, wegen der mit der Drahtdickenreduzierung verbundenen Festigkeitserhöhung und beim Ziehdrehen wegen des zu geringen Restquerschnittes des Drahtes, der /um Abreißen ties Drahtes durch die /ng- und Drchktäfle führt.

In Tabelle 2 smd die Ijgenschiifien und Abmessungen tier einander gegenübergestellten ledern I bis Il aufgeführt.

Tabelle 7

Il

IM

Mav \uliciiduri.limes-.er

/\\ I L'ller Doppcl- l'.iilleii-

U-iicl- k-ik·!

vtumpllfik'r

Min Innen- ·).1.5 4(1 4.1.1

diireiime-scr

I in in I

Hlocklänge |miii| 102 2S ')7

l'erliggewiclit 2.H¹¹S 2.07.1 I.W5

|kl!| "

Größter Draht- 12.75 14.60 10.60

durchmesser

(I [in in I

Kleinster Draht- S.S5 9.(K) X.'»

durchmesser </.. .

I πι ml

1.44 1.62 l.l^l>

Aus Tabelle 2 ist zu entnehmen, daß die erfmdungsgeniälle I aillenfeder in ihrem größten Atißendurclimesser in etwa dem Außendurchmesser einer zylindrischen Feder entspricht, während die Doppelkcgclstumpffeder einen wesentlich grölleren Außendurchmesser aufweist. In der Blocklänge liegt die erfindungsgemäße leder etwas niedriger als eine zylindrische Feder. Diese Abmessungen /eigen, daß sich die erfindungsgeniäße Feder in dem gleichen Raum wie die zylindrische Feder unterbringen läßt, womit die Austauschbarkeit gegeben ist.

Besonders deutlich zeigt sich die Überlegenheit der

erfindunsrsge Tiäßen Feder hinsichtlich der Größe ,""" .

Dieses Drahtdickenverhältnis ist in dem berechneten Beispiel bei der Taillenfeder gegenüber der zylindrischen Feder um ca. 17%. gegenüber der Doppclkegelsiumpffeder um ca. 26^0/n niedriger.

Hierzu 4 Blatt Zeichnuneen

Claims

Patentansprüche:

1. Nichtzylindrische, gewundene Druckfeder aus Draht mit kreisförmigem Querschnitt, insbesondere zur Anwendung bei Kraftfahrzeugen, die eine teilweise progressiv verlaufende Kennlinie besitzt und aus mindestens zwei einstückig miteinander verbundenen Teilen besteht, von denen einer als kegelstumpfförmigerTeil ausgebildet ist, an den sich ein zylinderförmiger oder ein weiterer kegelstumpfförmiger Teil so anschließt, daß die Windungen mit größtem Windungsdurchmesser jeweils an einem Ende bzw. beiden Enden der Feder liegen, wobei der zylinderförmige Teil eine konstante und jeder kegelstumpfförmige Teil eine mindestens auf einem Teil der Windungen inkonstante Drahtdicke aufweist, wobei die Drahtdicke von einem Wert der größer ist als die Drahtdicke am Ende der Windung mit kleinsievn Windungsdurchmesser abnimmt bis hin zur Drahtdicke am Ende der Windung mil kleinstem Windungsdurchmesser und bei der bei Höchstbelastung die Windungen jedes kegelstumpfförmigen Teils in Form einer Spirale ineinanderliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtdicke jedes kegelstumpfförmigen Teils (2a, 2b, 12) von seinem freien Ende her mindestens auf einem Teil der Windungen zunächst zunimmt bis zu dem Wert, der größer ist als die Drahtdicke am Ende der Windung mit kleinstem Windungsdurchmesser.

2. Druckf-.der nach Anspruch 1 mit einem kegelstumpfförmigen Teil, an den sich ein zylinderförn.iger Teil anschließt dadurch gekennzeichnet, daß sich an den zylindcrför^igen Teil (1) ein weiterer kegelstumpfförmiger Teil (2b) so anschließt, daß die Windung mit größtem Windungsdurchmesser an einem der freien Enden der Feder liegt, und daß bei diesem weiteren kegelstumpfförmigen Teil (2b)die Drahtdicke ebenfalls von seinem freien Ende her mindestens auf einem Teil der Windungen zunächst zunimmt bis zu dem Wert der größer ist als die Drahtdicke am Ende der Windung mit kleinstem Windungsdurchmesser.

3. Druckfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtdicke am freien Ende jedes kegelstumpfförmigen Teils kleiner ist als die Drahtdicke am Ende der Windung mit kleinstem Windungsdurchmesser.

4. Druckfeder nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem kegelstumpfförmigen Teil zwischen dem Bereich zunehmender (Z\ und Z₂) und dem Bereich abnehmender (A) Drahtdicke ein Bereich konstanter (K]) Drahtdicke angeordnet ist.

5. Druckfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei jedem kegelstumpfförmigen Teil (2a, 2b) der Bereich zunehmender Drahtdicke aus mindestens zwei Abschnitten (Z\ und Z₂) zusammensetzt, die eine voneinander verschiedene Dickenzunahme pro Länge aufweisen.

6. Druckfeder nach einem der Ansprüche I bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende jedes kegelstumpfförmigen Teils die Drahtdicke über eine Drahtlänge, die bis zu einer Ά Windung der Feder entspricht, konstant ist.

Die Erfindung betrifft eine nichtzylindrische, gewundene Druckfeder aus Draht mit kreisförmigem Querschnitt, insbesondere zur Anwendung bei Kraftfahrzeugen, die eine teilweise progressiv verlaufende Kennlinie besitzt und aus mindestens zwei einstückig miteinander verbundenen Teilen besteht, von denen einer als kegelstumpfförmiger Teil ausgebildet ist, an denen sich ein zylinderförmiger oder ein weiterer kegelstumpfförmiger Teil so anschließt, daß die Windungen mit

ίο größtem Windungsdurchmesser jeweils an einem Ende bzw. beiden Enden der Feder liegen, wobei der zylinderförmige Teil eine konstante und jeder kegelstumpfförmige Teil eine, mindestens auf einem Teil der Windungen inkonstante Drahtdicke aufweist, wobei die Drahtdicke von einem Wert, der größer ist als die Drahtdicke am Ende der Windung mit kleinstem Windungsdurchmesser abnimmt bis hin zur Drahtdicke am Ende der Windung mit kleinstem Windungsdurchmesser und bei der bei Höchstbelastung die Windungen jedes kegelstumpfförmigen Teils in Form einer Spirale ineinanderiiegen.

Es sind bereits zylindrische Schraubendruckfedern mit teilweise progressiv verlaufenden Kennlinien und optimaler Werkstoffausnutzung bekannt. Die optimale Werkstoffausnutzung wird dadurch erreicht, daß die Federn eine inkonstante Drahtdicke besitzen, die eine konstante Werkstofibeanspruchung in allen Windungen ermöglicht.

Ein Nachteil der zylindrischen Schraubendruckfeder

jo besteht darin, daß die Windungen, die zur Erreichung einer progressiven Kennlinie ausgeschaltet werden müssen, sich aufeinanderlegen und infolgedessen Geräusche verursachen. Zur Vermeidung der Geräusche werden oft Kunststoffschläuche über die sich aufeinanderlegenden Windungen geschoben, wodurch allerdings die Kosten der Federn erhöht werden. Ein weiterer Nachteil der eben genannten zylindrischen Schraubendruckfedern ist darin zu sehen, daß das Verhältnis der größten zur kleinsten Drahtdicke ziemlich groß ist, wie weiter unten noch ausführlicher gezeigt wird, wodurch sich die Fertigungskosten erhöhen, und zwar sowohl bei spanloser Reduzierung der Drahtdicke als auch bei spanabhebenden Verfahren, wie Ziehdrehen oder Schälen.

Es sind weiterhin Kegel- und Doppelkegelstumpffedern mit teilweise progressiv verlaufender Kennlinie bekannt, bei denen die Windungen, die wegen der progressiven Kennlinie ausgeschaltet werden müssen, sich bei zunehmender Belastung spiralförmig ineinanderlegen, ohne sich zu berühren (s. zum Beispiel DE-OS 20 00 472). Bei diesen Federn entstehen also keine Geräusche. Ein schwerwiegender Nachteil derartiger Kegel- und Doppelkegelstumpffedern besteht aber darin, daß das Verhältnis der größten zur kleinsten Drahtdicke noch größer ist als bei zylindrischen Federn, wie weiter unten genauer gezeigt wird.

Ein gemeinsamer Nachteil aller bisher aus Draht gewickelten Schraubendruckfedern besteht darin, daß der Druckmittelpunkt der Feder nicht mit dem

fin geometrischen Mittelpunkt der Feder zusammenfällt·, sondern außerhalb des geometrischen Mittelpunktes liegt. Dies hat zur Folge, daß diese Federn bei Belastung auf die Unterlage ein Drehmoment ausüben, dessen Größe durch den jeweiligen Abstand der beiden

f)5 obengenannten Punkte bestimmt ist.

Bei der zylindrischen Schraubendruckfeder ist der wirksame Windungsdurchmesser, der seinen Druck auf die Unterlage überträgt, konstant. Dies hat zur Folge.