DE2633739A1

DE2633739A1 - Verfahren zur anbrindung von fittings an eine schraubenfeder

Info

Publication number: DE2633739A1
Application number: DE19762633739
Authority: DE
Inventors: Yukio Matsushita
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-11-28
Filing date: 1976-07-27
Publication date: 1977-06-02
Also published as: FR2333162A1

Description

Yukio Matsushita pt**nr«n»Mi·

Jp-Anm. SHO 50-1^5177 Or.-Ing. Ernst Sommerfeld

SHO 5O-15CW; Dr. Dieter ν. ßezoid

filed 23.11./6.12.1975 Dipl. - Ing. Peier Scnüiz

Dipl.-Ing. Wolfgang Hsusler β Manchen 36, Postlacn 860668

Tukio Matsushita
202-5, Tsuchiyama, Hiraoka-cho, Kokogawa-shi, Kyogo-Ken, Japan

Verfahren zur Anbringung von Fittings an eine Schraubenfeder

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Anbringung von Fittings an eine Schraubenfeder. Derartige "Fittings sind beispielsx'/eise Eupplungsflanscbe, welche an beiden Enden der Schraubenfeder angebracht werden.

Es sind verschiedene Verfahren zur Befestigung eines Paars von Fittings, wie beispielsweise Kupplungsflanschen, an die beiden Enden einer Schraubenfeder bekannt, um eine Anordnung zur Kupplung der Schraubenfeder mit anderen Gegenständen zu bilden. Dabei macht man meistens vom Löten oder Schweißen Gebrauch, um eine dauerhafte Verbindung zwischen der Feder und, den Fittings herzustellen. Gelötete Verbindungen sind, jedoch gewöhnlich nicht ausreichend belastbar und das Schweißen kann die Elastizität der Feder nachteilig beeinflussen. Ist im übrigen die Feder im Vergleich zum Durchmesser der Fittings so kurz, daß nur ein enger Arbeitsraum vorhanden ist, so ist es schwierig, eine ausreichende Verbindung zwischen der Feder und den Fittings zu erreichen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ein-

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faches und-wirksames .Verfahren zur Anbringung von -Fittings an eine Schraubenfeder, insbesondere zur /liibringunR von Kupplungsf!ansehen an beiden Enden der Schraubenfeder, z.u schaffen, welches nicht die Nachteile der bekannten Verfahren aufweist..

Diese Aufgo.be wird erfindungsgemäß durch die Kennzeichenmerkmale des Patentanspruchs gelöst.

Das crfindun^sgemäße Verfahren macht also mit Vorteil von der Formtechnik Gebrauch.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Gegenüberstellung von in der /'.eichnung schematisch dargestellten bekannten und. erfindungsgemäßen Ausführungsformen näher veranschaulicht. Es

Ii¹Ig. 1 einen achsialen Längsschnitt durch eine gemäß dem Gtand der Technik hergestellte Schraubenf eder-V/ellenkupplung,

Eig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Anzahl von Einzelteilen zur Herstellung einer Schraubenfeder-Wellenkupplung analog der in Fig. 1 gezeigten nach dem erfindoings gemäß en Verfahren,

Fig. 3A, -JB und 3C

achsiale Längsschnitte zur Veranschaulichung der einzelnen Verfahrensschrxtte zur Herstellung der ßchraubenfeder-Wellenkupplung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,

Fig.Λ einen teilweisen achsialen Längsschnitt durch einen nach dem Stand der Technik hergestellten Stoßdämpfer,

Fig. 5 - eine Seitenansicht einer Anzahl von Einzelteilen zur Herstellung eines Stoßdämpfers analog dem in Figur 4 gezeigten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und

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Fig. 6A, 6B und 6G , · *f.

achsiale Längsschnitte, teilweise im Aufriß, zur Veranschaulichung der Verfahrensschritte zur Herstellung des Stoßdämpfers nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

In den Zeichnungen sind entsprechende Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Schraubenfeder-Wellenkupplung zur übertragung eines Drehmoments zwischen zwei zueinander nicht koachsialen Wellen dargestellt, welche nach einem Verfahren gemäß dem Stand der Technik hergestellt ist. Diese Kupplung weist ein Paar von Kupplungsflanschen 1 und 2 sowie eine Schraubenfeder 3 auf, welche an ihren beiden Enden 4- mit den beiden Flanschen 1 und 2 verlötet ist. Um die Bedingungen für die gewünschte Drehmomentübertragung mit Sicherheit zu erfüllen, muß die Lötverbindung mit ausreichender Sorgfalt hergestellt werden, wozu in nachteiliger Weise zusätzliche Verfahrensschritte erforderlich sind. Derartige zusätzliche Verfahrensschritte sind das Bearbeiten der beiden Enden der Schraubenfeder 3 als flache Ebenen und eine chemische Behandlung der gelöteten Oberflächen der Flanschen und der Feder. Ferner ist es schwierig, eine perfekte Verbindung zu erhalten, wenn die Länge der Feder relativ gering ist und der Durchmesser der Flanschen relativ groß ist, so daß nur ein enger Arbeitsraum zwischen den beiden Flanschen zur Verfugung steht. Somit ist dieses bekannte Verfahren aufwendig und unzuverlässig und eignet sich nicht für eine Massenproduktion.

Gemäß dem erfindungsgernäßen Verfahren werden ein Paar von Kernteilen 5 und 6 und eine schraubenförmig gewundene flache Feder 3 gemäß Fig. 2 durch Anwendung einer konventionellen Technik hergestellt.

Die Kernteile 5 und 6 haben die gleichen zentralen Durchbrüche und eine ähnliche Dicke wie die Flanschen 1 und 2, haben jedoch

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einen im wesentlichen kleineren Durchmesser als letztere. In einer Stirnfläche beider Kernteile 5 und 6, welche der Feder 3 zugewandt ist,/3eifeils eine Rampe 7 zur Aufnahme des betreffenden Endes der Feder 3 ausgebildet. Die größte Tiefe -der Rampe ist ausreichend größer als die.Dicke der Feder 3. Die Kernteile 5 und 6 haben ferner achsiale Kerben"8 an ihrer Umfangsflache, um/die Drehung einer "Hülle" zu verhindern, welohe in einem später nachfolgenden Formvorgang erzeugt wird. Obgleich in der Zeichnung nicht dargestellt, können Umfangsnuten in denselben Umfangsflachen der Kernteile 5 und 6 vorgesehen sein, um eine achsiale Bewegung der "Hülle" zu verhindern. Obgleich die Kernteile 5 und 6 auch maschinell.hergestellt werden können, ist es vorteilhafter, im Falle einer Massenproduktion ein Formverfahren,, insbesondere ein Gießverfahren, anzuwenden.

Die im Zusammenhang mit der Erfindung verwendete Schraubenfeder 3 ist aus Federstahl hergestellt und anschließend gehärtet. Durchgangsbohrungen 9 sind an beiden Enden der Feder 3 vorgesehen, um eine Fixierung der in den geformten Teil eingebetteten Feder -3 sicherzustellen. Anstelle der Durchgangslöcher 9können in den Seitenkänten der Feder 3 Nuten ausgebildet sein.

Die Kernteile 5, und 6 und die Feder 3 werden derart koachsial zusammengebaut^ daß die beiden Enden der Feder 3. in die schragen Rampen 7 der Kernteile 5 und 6 eingepaßt werden. Anschließend werden diese zusammengesetzten Teile in eine Form einer Spritz- :gußmäschine eingesetzt. Wie in Fig. *>k gezeigt, wird die Anordnung zwischen oberen 10 und unteren 11 Gesenkhälften der Form zusammengepreßt, bis die einzelnen Windungen der Feder 3 im wesentlichen einander berühren. Die Form wurde zuvor derart ; ausgebildet, daß in diesem Zustand die obere 10 und untere 11: Förmhälfte und die Seitenwandung 12 eine vollständige Form bilden und daß der Innendurchmesser der Seitenwandung 12 größer ist als der Auß.endurchmesser der Feder 3 und der Kernteile 5 und 6, so daß ein ringförmiger Hohlraum 13 ausgespart bleibt. Im übrigen ist es erforderlich, daß zwischen den beiden End- . ■- :. windungen der. Feder 3 und den diesen benachbarten Windungen in diesem Zustand Zwischenraums 14- freibleiben. Um diese Zwischenräume

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14 auszusparen, können die Endabschnitte der leder 3 um ein erforderliches Ausmaß entsprechend gebogen werden.

Anschließend wird eine geschmolzene Spritzgußlegierung, wie beispielsweise Zink-BeryHLum-Stahl, in den ringförmigen Fohlraum 1n eingegeben und das gegossene Produkt wird in Wasser gekühlt. Wie in Fig. 3B gezeigt, ist bei dem derart geformten Produkt die zusammengedrückte Anordnung der Feder 3 und der Kernteile 5 und 6 mit einer gegossenen "Hülle" 15 bedeckt. Während des Formvorgangs besteht keine Gefahr des Enthärtens der Feder 3₉ da die Formzeit beim Spritzgießen sehr kurz ist, beispielsweise eine Minute oder ähnlich.

Anschließend wird ein Teil der "Hülle" 15? welcher sich zwischen einem Paar von durch strich-punktierte Linien A und ¹^. in Fig. 37? angedeuteten Ebenen befindet und dem wirksamen Abschnitt der Feder 3 benachbart ist, maschinell entfernt, bis die Feder 3 freigelegt ist. Somit erhält die Feder 3 wieder ihre ursprüngliche Länge und eine Schraubenfeder-V/ellenlcupplung ist als fertiges Produkt automatisch hergestellt, wie in Fig. 3C gezeigt. Zur gleichen Zeit blättert unnötiges Spritzgußmaterial, welches sich in den Hohlräumen zwischen den Windungen der Feder festgesetzt hatte, leicht ab und wird bei der Eitpansion der Feder 3 automatisch entfernt.

Das fertige erfindungsgemäße Produkt gemäß Fig. 3 C ist in seiner äußeren Erscheinung im wesentlichen ähnlich dem bekannten Produkt gemäß Fig. 1. Bei dem erfindungsgemäßen Produkt sind jedoch beide Enden der Feder 3 in den Flanschen 1 und 2 eingebettet und darüber hinaus sind die Durchgangslöcher 9 der Feder 3 mit Spritzgußmetall gefüllt. Somit ist die Festigkeit der Verbindung zwischen der Feder und den Flanschen beim erfindungsgemäßen Druck weitaus größer als die Lötverbindung gemäß dem Stand der Technik. Beispielsweise zeigte eine relative Messung von Schraubfeder-Wellenkupplungen gleicher Größe und gleicher Benndrehmomente bei den erfindungsgenäßen Kupplungen ein Bruchdrehmoment, welches über 1,8 mal größer war als das von gelöteten Kupplungen und über

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1,5 mal größer war als bei silbergelöteten Kupplungen. Ferner • vj ar en die Kupplungen gemäß dem Stand der Technik meistens an der Lötstelle gebrochen, während die meisten der erfindungsgemäßen Kupplungen bei plastischer Deformation der Schraubenfedern gebrochen waren.

In Fig. 4- ist ein anderes Beispiel zur Anwendung der vorliegenden Erfindung gezeigt. Dieses Beispiel ist ein Stoßdämpfer, welcher hauptsächlich bei der Abstützung des Fundaments einer vibrierenden Maschine, wie beispielsweise einer Schiffsmaschine oder eignem Luftkompressor, verwendet wird. Dieser Stoßdämpfer weist ein Paar von Flanschen 1 und 2 auf, von denen jeder einen zentralen Vorsprung 21, eine zentrale Bohrung 22 und eine Mehrzahl von Umfangsbohrungen 23 enthält, sowie eine zwischen den Flanschen 1 und.2 angeordnete Schraubenfeder 3 auf. Die Schraubenfeder 3 ist lose auf die zentralen VorSprünge 21 der beiden Flanschen 1 und 2 aufgepaßt, welche jeweils durch die Umfangsbohrungen 23 an ein Maschinenbett und ein Fundament (nicht dargestellt) angeschraubt sind; und eine übliche Gleitstange (nicht dargestellt) durchsetzt die zentralen Bohrungen 22 der beiden Flanschen 1 und 2,

Diese Anordnung hat verschiedene Vorteile, wie Einfachheit, hohe Leistungsfähigkeit und lange Lebensdauer und wird in weitem Umfang verwendet, sie hat jedoch auch verschiedene Nachteile, wie .den, daß die Feder 3 an den zentralen Vorsprüngen 21 der beiden Flanschen 1 und 2 reibt und somit unerwünschte Geräusche erzeugt. Trotz zahlreicher Schmierungen konnten diese Geräusche nicht beseitigt werden, zumal es wegen der unbequemen Anordnung der Einrichtung schwierig war, eine ausreichende Schmierung vorzunehmen.

Nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden ein Paar von Kernteilen 5 und 6 und eine Schraubenfeder 3 gem£j3 den in Fig. 5 gezeigten Teilen auf übliche Weise hergestellt. Die Kernteile 5 und 6 sind in ihrer Gestalt den Kernteilen 5 und 6 der Ausführungsform gemäß Fig. 2 im wesentlichen ähnlich, außer daß anstelle der dortigen achsialen Nutenart hier eine Umfangsnut

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24- ausgebildet ist. Auch die Feder 3 ist im wesentlichen dieselbe wie die Feder 3 gemäß Fig. 2, außer der Querschnittsform der Windungen, und die Steigung der ersten und letzten Windungen ist etwas größer als die der anderen Windungen, um Hohlräume 13 (Fig. 6A) zu bilden, wie dies auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 der Fall ist.

Wie im Falle der Ausführungsformen gemäß den Figuren 2 und 3» werden die Feder 3 und die Kernteile 5 und 6 zusammengebaut und in eine Form eingesetzt, welche aus einer oberen 10 und einer unteren 11 Formhälfte und einem Paar von Seitenwänden 12 und 12' besteht und die in eine Spritzgußmaschine einzusetzen ist. Wenn die Feder 3 zwischen der oberen 10 und der unteren 11 Formhälfte zusammengepreßt ist und die wirksamen Windungen der Feder 3 einander berühren, wird die Form vervollständigt, wie in Fig. 6A gezeigt. Verglichen mit der Form gemäß Fig. 3A ist diese Form etwas komplizierter, so daß ein Paar von Flanschen 1 und 2 und die Umf angsbohrungen 27-_Ί wie in Fig. 6B gezeigt, gespritzt werden können.

Ein geschmolzenes Metall wird in einen Formhohlraum 14 eingespritzt und die geformte "Hülle" 15 des gespritzten Produkts wird teilweise entfernt, und zwar in dem durch strichpunktierte Linien Α-Λ und B-B begrenzten Bereich, um den wirksamen Abschnitt der Feder 3 freizulegen. Somit ist ein Stoßdämpfer als fertiges Produkt automatisch erzeugt, wie in Fig. 6C gezeigt. Wenn auch das Produkt in seiner äußeren Gestalt etwas unterschiedlich zu der Ausführungsform gemäß Fig. 4- ist, so ist unbestreitbar, daß es die gleichen Funktionen wie die bekannte Ausführungsform ausführen kann, ohne daß dabei unerwünschte Geräusche auftreten.

Wie oben beschrieben, weist das erfindungsgemäße Verfahren nicht derartige nachteilige Verfahrensschritte, wie das Schweißen oder Löten der Flanschen und der Feder, auf, sondern enthält nur einfache Verfahrensschritte, wie das Formen und Bearbeiten. Somit kann bei Verwendung einer Spritzgußmaschine und Anwendung des

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Äutomatendrehens der größte Teil des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens automatisiert werden, um eine Massenproduktion zu ermöglichen. Die oben beschriebene Schraubenfeder-Wellenkupplung und der vorstellend beschriebene Stoßdämpfer wurden nur als Beispiele erwähnt, im Zusammenhang mit welchen das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist. Es ist darauf hinzuweisen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele begrenzt ist und auf
sämtliche Anordnungen amvendbar ist, bei welchen eine Schraubenfeder mit einem Paar von fittings verbunden ist, wie im Patentanspruch angegeben.

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Claims

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P at ent an sp r uc Ii

Verfahren zur Anbringung von-Fittings an eine Schraubenfeder, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: Herstellen eines Paars von Kernteilen, welche in ihrer Geometrie kleiner als die Fittings sind, Befestigung der Kernteile an beiden Enden der: Feder und Einsetzen dieser Anordnung in eine Form, welche einen Formhohlraum- zwischen dieser Anordnung und den Formwänden aufweist. Zusammenpressen der Feder, bis die Windungen der Feder einander berühren, Einbringen eines geschmolzenen Metalls in den Formhohlraüm, um ein geschmolzenes Produkt zu bilden(welches die Anordnung der Schraubenfeder mit den beiden Kernteilen enthält, und Wegschneiden eines Teils der-Seitenwände des geformten Produkts; von der Außenseite zur Freilegung wenigstens eines Teils der Feder· - ;

ORIGINAL INSPECTED