DE2839394C2 - Vorrichtung zum Bestimmen der Lange von zylindrischen Schraubenfedern, insbesondere für Kolbenringe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen der Länge von mit Überlänge gewickelten, zylindrischen Schraubenfedern mit einem relativ großen Längen-Durchmesser-Verhältnis, welche im Einbauzustand in Ringform gebogen bei einer vorgegebenen ringförmigen Einbaulänge eine definierte Federradialkraft ausüben, mit einer rohrförmigen Federaufnahme, deren eines Ende einen Axialanschlag für die Schraubenfeder aufweist und in deren anderes Ende ein mit einem Kraftgeber verbundener Stift zur Aufbringung der Feder-Sollspannung einführbar ist

Sowohl zur Unterstützung der Radialspannung der Dichtlippen Von Lippendichtungsringen aus Gumrniwerkstoff als auch von Kolbenringen aus vornehm^ lieh Gußeisen werden Schfäüberifedeffinge vielfach eingesetzt, die entsprechend der jeweiligen Druckrichtung als Zug- oder Druckfedern gestaltet sind. Die Gesamtradialkraft eines derart bekannten Dichtsystems setzt sich aus der Eigenspannung der Dichtlippe bzw. des Kolbenringes und der Federradialkraft, resultierend aus der Federspannung, zusammen. Da beide Radialkraft-Anteile nur innerhalb gewisser Fertigungs-Toleranzfelder wirtschaftlich realisierbar sind, addieren sich die Einzeltoleranzfelder eines jeden Dichtsystpms zu einem Gesamttoleranzfeld, welches hinsichtlich der Forderungen nach hoher Dichtgüte und geringem Verschleiß der Dichtteile nur eine als optimal für den jeweiligen Anwendungsfall herausgefundene maximpie Breite aufweisen darf.

Durch die DE-PS 12 13 183 ist es bereits bekannt, den ι oleranzbereich der Federringe dadurch in engen Grenzen zu halten, daß man verfahrensmäßig bei Zugbzw. Druckfedern zum Ausgleich der innerhalb einer Serie verbleibenden unterschiedlichen Federkonstanten die endgültige Länge der Schraubenfeder in Abhängigkeit von einer dem Einbauzustand entsprechenden Federbeiasiung bestimmt, so daß der Fertigungs-Toieranzbereich der Federspannung im Einbauzustand auf ein Minimum reduziert wird.

Aus der DE-OS 21 53 205 ist eine Vorrichtung zum Messen der Federkraft und zum Sortieren von Schraubendruckfedern bekannt, die eine rohrförmige Federaufnahme aufweist, in deren eines Ende ein als Kraftmesser ausgebildeter Axialanbchlag sich erstreckt und in deren anderes Ende ein mit einem Kraftgeber verbundener Stift ragt. Mittels dieser Vorrichtung wird jede Feder in gestreckter Linie auf ihre Einbaulänge axial zusammengedrückt und die dann von der Feder abgegebene Spannung gemessen, welche als Sortierkriterium dient. Auf diese Weise lassen sich Federn mit außerhalb eines vorgegebenen Toleranzfeldes liegenden Spannungswerten als Ausschuß aussortieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, die eine serienweise Herstellung von Schraubenfedern mit bei Einbaulänge gleicher Federspannung ermöglicht, so daß jeglicher Ausschuß vermieden wird und eine Federkraft-Kontrolle sich erübrigt.

Diese Aufgabe ist — ausgehend von der bekannten Meßvorrichtung nach der DE-OS 21 53 205 — bei einer Vorrichtung der einleitend genannten Ausbildung gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Federaufnahme eine Einrichtung zum Festklemmen der Schraubenfeder im gespannten Zustand nahe einem Federende aufweist und daß eine Einrichtung zur Längenkorrektur der festgeklemmten Feder vorgesehen ist.

Auf diese Weise ist es bei serienweiser Herstellung möglich, nach dem Aufbringen der Feder-Sollspannung mittels des mit dem Kraftgeber verbundenen Stiftes und nach dem Festklemmen der Schraubenfeder nahe einem Federende das überstehende Federteil soweit zu kürzen, daß die gesamte gestreckte Federlänge der später ringförmigen Einbaulänge entspricht, wobei eventuelle, nicht federnde Überlappungsbereiche der zu verbindenden Federenden zusätzlich Berücksichtigung finden müssen.

In Ausgestaltung der Erfindung ist als Einrichtung zur Korrektur der Federlänge neben der Federklemmeifi' richtung eine Schneideinrichtung zum Abtrennen des überstehenden Federteils vorgesehen.

Als Schneideinrichtung dient vorzugsweise eine radial zustellbare Trennschleifscheibe, mit welcher gleichzeitig die Stirnfläche des Federendes beim

Ablängen plan geschliffen werden kann.

Anstelle des Abtrennens des überstehenden Federteils kann dieses auch soweit in axialer Richtung unter plastischer Verformung der Federwindungen gestaucht werden, bis die gewünschte Schraubenfederlänge erreicht ist. Hierfür ist eine axial wirkende Hubeinrichtung mit dem Stift gekoppelt, so daß der Stift zunächst die Schraubenfeder auf die vorgesehene Vorspannung bringt, und nach dem Festklemmen des Federendes sorgt die Hubeinrichtung für eine axial begrenzte Weiterbewegung des Stiftes, den sogenannten Stauchhub.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Federaufnahme aus zwei, in Längsrichtung hintereinander fluchtend angeordneten Führungsteilen besteht, weiche in Federlänpsrichtung relativ zueinander mittels einer Hubeinrichtung verschiebbar gelagert sind. In diesem Falle wird nicht der Bereich des Federendes gestaucht, sondern etwa der — axial gesehen — mittlere Federbereich. Diese Variante ist besonders bei Schraubendruckfedern für Kolbenringe zu empfehlen, da der mittlere Federbereich mit durch Stauchung dichter nebeneinanderliegenden Federwindungen im Einbauzustand dem erhöhten Verschleiß beidseits des Kolbenringstoßes erfolgreich entgegenwirkt

Zur Erzielung einer konstruktiv besseren Anordnung der einzelnen Vorrichtungsteile sowie zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des Fertigungsprozesses wird weiterhin vorgeschlagen, mehrere Federaufnahmen um eine parallel zur Federachse verlaufende, gemeinsame Achse drehbar anzuordnen, wobei die Klemmbacke zusammen mit der jeweils von ihr beaufschlagten Federaufnahme um einen vorgegebenen Winkel schwenkbar ist. Auf diese Weise läßt sich das Zuführen. Spannen. Klemmen, Ablängen bzw. Stauchen und Abgeben der Feder auf einzelne Stationen verteilen. Vorzugsweise bestehen die Federaufnahmen dann aus in die Oberfläche einer drehbaren Walze eingearbeiteten Längsrillen (Nuten) mit radial wirkenden Verschlußleisten und Klemmbakken.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden nähet beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine schematisierte, erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fi g. 2 und 2a je einen Längs- und Querschnitt einer Vorrichtungsvariante zu F i g. 1,

Fig. 3 und 3a eine Seitenansicht und einen Teilquerschnitt einer Vorrichtung mit mehreren Bearbeitungs-Stationen,

F i g. 4 und 4a eine Seitenansicht und eine Teilaufsicht einer Vorrichtungsvariante zu F i g. 3.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 weist eine rohrförmige Federaufnahme 1 und eine durchgehende Bohrung 2 auf. in welche an einem Ende ein verstellbarer Axialanschlag 3 für die zylindrische Schraubenfeder 4 ragt, während am anderen Ende ein in die Bohrung axial einführbarer Stift 5 vorgesehen ist. Letzterer ist mit einem Kolben 6 versehen, der innerhalb eines Hydraulik- oder Preßluft-Zylinders 7 axial antreibbar ist. Mit dem Innenraum des Zylinders 7 ist ein Manometer 8 verbunden, um beim axialen Spannen der Schraubenfeder 4 die über den Stift 5 aufzubringende Kraft gezielt steuern zu können. Mittels dieser Einrichtung wird die vorher in die beispielsweise seitwärts Verschiebbar gelagerte Federaufnahme eingebrachte Schraubenfeder 4 mit einer über dem Soiimaß liegenden Ausgangslänge io soweit axial verspannt, bis die Federkraft einer im späteren Einbauzustand entsprechenden Radialkraft des dann ringförmig gebogenen Schraubenfederringes entspricht und in dieser Stellung mittels einer radial zustellbaren Klemmbacke 20a fixiert ist. Diese Länge ist mit ti bezeichnet. Infolge der ursprünglichen Überlänge muß nun das gegenüber der vorgesehenen Einbaulänge u überstehende Federteil korrigiert, d. h. gekürzt werden. Dafür dient bei der Vorrichtung nach Fig. 1 eine Hubeinrichtung, bestehend aus einer drehbar gelagerten Scheibe 9 und einer exzentrisch gelagerten Kurbelschwinge 10, die über eine Längenausgleichseinrichtung 11 mit dem Stift 5 gekoppelt ist Hiermit läßt sich das überstehende Federende soweit stauchen, bis daß die Sollänge ij der Schraubenfeder erreicht ist.

Bei der in den Fig. 2 und 2a dargestellten Vorrichtung besteht die Federaufnahme aus drei prismatischen Führungen 12a, 12o und 12c, die gemeinsam einen im Querschnitt quadratischen Hohlraum 13 zu" Aufnahme der Schraubenfeder 4 bilden. Durch getrennte Lagerung und Zr .-.'llung der Führungsteile 12ö und \2c iäßt sich der Hoh'raum 13 zum Zuführen und Weitergeben einer Schraubenfeder 4 seitlich öffnen, so daß sowohl die als Federaufnahme 12 dienenden Führungen 12a, 126 und 12c als auch die entsprechend F i g. 1 vorzusehenden Spann- und Staucheinrichtungen ortsfest angeordnet werden können. Darüber hinaus sind die Führungen 12a, 126 und 12c — in Längsrichtung gesehen — etwa in der Mitte getrennt und gemäß Pfeilangabe 14 axial gegeneinander mittels einer nicht weiter dargestellten Hubeinrichtung verschiebbar. Auf diese Weise kann die Schraubenfeder 4 anstatt am Ende etwa in ihrer axialen Mitte gestaucht werden. Eine andere Möglichkeit zur Erzielung der endgültigen Federlänge besteht darin, das überstehende Federende mittels einer in eine entsprechende Ausnehmung 15 in der Federaufnahme 12 einführbaren Trennschleifscheibe 16 zu kürzen und dabei gleichzeitig die Stirnfläche des Federendes plan zu schleifen.

Die Vorrichtung nach den Fig. 3 und 3a besteht aus vier rohrförmigen Federaufnahmen 17, die um eine zen.rale Achse 18 drehbar angeordnet sind. Es ergeben sich somit vier Arbeitsstationen: A Zuführen der Schraubenfeder 4 mittels eines Schiebers 19; B Aufbringen der axialen Soll-Spannung, analog zu F i g. 1. und Festklemmen der Schraubenfeder 4 mittels Klemmbacke 20/j. die innerhalb eines Winkelbereichrs von 90° bis zur Station C zusammen mit der jeweiligen Federhalterung schwenkbar ist; C Korrigieren der Federlänge durch Stauchen und/oder Schleifen; D Weitergabe der Schraubenfeder.

Eine besonders einfache Ausführungsvariante hierzu zeigen die Fig.4 und 4a. bei welcher die Federaufnahmen -"js in die Oberfläche einer drehbaren Welle 21 eingearbeiteten Längsrillen 22 bestehen, die von einem etwa drei Viertel dv Walze 21 umschließenden, radial als Verschlußleisten wirkenden Zylindeirohr 23 abgedeckt werden, so daß die Schraubenfedern exakt geführt werden können. Die Anordnung der schwenkbaren Klemmbacke 20ύ cowie der nicht weiter dargestellten Spann- und Hubeinnchtungen entspricht prinzipiell denen der zuvor beschriebenen Vorrichtungen.

Die Erfindung ist vorstehend anhand von Schraubendruckfedern, wie sie insbesondere für Kolbenringe Verwendung finden, beschrieben. Anstelle von Einrichtungen zur Aufbringung von Druckspannungen können analog hierzu auch Zugspannungsgeber verwendet werden, so daß in gleicher Weise sowohl Schrauben-

druckfedern als auch SchTäübeiizugfedem mit definierter Spannkraft bei vorgegebener Einbaulänge serienweise hergestellt werden können. Dabei ist es auch möglich, Schraubendruckfedern statt zusammenzudrükkcn auch zu dehnen und dann auf eine entsprechend größere Federlänge abzulängen zumal die Federkonsfante in Zug- und Dfuckrichtung in dem anfallenden Spannungsbereich als gleich angesetzt werden kann. Zum Ergreifen der Federenden zum Dehnen der Feder kann beispielsweise auf eine Spanneinrichtung enlsprechend der DE-PS 24 23 333 zurückgegriffen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Bestimmen der Länge von mit Überlänge gewickelten, zylindrischen Schraubenfedern mit einem relativ großen Längen-Durchmesser-Verhältnis, welche im Einbauzustand in Ringform gebogen bei einer vorgegebenen ringförmigen Einbaulänge eine definierte Federradialkraft ausüben, mit einer rohrförmigen Federaufnahme, deren eines Ende einen Axialanschlag für die Schraubenfeder aufweist und in deren anderes Ende ein mit einem Kraftgeber verbundener Stift zur Aufbringung der Feder-Sollspannung einführbar ist, d a durch gekennzeichnet, daß die Federaufnahme (1; 12; 17; 21) eine Einrichtung zum Festklemmen der Schraubenfeder (4) im gespannten Zustand nahe einem Federende aufweist und daß eine Einrichtung zur Längenkorrektur der festgeklemmten Feder vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, äaa neben der Federklemmeinrichtung 2öa; 2ÖD/ ais Längenkorrektur einrichtung eine Schneideinrichtung zum Abtrennen des überstehenden Federteils vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinrichtung eine radial zustellbare Trennschleifscheibe (16) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Längenkorrektureinrichtung eine axial wirkende, mit dem Stift (5) gekoppelte Hubeinrichtung (9,10) vorgesehen ist.

5. Vorricht. ng nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federaufna^me (12) aus zwei, in Längsrichtung hintereinander fluchtend angeordneten Führungsteilen besteht, we¹ ^he in Federlängsrichtung relativ zueinander mitteis einer Hubeinrichtung verschiebbar gelagert sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Federaufnahmen (17) um eine parallel zur Federachse verlaufende, gemeinsame Achse (18) drehbar angeordnet sind und daß die Klemmbacke (20b) zusammen mit der jeweils von ihr beaufschlagten Federaufnahme urr. einen vorgegebenen Winkel schwenkbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federaufnahmen aus in die Oberfläche einer drehbaren Walze (21) eingearbeiteten Längsrillen (22) mit radial wirkenden Verschlußleisten (23) und Klemmbacken (206J bestehen.