DE3420804A1

DE3420804A1 - Innennuss zum einstellen der spannung einer schraubenfeder

Info

Publication number: DE3420804A1
Application number: DE19843420804
Authority: DE
Inventors: Peter George Franklin Park Ill. Seyler
Original assignee: Perfection Spring and Stamping Corp
Current assignee: Perfection Spring and Stamping Corp
Priority date: 1983-07-28
Filing date: 1984-06-04
Publication date: 1985-02-07
Also published as: IT8448579A0; US4529179A; GB2144199B; IT1179408B; FR2549914B1; JPH0334503Y2; CA1228613A; GB8416135D0; FR2549914A1; GB2144199A; DE3420804C2; JPS6044628A; JPH02105621U

Description

Beschreibung

Innennuß zum Einstellen der Spannung einer Schraubenfeder

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit einem Aussengewinde versehene Nuß zum Einstellen der Spannung einer Schraubenfeder, und im einzelnen auf eine Nuß, welche aus einem ebenen Materialstreifen geformt werden kann.

¹^ Die Herstellung von Federn ist eine gut eingeführte Wissenschaft. Jedoch sind wegen der Vielzahl der Variablen, wie etwa der Zugfestigkeit des Federmaterials, der Toleranzen der Drahtabmessungen etc. die Handelstoleranzen für Federkräfte im allgemeinen ziemlich groß, d.h. in der Größenordnung von +_ 10 %. Die Toleranzen der Feder und die Toleranzen der Bauteile, welche an der Feder befestigt sind, machen es manchmal wünschenswert, eine Einstellvorrichtung zur Kompensation dieser Variablen zu haben. Einstelleinrichtungen sind auch wünschenswert, um eine einzelne Feder bei

einer besonderen Anwendung unter verschiedenen Lasten zu verwenden oder die Federkonstante zu variieren.

Es ist bekannt, mit einem Außengewinde versehene Nüsse zum

Einstellen der Spannung einer Schraubenfeder zu verwenden. 25

Die Nuß wird in ein Ende der Feder eingeschraubt, so daß die Federkraft durch die Distanz zwischen der Nuß und dem anderen Ende der Feder bestimmt wird. Jedoch können mit Außengewinde versehene Nüsse, in welche das Gewinde durch

eine Gewindeschneidmaschine geschnitten ist, für gewisse 30

Anwendungen relativ teuer sein.

Kofferraumdeckel von Autos wurden mit Gasfedern ausgerüstet, um eine ansteigende Kraft vorzusehen, welche beim öffnen _o_ des Kofferraumdeckels hilft. Gasfedern waren jedoch nicht vo 11-ständig zufriedenstellend und von wenigstens einem Automobilhersteller wurde ein Schraubenfedersystem in Betracht gezogen. Wegen der Gewichtsunterschiede der verschiedenen

Kofferraumdeckel wird eine Feder benützt, die Federspannung muß ohne wesentlichen Kostenanstieg des Federsystems einstellbar sein.

Die Erfindung sieht eine Innen-Einstellnuß für eine Schraubenfeder vor, welche ökonomisch und mit hoher Genauigkeit aus einem flachen Streifen von Material durch einfache Stanz- und Umformvorgänge gefertigt werden kann. Der Streifen wird gestanzt, um eine Scheibe zu bilden, welche einen im allgemeinen kreisrunden Rand mit wenigstens einer Nut im Umfang des Randes aufweist. Der Rand wird in eine schraubenförmige Gestalt umgeformt, um einen Teil einer Windung eines Schraubengewindes zu bilden, welches sich um den Umfang des Randes von einer Seite der Nut zu der anderen Seite der Nut erstreckt. Falls erwünscht, kann die Mitte der Scheibe gepreßt und mit einem Gewinde versehen werden, um eine Gewindestange oder eine Schraube aufzunehmen. Die Nuß wird durch Einführen des schraubenförmigen Randes der Nuß zwischen die erste und die zweite Wicklung der Feder und durch Drehung der Nuß relativ zur Feder um mindestens eine oder mehrere Umdrehungen in die Feder eingeschraubt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Figur 1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Innen-Nuß;

Figur 2 eine Seitenansicht der Nuß gemäß der Linie 2-2 von Figur 1;

Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 von Figur 1;

Figur 4 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer in

eine Schraubenfeder eingeschraubten Nuß; 35

Figur 5 eine Ansicht ähnlich der Figur 4, die Feder unter Belastung darstellen;

"5

Figur 6 eine vergrößerte Teildarstellung eines Teils von Figur 4;

Figur 7 eine vergrößerte Teildarstellung eines Teils von

Figur 5;
ü

Figur 8 eine Schnittansicht der Nuß ähnlich Figur 3, die Arretiervorrichtung im Eingriff mit dem Ende der Feder darstellend;

Figur 9 eine Draufsicht, welche das Stanzen und Umformen eines Materialstreifens zur Bildung einer Nuß darstellt; und

Figur 10 eine Seitenansicht des Streifens, verschiedene Ar- ^g beitsvorgänge darstellend.

In den Figuren 1 bis 3 umfaßt eine Innen-Nuß 15 einen zentralen, im allgemeinen ebenen scheibenförmigen Teil 16 und einen kreisförmigen Rand 17- Der Rand weist Paar diametral gegenüberliegender Nuten 18 und 19 auf, welche in ihn geformt sind, und der Rand ist aus einer Ebene des zentralen scheibenförmigen Teils umgeformt, um einen Teil einer Windung eines Schraubengewindes zu bilden. Der unterste Teil 20 des Schraubengewindes ist in den Figuren 1 und 2 an der rechten Seite der Nut 18, und der Rand erstreckt sich schraubenförmig aufwärts zu dem obersten Teil 21 an der linken Seite der Nut 18. Die Nut 19 unterbindet das Gewinde an der anderen Seite der Nuß. Die Gewindespitze ist gleich und gleichförmig um den Umfang der Nuß, ausgenommen,wo sie durch die Nuten unterbrochen ist. Die oberen und unteren Oberflächen des Randes 17 sind kegelförmig oder ausgeprägt, um eine relativ scharfe Kante 22 vorzusehen.

Das Zentrum des scheibenförmigen Teils 16 ist gelocht und gepreßt, um eine zentrale öffnung 23 und einen Zylinder 24 zu bilden, welcher sich im allgemeinen rechtwinklig zu der Ebene der Scheibe erstreckt. Der gepreßte Zylinder

ist mit einem Innen-Gewinde 25 versehen.

Ein Arretierstreifen 27 erstreckt sich im allgemeinen rechtwinklig von dem scheibenförmigen Teil 16 in der Nut 18. Der Arretierstreifen umfaßt einen ersten Teil 28, welcher sich im rechten Winkel zu dem scheibenförmigen Teil und parallel zu der Achse der Ausstanzung 23 erstreckt, und einen Endteil 29, welcher sich nach außen von der Achse der Auspressung weg ausbiegt.

Figur 4 zeigt die Innennuß 15 in eine Schraubenfeder 31 eingeschraubt. Das scharfe Ende 22 des gewindeförmigen Randes der Nuß kann leicht zwischen das Ende der ersten Windung oder Wicklung der Feder und die nächste Wicklung hineingedrückt werden und die Nuß kann in die Feder durch Drehung der Nuß relativ zur Feder eingeschraubt werden. Der gewindeförmige Rand der Nuß hat dieselbe Steigung wie das Gewinde der Schraubenfeder, bevor die Feder gedehnt ist.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die ausgeprägte Kante 22 des gewindeförmigen Randes durch zwei bogenförmige Teile 32 und 33 an der oberen und unteren Oberfläche des Randes gebildet (Figur 3). Die Radien der bogenförmigen Teile 32 und 33 sind im wesentlichen die gleichen wie der Radius des Drahtes der Schraubenfeder 31. Die bogenförmigen Teile erleichtern das Einführen der Nuß in die Feder, erhöhen die Lagerfläche zwischen der Nuß und der Feder und die dabei auftretende Reibung und erhöhen die

"^ Haltekraft der Nuß gegenüber der Feder, wenn eine dehnende Kraft auf die Nuß aufgebracht wird.

Die Nuß sollte so in die Schraubenfeder eingeschraubt werden, daß mindestens zwei Wicklungen der Feder unter der Nuß sind, wie in Figur 4 dargestellt. Wenn eine Zugkraft auf die Nuß ausgeübt wird, wie in Figur 5 dargestellt, unterstützt die erste Wicklung der Feder die zweite Wicklung,

welche in Kontakt rait der Unterseite der Nuß steht.

Das aüsgebogene Ende 29 des Arretierstreifens 27 ist so ausgebildet, daß es gegen das Ende 34 der Feder arretiert (Figur 8) und als Positionseinrichtung wirkt, wenn die Nuß um einen gewünschten Betrag eingeführt ist. Der Arretierstreifen kann weggelassen werden, wenn es nicht notwendig ist, die Nuß zu einer bestimmten Position einzuführen.

Wie in Figur 4 dargestellt, ist eine Gewindestange oder eine Schraube 35 in die zentrale Gewindeöffnung der Nuß eingeschraubt. Ein Ende der Schraubenfeder ist mit einem Bauteil 36 mittels eines Hakens 37 an einem Ende der Feder verbunden, und die Zugstange ist mit einem anderen Bauteil. 38 verbunden. Die Bauteile 36 und 38 können irgendwelche Teile sein, auf welche es erwünscht ist, eine Federkraft auszuüben, wenn sie entweder stationär oder getrennt sind. Eine spezifische Anwendung der Innennuß 15 ist bei einer Federvorrichtung zum Heben eines Auto-Kofferraumdeckels. Das Bauteil 38, an welchem die Zugstange befestigt ist., ist ein stationärer Teil des Kofferraumrahmens, und das Bauteil 36, an welchem das hakenförmige Ende 37 der Feder befestigt ist, ist ein ausbalancierender Mechanismus des Kofferraumdeckels. Die Feder'ist unter Spannung, wenn der Kofferraumdeckel geschlossen ist, und wenn der Kofferraumdeckel entriegel wird, wirkt die Federkraft zum Heben des Kofferraumdeckels mit dem ausbalacierenden Mechanismus zusammen.

Die Feder kann von der in Figur 4 dargestellten Position °^ nur durch Drehung der Schraube gedehnt werden, bis die Feder, wie gewünscht und in Figur 5 dargestellt, gedehnt ist. Die Reibungskräfte zwischen der Nuß und den Wicklungen der Feder verhindern eine Drehung der Nuß, wenn sich die Schraube dreht, und eine Drehung der Nuß in Uhrzeigerrichtung wird durch den Arretierstreifen 27 verhindert. Alternativ dazu kann die Feder durch Anziehen der Gewindestange 35 gedehnt werden, bis diese an dem Teil 38 befestigt werden kann,

entweder durch Einführen des Ende der Zugstange in einen Schlitz im Teil 38 oder durch Versehen der Zugstange mit einem hakenförmigen Ende.

Die Spannung der Feder kann auch durch Einschrauben der Nuß in die Feder eingestellt werden, um die effektive Länge der Feder zu reduzieren. Nur die Federwicklungen zwischen der Nuß und dem hakenförmigen Ende 37 der Feder werden dann gedehnt, wenn eine Zugkraft auf die Feder aufgebracht wird.

Der Arretierstreifen 27 kann weggelassen werden, wenn es erwünscht ist, die Nuß weiter in die Feder vorzuverlegen. Nach einer anfänglichen Einstellung der Nuß und der Zugstange relativ zur Feder, kann eine weitere Einstellung entweder der Nuß oder der Zugstange nach einer bestimmten Gebrauchszeit vorgenommen werden, um einen Verschleiß der Anordnung, eine Ermüdung oder ähnliches zu kompensieren.

Die Gewindespitze der Nuß ist gleich und einheitlich um den ganzen Umfang der Nuß, ausgenommen die Nuten 18 und 19. Die Nuß wird dadurch in einer stabilen Position relativ zu der Feder gehalten, und die Achse der mit einem Gewinde versehenen Öffnung 23 in der Nuß wird einer fluchtenden Position mit der Achse der Feder gehalten, wenn die Nuß in die Feder eingeschraubt wird und wenn die Feder gedehnt wird.

Die Zugstange 35 wird dadurch auch in einer fluchtenden Position mit der Achse der Feder gehalten. Das Fluchten der Nuß und der Zugstange mit der Achse der Feder minimiert Spannungen in der Nuß und in der Zugstange.

Die Nut 18 ist notwendig wegen der Steigung des Gewindes der Nuß, damit der Anfang und das Ende des Gewindes entlang der Achse der Steigung getrennt werden kernen. Die Nut 19 ist hauptsächlich als ein Teil des Umformvorgangs der Nuß, der anschließend beschrieben wird, vorgesehen, und die Nut 19 kann, falls erwünscht, weggelassen werden, so daß der gewindeförmige Rand der Nuß sich kontinuierlich von einer Seite der Nut 18 zu der anderen Seite der Nut 18 erstreckt.

\ Die bevorzugte Ausführungsform der Nuß ist mit einer zylindrischen Auspressung 24 versehen, um den zentralen, mit Gewinde versehenen Teil zu bilden. Es können aber auch andere Einrichtungen vorgesehen werden, um die Nuß 'mit dem Zugbauteil zu verbinden. Zum Beispiel kann ein gerade durchbohrtes Loch in der Nuß gebildet sein, um eine Niet-Mutter oder eine Zugstange mit einem gestauchten Kopf aufzunehmen.

Die Nuß kann durch eine Vielzahl verschiedener Vorgänge hergestellt werden, wie etwa Stanzen, Kaltstauchen, Gießen, pulvermetallurgisch usw., abhängend von der benötigten Kraft oder Zugspannung. Die Nuß kann aber auch bei einer kleinen Last aus Plastik gespritzt sein. ,

Die bevorzugte Methode zur Herstellung der Nuß ist Stanzen und Umformen aus einem flachen Streifen von Material. In den Figuren 9 und 10 wird ein flacher Metallstreifen 40 in Richtung des Pfeiles A durch eine Serie von Stanz- und Umformstationen einer konventionellen Stanzmaschine, die mit geeigneten Pressen ausgerüstet ist, bewegt. In der ersten Station wird der Streifen gelocht, um ein Loch 42 zu bilden. In der zweiten Station wird das Loch ausgeprägt (43). In der dritten Station wird der Streifen an der öffnung gepreßt, um die zylindrische Auspressung 24 zu bilden. In Abhängigkeit von der Dicke und Höhe der Auspressung kann für diesen Arbeitsgang mehr als eine Station notwendig sein.

In der nächsten Station wird ein Teil des Streifens gestanzt .oder gelocht, um eine halbkreisförmige Kante 45 zu formen, welche in zwei Nuten 46 und 47 endet. In der nächsten Station wird ein anderer Teil des Streifens gelocht oder ausgestanzt, um eine halbkreisförmige Kante 48, welche in zwei Nuten 49 und 50 endet, zu formen. Die halbkreisförmigen Kanten 45 und 48 umgeben den zentralen scheibenför-

^ migen Teil 16, und der scheibenförmige Teil wird von zwei Verbindungsstreifen 51 und 52 gehalten, welche an dem Rest

des Streifens ^40 befestigt sind.

In der Station, die in Figur 10 mit "Umfang prägen" bezeichnet ist, werden die halbkreisförmigen Kanten 45 und 48 geprägt, um die bogenförmigen Teile 32 und 33 vorzusehen, und in der nächsten Station werden die äußeren Kanten entgratet,

In der Station, die in Figur 10 mit "Steigung bilden" bezeichnet ist, wird der Rand der Scheibe gewindeförmig umgeformt, um ein Schraubengewinde zu erzeugen.

In der nächsten Station wird der Verbindungsstreifen 51 durchstanzt oder von dem Trägerstreifen 40 abgetrennt, um den Arretierstreifen 27 zu bilden. Anschließend wird das gebogene Ende 29 des Arretierstreifens geformt, in der Station, die mit "Vorformen¹¹ bezeichnet ist, und dann wird der Arretierstreifen rechtwinklig zur Ebene der Scheibe gebogen. Schließlich wird der Verbindungsstreifen 52 von der Scheibe 16 getrennt, um das Teil von dem Trägerstreifen zu trennen und die komplette Nuß 15 zu formen.

Die Verbindungsstreifen 51 und 52 halten die Winkelhaltigkeit und die Rechtwinkligkeit des Teils während der Präge-

und Umformvorgänge aufrecht.
25

Bei einer speziellen Ausführungsform der Nuß ist der Außendurchmesser 29,2 mm, die Länge der Nuten 18 und 19 ist 12,5 mm, die Steigung des Schraubengewindes ist 5,74. Die Nuß ist aus 2,25 bis 2,60 dickem Stahl gebildet, und die bogen-

förmigen Bereiche 32 und 33 haben jeweils einen Radius von 2,6 mm.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

ί 1J

1Nuß zum Einstellen der Spannung einer Feder, g e κ e nnzeiehnet durch einen zentralen, scheiben-

g ähnlichen Teil, welcher im Umfang eine Nut und einen schraubenförmig sich erstreckenden Rand aufweist, welcher sich um den Umfang des zentralen Teils von einer Seite der Nut zu der anderen Seite der Nut erstreckt, um einen Teil einer Windung eines Schraubengewindes zu bilden, wodurch die Nuß

₀ in die Innenseite einer gewindeförmigen Schraubenfeder eingeschraubt werden kann.
2. Nuß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Teil mit einer zweiten Nut versehen ist, die diametral der ersten Nut gegenüberliegt, wobei die zweite Nut den sich gewindeförmig erstreckenden Rand unterbricht.
3. Nuß nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet , daß sich eine Arretiervorrichtung von dem zentralen Teil in der Nuß erstreckt, wobei die Arretiervorrichtung einen ersten Teil umfaßt, der sich im allgemeinen parallel zur Achse des zentralen Teils erstreckt, und einen Endteil, welcher sich nach außen weg von der Achse des zentralen Teils erstreckt.
H. Nuß nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der zentrale Teil mit einer zentralen Öffnung versehen ist.
5. Nuß nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die zentrale öffnung mit einem Schraubengewinde versehen ist.
6. Nuß nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Rand durch eine kegelförmige Kante begrenzt wird, welche zwischen benachbarte Windungen der gewindeförmigen Schraubenfeder einführbar ist.
7. Nuß nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die kegelförmige Kante mit einem oberen und einem unteren bogenförmigen Abschnitt versehen ist, welche mit benachbarten Wicklungen der Schraubenfeder in Eingriff bringbar sind.
8. Zusammenstellung mit einer gewindeförmigen Schraubenfeder und einer einstellbaren Nuß, welche zum Einstellen der Federspannung in der Schraubenfeder angeordnet ist, wobei die Nuß einen scheibenförmigen zentralen Bereich aufweist, welcher eine zentrale öffnung aufweist, die mit der Achse der Feder fluchtet, und wobei der zentrale Teil eine Nut im Umfang und einen sich gewindeartig erstreckenden Rand aufweist, welcher sich um die Peripherie des zentralen Teils von einer Seite der Nut zu der anderen Seite der Nut erstreckt,um einen Teil einer Windung eines Schraubengewin-

des zu bilden, wobei der gewindeförmige Rand im wesentlichen dieselbe Steigung aufweist, wie die Wicklungen der Schraubenfeder und zwischen benachbarten Wicklungen der Schraubenfeder positioniert ist, wodurch die Lage der Nuß in der Feder durch Drehung der Nuß relativ zur Feder eingestellt werden kann.
9. Zusammenstellung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der zentrale Teil der Nuß mit einer zweiten Nut versehen ist, die diametral der ersten Nut gegenüberliegt, wobei die zweite Nut den gewindeförmigen Rand unterbricht.
10. Zusammenstellung nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuß eine Arretiervorrichtung umfaßt, die sich von dem zentralen Teil an der Nuß weg erstreckt, wobei die Arretierungsvor-. richtung einen ersten Teil umfaßt, welcher sich im allgemeinen parallel zur Achse der Feder erstreckt, und einen Endteil, welcher sich von der Achse der Feder weg nach außen erstreckt und mit einem Ende der Feder in Eingriff ist.
11. Zusammenstellung nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß der zentrale Teil mit einer mit einem Innengewinde versehenen zentralen Öffnung versehen ist, und daß eine Zugstange in die zentrale Öffnung eingeschraubt ist, um die Nuß mit einem anderen Bauteil zu verbinden.

^O
12. Zusammenstellung nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß der gewindeförmige Rand der Nuß mit einem oberen und einem unteren bogenförmigen Abschnitt versehen ist, welcher im wesentlichen denselben Radius wie der Draht der Schraubenfeder auf-

°° weist, wobei die bogenförmigen Abschnitte mit benachbarten Wicklungen der Feder in Eingriff sind.

^: ^ " ' ' 3A20804
13· Verfahren zur Herstellung einer mit einem Außengewinde versehenen Nuß aus einem flachen Streifen von Material, gekennzeichnet durch Arbeitsschritte zum Ausstanzen von Teilen des Streifens, um eine Scheibe zu bilden, welche einen im allgemeinen kreisförmigen Rand mit wenigstens einer Nut darin aufweist, und zum Umformen des Randes der Scheibe zur Bildung eines Teils einer Windung eines Schraubengewindes, welches sich um den Umfang der Scheibe von einer Seite der Nut zu der anderen Seite der Nut erstreckt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch den Arbeitsschritt des Pressens einer zentralen Öffnung in die Scheibe.
15. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß die zentrale Öffnung mit einem Innenschraubengewinde versehen wird.
16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß der Streifen durch eine Reihe von Stanz- und Umformstationen geführt wird, welche die Stanz- und Umformvorgänge durchführen, wobei die Scheibe mit dem Rest des Streifens mittels Verbindungsteilen verbunden ist, und durch ein Abtrennen der Verbindungsteile zur Abtrennung der Nuß von dem Streifen.

17- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß einer der Verbindungsteile sich von der Nut zu dem Rest des Streifens erstreckt, daß der eine Verbindungsteil von dem Rest des Streifens getrennt wird, bevor der andere Verbindungsteil abgetrennt wird, und daß der eine Verbindungsteil zu der Arretiervorrichtung umgeformt wird, welche sich im allge-

^ meinen rechtwinklig von der Scheibe erstreckt.