DE2856632A1 - Zylindrische schraubendruckfeder - Google Patents
Zylindrische schraubendruckfederInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description
Stahlwerke Brüninghaus GmbH Abt. FE/v.E./Mdf.-
Westhofen/Westf. 21. 12. 197 8
Werk Werdohl ^ 7 8/0001 28 56632
Zylindrische Schraubendruckfeder
Die Erfindung betrifft eine zylindrische Schraubendruckfeder aus einem Draht oder Stab mit kreisförmigem Querschnitt,
deren Enden sich gegen Federteller abstützen.
Es sind bereits Schraubendruckfedern bekannt, bei denen die
zur Herstellung verwendeten Drähte oder Stäbe über ihre gesamte Länge einen konstanten Kreisquerschnitt besitzen. Die
Endwindungen dieser Federn sind vor allem dort, wo sie von den Federtellern abheben, besonders bruchgefährdet. An diesen
Stellen, die theoretisch die Einspannstellen der Schraubenfeder darstellen, treten nämlich durch die im Betriebseinsatz
nicht zu vermeidenden Abwälz- und Reibbewegungen zwischen den Endwindungen und Federtellern schon nach kurzer
Zeit Zerstörungen der Korrosionsschutzschicht des Federdrahtes und seiner durch Kugelstrahlen verfestigten und
mit Druckeigenspannungen beaufschlagten Randschicht auf.
Bei Gestaltung der Endwindungen von Fahrgestell-Schraubenfedern gemäß DIN 2096, Seite 1, Bild 3, und bei Verwendung
von Federtellern entsprechend dem Vorentwurf des Teils 2 dieser Norm, Seite 2, Bild 1, läßt es sich nicht vermeiden,
daß die Endwindungen mit den ihnen unmittelbar benachbarten, hoch beanspruchten federungswirksamen Windungen nicht erst
bei Erreichen der theoretischen Blockkraft der Feder, sondern schon bei kleineren, noch im Arbeitsbereich der Feder liegenden
Kräften in Berührung kommen. Dabei treten ebenfalls die bereits erläuterten Beschädigungen der Drahtoberflächen
auf, und außerdem entstehen durch das Aneinander schlagen
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der Windungen Geräusche. Hauptsächliche Ursache für die frühe Windungsberührung bei den bekannten Federn ist eine
starke Mitverformung der Endwindungen, die nur in der Theorie als starr angenommen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schraubendurckfeder
anzugeben, bei der die Beanspruchungen und die Verformungen der Endwindungen und Übergangswindungen gegenüber
den hauptsächlich federungswirksamen Windungen verringert sind, um die Gefahr von Korrosionsbrüchen zu verringern
und Geräuschbildungen zu vermeiden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Drahtdurchmesser
im Bereich mindestens einer Endwindung größer ist als im Bereich der hauptsächlich federungswirksamen
Windungen.
Vorteilhaft ist es, den Windungsdurchmesser mindestens einer Endwindung kleiner als den Windungsdurchmesser der
hauptsächlich federungswirksamen Windungen zu gestalten.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den Schutzansprüchen enthalten.
Der Schutzumfang der Erfindung erstreckt sich nicht nur auf die beanspruchten Einzelmerkmale, sondern auch auf
deren Kombination.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer zylindrischen
Schraubendruckfeder;
Fig. 2 den Federdraht der Schraubendruckfeder gemäß Fig. 1 vor der Formgebung;
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer weiteren zylindrischen Schraubendruckfeder;
Fig. 4 den Federdraht der Feder gemäß Fig. 3 vor der Formgebung.
Der Federdraht 10 der Schraubendruckfeder gemäß Fig. 1 und 2 besteht aus einem Hauptbereich 11 großer Länge mit konstantem
Stabdurchmesser. Zu beiden Enden dieses Hauptbereiches 11 schließen sich Übergangsbereiche 12 an, deren
Stabdurchmesser nach außen hin zunehmen, bis sie in Endbereiche 13 mit konstanten Durchmessern übergehen. Die
Drahtdurchmesser der Endbereiche 13 sind also größer als der Drahtdurchmesser des Hauptbereiches 11.
Im gewundenen Zustand bildet der Federdraht 10 die zylindrische Schraubendruckfeder 14. Sie besteht aus den hauptsächlich
federungswirksamen Windungen 15 und den sich zu beiden Enden der Schraubendruckfeder 14 anschließenden
Übergangswindungen 16 und 17 sowie den Endwindungen 18 und
19. Der Windungsdurchmesser der unteren Endwindung 18 ist genauso groß wie der Windungsdurchmesser der hauptsächlich
federungswirksamen Windungen 15, während der Windungsdurchmesser der oberen Endwindung 19 kleiner ist. Daher ergibt
sich für den Windungsdurchmesser der oberen Übergangswindung 17 ein veränderlicher Verlauf; der Windungsdurchmesser
der unteren Übergangswindung 16 ist dagegen konstant.
Die Feder gemäß Fig. 3 und 4 der Zeichnung ist grundsätzlich genauso aufgebaut, sie hat jedoch in den Endbereichen
20 des Federdrahtes 23 jeweils einen veränderlichen Drahtdurchmesser, der von den Übergangsbereichen 12 aus nach
außen hin abnimmt. An die Übergangswindung 16 der Schraubendruckfeder 21 schließen sich Endwindungen 22 mit konstantem
Windungsdurchmesser an. Dieser ist genauso groß wie der Windungsdurchmesser der hauptsächlich federungswirksamen
Windungen 15.-
030028/0410
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Die Endwindungen können zur Abstützung gegen ebene Federteller an den Stirnseiten der Schraubendruckfeder 14, 21
auch mit einer planbearbeiteten Oberfläche versehen sein.
Die erfindungsgemäße Schraubendruckfeder kann zur Abfederung
von Kraftfahrzeug-Fahrgestellen verwendet werden und bevorzugt eine lineare Kennlinie haben. Wenn die auf den
Federtellern aufliegenden Endwindungen sich während der Federungsvorgänge abwälzen oder dort reiben, so haben Beschädigungen
der Oberflächen keine Brüche mehr zur Folge, weil durch die dort erfindungsgemäß vorgesehene Drahtverdickung
eine Beanspruchungserniedrigung erreicht wird. Verdickt man beispielsweise einen Draht, der für den
hauptsächlich federungswirksamen Bereich einen Durchmesser von 11 mm aufweist, an den Enden bzw. im Bereich
der Endwindungen auf 12 mm, so sinkt dort die Beanspruchung gegenüber der Beanspruchung im hauptsächlich federungswirksamen
Bereich um 23 %. Um Werkstoff zu sparen, können die Endbereiche gemäß Fig. 3 und 4 der Zeichnung
ausgeführt sein, also mit nach außen hin kleiner werdendem Drahtdurchmesser, wenn die übrigen Konstruktionsdaten dieses
zulassen.
Bei der erfindungsgemäßen Schraubendruckfeder wird im Bereich der Endwindungen aber nicht nur die Beanspruchung
erniedrigt, sondern gleichzeitig auch der Verformungswiderstand vergrößert. Ein vergrößerter Verformungswiderstand
wirkt sich in doppelter Hinsicht positiv aus. Zum einen trägt er maßgeblich dazu bei, daß die Endwindungen im
Arbeitsbereich der Feder nicht mit den ihnen benachbarten federungswirksamen Windungen in Berührung kommen, und zum
anderen verbessert er auch das Knick- und Beulverhalten der Feder.
Patentansprüche:
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Le
erseite
Claims (6)
1. Zylindrische Schraubendruckfeder aus einem Draht oder Stab mit kreisförmigem Querschnitt, deren Enden
sich gegen Federteller abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtdurchmesser im Bereich
mindestens einer Endwindung {18, 19, 22) größer
ist als im Bereich der hauptsächlich federungswirksamen Windungen (15).
2. Schraubendruckfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Drahtdurchmesser im Bereich beider Endwindungen (18, 19, 22) größer ist als im Bereich
der hauptsächlich federungswirksamen Windungen (15)*
3. Schraubendruckfeder nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Windungsdurchmesser mindestens einer Endwindung (19) kleiner ist als
der Windungsdurchmesser der hauptsächlich federungswirksamen Windungen (15).
4. Schraubendruckfeder nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Windungsdurchmesser
mindestens einer Endwindung (18) bzw. (22) so groß wie der Windungsdurchmesser der hauptsächlich federungswirksamen
Windungen (15) ist.
5. Schraubendruckfeder nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtdurchmesser
im Bereich der Endwindungen (18, 19) konstant ist.
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ORIGINAL INSPECTED
6. Schraubendruckfeder nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtdurchmesser im
Bereich der Endwindungen (22) von einem größten Wert am Ende der jeweiligen Übergangswindung (16) zum
Drahtende hin abnimmt.
0300 2 8/0410
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