DE3539608C2 - Schraubenfeder und ihre Verwendung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine ringförmig geschlossene Schrau­ benfeder, deren Windungen im Abstand voneinander angeordnet sind, wobei jede Windung in einem vorgegebenen spitzen Win­ kel zur ringförmig verlaufenden Mittellinie der Schraubenfe­ der angeordnet ist, und die Schraubenfeder in einer radialen Belastungsrichtung, die sich im wesentlichen senkrecht zu einer an die Mittellinie der Schraubenfeder angelegten Tan­ gente erstreckt, in einem vorgegebenen Auslenkungsbereich, der etwa 10% bis 30% der in Belastungsrichtung gemessenen Höhe der Schraubenfeder beträgt, eine im wesentlichen kon­ stante Auslenkungs-Kraftcharakteristik hat, und jede Windung einen hinteren Abschnitt und einen vorderen Abschnitt auf­ weist, von welchen Abschnitten der hintere mit der Bela­ stungsrichtung einen hinteren Winkel und der vordere einen vorderen Winkel einschließt, von denen der vordere Winkel größer ist als der hintere Winkel.

Solche Federn werden seit vielen Jahren dazu benutzt, um einander berührende Flächen aneinander anzudrücken. Wie die meisten elastischen Körper üben auch Federn, wenn sie ausge­ lenkt wurden, eine allgemein dem Hookeschen Gesetz folgende Kraft aus, was besagt, daß die meisten Federn einer Bela­ stung eine Kraft entgegensetzen, die im wesentlichen der Auslenkung der Feder proportional ist.

US 3,323,785 beschreibt eine ringförmig geschlossene Schrauben­ feder mit einem vorderen Schraubenfederwinkel, der vorzugsweise bei ca. 45° liegt. Dieser vordere Winkel kann gemäß US 3,323,785 von 35°-45° variieren und trotzdem eine deutlich vergrößerte Elastizität und Energiespeicherkapazität der Federanordnung ge­ währleisten.

US 3,468,527 beschreibt eine ringförmig geschlossene Schrauben­ feder, die derart gestaltet ist, daß die Federanordnung mit einem hinteren Winkel zwischen 25° und 45° versehen ist. US 3,468,527 lehrt, daß der vordere Winkelbereich zwischen 45° und 60° liegen soll. Die gemäß US 3,323,785 bzw. US 3,468,527 beschriebenen Vor­ teile und Eigenschaften der entsprechenden ringförmig ge­ schlossenen Schraubenfederanordnung sind gemäß dem Offenbarungs­ gehalt dieser beiden Druckschriften nur innerhalb der angegebenen Winkelbereiche für die hinteren Winkel bzw. vorderen Winkel ge­ geben bzw. zu erwarten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schraubenfe­ der der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die von ihr ausgeübte Kraft im Arbeitsbereich der Feder im wesentli­ chen gleich bleibt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der hintere Winkel größer ist als 1° und kleiner ist als 25° und der vordere Winkel kleiner ist als 30°.

Die erfindungsgemäße Schraubenfeder hat demnach den Vorteil, daß sie in einem erheblichen Bereich ihrer Auslenkung eine konstante Kraft erzeugt, so daß sie ideal zum Herstellen ei­ ner Abdichtung zwischen zusammenwirkenden und zusammenpas­ senden, relativ zueinander bewegten Teilen geeignet ist, auch bei Variationen in den Dimensionen der Teile, die auf Toleranzen, Abnützung, Exzentrizitäten und Parallelitätsfeh­ ler in den zusammenwirkenden Teilen sowie temperatur- und druckbeeinflußte Änderungen der Teile zurückzuführen sind.

Die konstante Kraft wird innerhalb eines vorgegebenen Aus­ lenkungsbereiches der Schraubenfeder längs der Belastungs­ richtung erzielt, der etwa 10% bis etwa 30% der Höhe der Schraubenfeder betragen kann. Hierbei ist die Höhe der Durchmesser bei einer kreisförmigen oder der Nebenscheitel bei einer ellipsenförmigen Schraubenfeder.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Windungen in bezug auf die Mittellinie der Schraubenfeder schräg gestellt. Jede Windung weist einen hinteren und einen vorderen Abschnitt auf. Der hintere Abschnitt schließt mit der Mittellinie einen hinteren Winkel ein, der großer ist als etwa 1°, während der vordere Abschnitt mit der Mittel­ linie einen vorderen Winkel einschließt, der kleiner als etwa 30° ist.

Die Windungen der Schraubenfeder können aus Draht mit kreis­ förmigem Querschnitt bestehen, während die Schraubenfeder selbst einen elliptischen Querschnitt haben kann, der zur Mittellinie der Schraubenfeder zentriert ist. Außerdem sind die Enden der Schraubenfeder derart miteinander verbunden, daß sie eine ringförmig geschlossene Feder bilden. Bei dieser Konfiguration ist die Belastungsrich­ tung im wesentlichen senkrecht zu einer an die Mittellinie angelegten Tangente.

Wird die erfindungsgemäße Schraubenfeder in weiterer Ausge­ staltung der Erfindung in Verbindung mit Dichtungsmaterial verwendet, das elastisch oder auch unelastisch sein kann, so wirken die Windungen mit dem Dichtungsmaterial in der Weise zusammen, wie es oben beschrieben wurde, um zwischen zwei zusammenpassenden Teilen eine Abdichtung zu bewirken, die gewährleistet, daß ungeachtet von Unregel­ mäßigkeiten, Exzentrizitäten, Abrieb und anderen Dimensions­ änderungen, welche den Abstand zwischen den zusammenpassen­ den Teilen und infolgedessen auch das Ausmaß der Auslenkung der mit der Schraubenfeder versehenen Dichtung beeinflussen, eine konstante Kraft auf das Dichtmaterial ausgeübt wird.

Weitere Einzelheiten, Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind der folgenden Beschreibung der in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiele zu entnehmen.

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Darstellung einer Dichtungsanordnung mit Schrau­ benfeder nach der Erfindung,

Fig. 2 ein die Beziehung zwischen Kraft und Auslenkung bei einer typischen Feder nach dem Stand der Technik wiedergebendes Diagramm,

Fig. 3 ein die Beziehung zwischen Kraft und Auslenkung bei einer nach der Erfindung ausgebildeten Schraubenfeder wiedergebendes Diagramm,

Fig. 4a die Seitenansicht der Windungen einer Schrauben­ feder nach der Erfindung in vergrößertem Maßstab,

Fig. 4b die Endansicht der in Fig. 4a dargestellten Schraubenfeder längs deren Mittellinie bei star­ ker Schrägstellung der Windungen,

Fig. 4c die Endansicht der in Fig. 4a dargestellten Feder längs deren Mittellinie bei weniger starker Schrägstellung der Windungen als gemäß Fig. 4b,

Fig. 4d eine Anzahl von Querschnitten verschiedener Drahtarten, die zur Herstellung der erfindungsge­ mäßen Feder verwendet werden können,

Fig. 5 einen Querschnitt durch einen Abschnitt einer endlosen, ringförmigen Schraubenfeder nach der Erfindung in komprimiertem Zustand,

Fig. 6 ein Diagramm der Beziehung zwischen Kraft und Auslenkung bei einem speziellen Beispiel einer Schraubenfeder nach der Erfindung,

Fig. 7 eine Darstellung der Anwendung einer spezifischen Ausführungsform einer geradlinigen Schraubenfeder nach der Erfindung zur Übertragung gleichmäßiger Kräfte zwischen zwei nicht parallelen Flächen,

Fig. 8 die Darstellung einer zwischen einer Welle und einem Gehäuse angeordneten Dichtungsanordnung mit einer Schraubenfeder nach der Erfindung,

Fig. 9 die Darstellung der ringförmig geschlossenen Schraubenfeder nach Fig. 5 in Kombination mit einem nachgiebigem Material und einem U-förmigen, kreisförmigen Stützglied,

Fig. 10 die Darstellung einer Dichtung mit einer ringför­ mig geschlossenen Schraubenfeder nach der Erfin­ dung in einer auf Druck und Zug beanspruchten Vorrichtung und

Fig. 11 die Darstellung einer Schraubenfeder nach der Erfindung in Kombination mit Dichtungsmaterial zur Erzeugung einer Abdichtung zwischen zwei Flächen.

Die in Fig. 1 dargestellte Dichtungsanordnung 10 besteht aus einem ringförmigen Dich­ tungsmaterial 12, das durch spanlose Formgebung oder spanab­ hebend aus jedem geeigneten elastischen Material hergestellt sein kann, beispielsweise aus einem nachgiebigen Elastomer oder aus Kunststoff, und aus einer Schraubenfeder 14, die zu einem endlosen Ring geformt ist und eine Vielzahl von schräg gestellten Windungen 16 aufweist, die in eine Nut des ring­ förmigen Dichtungsmaterials 12 eingelegt ist und deren Windungen an dem Dichtungsmaterial anliegen, so daß sie auf das Dichtungsmaterial in einer Belastungsrichtung L (siehe Fig. 5) eine Kraft ausüben. Die Schraubenfeder 14 kann aus verschiedenen Legierungen bestehen, wie beispielsweise rostfreiem Stahl, Inconel, Hastelloy, Elgiloy und anderen.

Wie am besten Fig. 5 veranschaulicht, erstreckt sich die Belastungsrichtung L etwa senkrecht zu der an die Mittelli­ nie C der Schraubenfedern angelegten Tangente T.

Die Wirkungsweise der eine Schraubenfeder enthaltenden Dichtungsanordnung 10 wird nachfolgend im einzelnen erläutert.

Wie oben angegeben, haben die bekannten Schraubenfedern, wie sie seit vielen Jahren hergestellt werden, eine typische Federcharakteristik, bei der die Federkraft proportional zur Auslenkung der Feder ist. Fig. 2 gibt die Charakteristik einer solchen, nicht näher dargestellten Feder in Form der Kraft-Auslenkungs-Kurve 20 wieder, die drei Abschnitte umfaßt, nämlich einen Anfangsabschnitt 22, einen Arbeits­ abschnitt 24 und einen Überlastabschnitt 26, von denen sich der Arbeitsabschnitt von einem ersten Punkt 30 bis zu einem zweiten Punkt 32 erstreckt.

Die Federn nach dem Stand der Technik folgen im Prinzip dem Hookeschen Gesetz, was bedeutet, daß die Kraft-Auslenkungs- Kurve 20 bekannter Federn allgemein eine proportionale Beziehung über die drei Abschnitte oder Bereiche 22, 24 und 26 wiedergibt.

Der Fig. 2 ist zu entnehmen, daß die bekannten Federn ge­ wöhnlich vorgespannt oder bis zu einem Punkt 36 ausgelenkt werden, der sich im Arbeitsabschnitt 24 der Kurve befindet. Jede Änderung im Maß der Auslenkung hat eine Änderung der Kraft zur Folge, die von den bekannten Federn ausgeübt wird, die proportional zur Änderung der Auslenkung ist.

Wie bereits vorstehend erwähnt wurde und wie es nachfolgend noch im einzelnen beschrieben wird, kann bei manchen Anwen­ dungen von Schraubenfedern und von mit solchen Federn verse­ henen Dichtungen die Kraft-Auslenkungs-Charakteristik der üblichen Schraubenfedern von erheblichem Nachteil sein.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, weist auch die Kraft-Auslen­ kungs-Kurve 38 einer nach der Erfindung ausgebildeten Schraubenfeder 14 drei Abschnitte auf, nämlich einen Anfangsabschnitt 40, einen Arbeitsabschnitt 42 und einen Überlastabschnitt 44. Der Anfangsabschnitt 40 der Kraft-Aus­ lenkungs-Kurve 38 ist bis zu einem Übergangspunkt 46 im wesentlichen linear. Von dieser Stelle an bleibt die von der Feder infolge ihrer Auslenkung ausgeübte Kraft im wesentli­ chen konstant, und zwar in einem Bereich der Auslenkung von etwa 10% bis etwa 30%, bis ein Überlastpunkt 48 erreicht wird, nach dessen Überschreiten ein bedeutender Zuwachs der Kraft eintritt.

Tatsächlich wurde gefunden, daß ein bestimmtes Verhältnis oder ein Kraftfaktor K (flat force factor) dazu benutzt werden kann, die "Nützlichkeit" einer spezifischen Feder zu bestimmten. Der Kraftfaktor ist wie folgt definiert:

Wenn die Feder im Arbeitsabschnitt 42 eine konstante Kraft besitzt, wie es Fig. 3 zeigt, ist der Kraftfaktor K gleich Null.

Es wurde festgestellt, daß eine Feder mit einem Kraftfaktor bis zu etwa 0,3, der in Fig. 3 durch die gestrichelte Li­ nie 52 veranschaulicht wird, von besonderem Nutzen sein kann.

Im Betrieb wird die nach der Erfindung ausgebildete Schrau­ benfeder 14 zunächst durch eine spezifische Auslenkung vorge­ spannt, wie sie durch den Punkt 56 im Arbeitsabschnitt 42 der Kurve 38 in Fig. 3 veranschaulicht ist. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß eine Änderung in der Auslenkung der Feder, wie sie bei den noch zu beschreibenden Beispielen eintreten mag, nicht die von der Feder ausgeübte Kraft beeinflußt. Da dann die Dichtkraft konstant bleibt, wird zwischen zusammen­ passenden Teilen, die in Fig. 3 nicht dargestellt sind, eine gute Abdichtung erzielt trotz Dimensionsänderungen der zusammenpassenden Teile, die beispielsweise durch Abnutzung, Exzentrizitäten, Temperaturänderungen und Druckänderungen verursacht sein können.

Fig. 4 zeigt einen Abschnitt einer Schraubenfeder 14, deren einzelne Windungen 16 je einen hinteren Abschnitt 60 und einen vorderen Abschnitt 62 aufweisen, von denen der hintere Abschnitt 60 mit der Mittellinie C einen hinteren Winkel B und der vordere Abschnitt 62 mit der Mittellinie C einen vorderen Winkel F bildet.

Es wurde festgestellt, daß eine charakteristische Kraft-Aus­ lenkungs-Kurve, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, erzielt werden kann, wenn der hintere Winkel größer als etwa 1° und kleiner als etwa 25° ist, so daß eine gleichbleibende Auslen­ kung der Feder in der Belastungsrichtung L eintritt, und wenn der vordere Winkel F kleiner ist als etwa 30°.

Die Schraubenfeder kann aus Windungen aus Draht 66 bestehen, die einen ellipti­ schen Querschnitt 68 haben, wie es Fig. 4b zeigt, oder aber einen kreisförmigen Querschnitt 70, wie es Fig. 4c zeigt. Der Windungsquerschnitt wird umso kreisförmiger, je kleiner die vorderen und hinteren Winkel F bzw. B sind.

Es ist ohne weiteres erkennbar, daß die Dimensionen von nach der Erfindung ausgebildeten Schraubenfedern in erheblichem Maße voneinander abweichen können, je nach den Forderungen bezüglich Belastbarkeit sowie Größe und Höhe des zur Unter­ bringung der Feder zur Verfügung stehenden Raumes. Die erforderlichen Dimensionen können ohne übermäßige Versuche bestimmt werden. Beispielsweise kann die Belastung, wie sie in Fig. 3 durch den Punkt 54 wiedergegeben wird, im Bereich zwischen 0,2 und 50 N liegen. Die Höhe 74 der Feder kann zwischen etwa 0,6 mm und etwa 25 mm betragen. Der Draht 66 kann unterschiedliche Querschnitte haben, wie beispielsweise einen kreisförmigen Querschnitt 66a, einen ovalen Querschnitt 66b, einen elliptischen Querschnitt 66c, einen rechteckigen Querschnitt 66d oder auch einen quadrati­ schen Querschnitt 66e, je nach der gewünschten Belastungs- und Auslenkungs-Charakteristik.

Drähte mit kreisförmigem Querschnitt haben typische Durch­ messer zwischen etwa 0,08 und 2,0 mm. Der Windungsabstand 78 beträgt gewöhnlich etwa 70% des Drahtdurchmessers.

Es ist zu beachten, daß der Arbeitsabschnitt 42 der in Fig. 3 dargestellten Kurve 38 umso länger ist, je größer der Abstand 78 zwischen den Windungen der Feder und demgemäß je größer die mögliche Auslenkung der Schraubenfeder ist.

Ebenso ist zu beachten, daß die von der Schraubenfeder 14 in der Belastungsrichtung L ausgeübte Kraft umso ungleichmäßiger ist, je größer der Abstand zwischen den Federwindungen ist.

Wenn die Schraubenfeder 14 einen geschlossenen Ring bildet, wie es in den Fig. 1 und 5 dargestellt ist, beeinträchtigt noch ein anderer Parameter den nutzbaren Arbeitsabschnitt, in dem die Feder eine konstante Kraft hat und der als Ar­ beitsabschnitt 42 in Fig. 3 dargestellt ist. Dieser Parame­ ter ist das Verhältnis des Innendurchmessers 80 des Schrau­ benfederringes 14 zur Windungshöhe 74, wobei die Windungshö­ he 74 im unbelasteten Zustand des Schraubenfederringes 14 gemessen wird (siehe Fig. 4a und 5). Es wurde festgestellt, daß die Länge des Abschnittes konstanter Kraft der Feder, wie er als Arbeitsabschnitt 42 zwischen den Punkten 46 und 48 in Fig. 3 dargestellt ist, sich in dem Maße vermindert, wie das Biegungsverhältnis abnimmt. Daher sind Federn vorzu­ ziehen, bei denen das Verhältnis des Innendurchmessers 80 zur Höhe 74 der unbelasteten Feder größer ist als etwa 15.

In Fig. 5 ist die Schraubenfeder 14 im belasteten Zustand dargestellt. Wenn die Windungen 16 einander berühren, wie es an der Stelle 84 des Innendurchmessers 80 dargestellt ist, ist das Ende des Arbeitsabschnittes der Schraubenfeder 14 an dessen Überlastpunkt 48 erreicht, wie es Fig. 3 zeigt, worauf die Federkraft bei weiterer Auslenkung schnell zu­ nimmt.

Es ist verständlich, daß die Anzahl an unterschiedlichen Konfigurationen von Federn, die nach der Erfindung herge­ stellt werden, in sehr hohem Maße im Bereich der Parameter variieren kann, welche die Kraft-Auslenkungs-Kurve 38 der Schraubenfeder 14 beeinflussen.

Trotzdem ist als spezielles Beispiel in Fig. 6 die Kraft- Auslenkungs-Kurve 90 einer speziellen Schraubenfeder 14 dargestellt, welche die folgenden Parameter aufweist und deren Kraft-Auslenkungs-Kurve einen im wesentlichen flachen Abschnitt zwischen den Punkten 92 und 94 besitzt, in welchem Bereich die Federkraft um höchstens 15% zunimmt, obwohl die Auslenkung der Schraubenfeder von etwa 4% auf etwa 38% der Windungshöhe in der Belastungsrichtung L zunimmt. Eine Analyse der Kraft-Auslenkungs-Kurve nach Fig. 6 bezüglich des oben erläuterten Kraftfaktors K ergibt

Eine typische Vorspannung für die durch die Kraft-Auslen­ kungs-Kurve 90 veranschaulichte Feder liegt etwa beim Punkt 96, der etwa 1,2 N/cm entspricht.

Das spezielle Ausführungsbeispiel der Schraubenfeder 14 hatte einen hinteren Winkel B von etwa 4°, einen vorderen Winkel F von etwa 21° und einen Abstand 78 zwischen den Windungen von etwa 0,2 mm.

Eine Ausführungsform der Schraubenfeder ist in Fig. 7 in Form einer geradlinigen Schraubenfeder 104 dargestellt, die eine Vielzahl von Windungen 106 aufweist, die einen Abstand voneinander haben und unter einem vorgebenen spitzen Winkel zu einer Mittellinie C1 angeordnet sind, damit die Schrau­ benfeder 104 in der Belastungsrichtung L1, die etwa senk­ recht zur Mittellinie C1 steht, in einem vorgegebenen Be­ reich der Auslenkung, wie er in Fig. 3 dargestellt ist, eine Kraft ausübt. Diese geradlinige Schraubenfeder 104 ist zur Ausübung einer gleichmäßigen Kraft zwischen zwei unebenen und/oder nicht parallelen Flächen 108, 110 nützlich, siehe Fig. 7, wie sie bei der Abdichtung von Ofentüren u. dgl. angetroffen werden können, wo die Oberflächen einer Verfor­ mung durch Erhitzen der Ofentür unterworfen sind oder sich Ausrichtfehler infolge grober Behandlung ergeben.

Die in Fig. 8 dargestellte Dichtungsanordnung mit Schrauben­ feder 14 dient zur Abdichtung einer rotierenden Welle 114 gegenüber einem Gehäuse 116. Die Bewegung der Welle 114 kann rotierend sein, wie durch den Pfeil 118 angedeutet, oder aber auch hin- und hergehend, wie durch den Pfeil 120 ange­ deutet. Fig. 8 läßt leicht erkennen, daß bei der Bewegung der Welle 114, wie sie durch den Pfeil 120 angezeigt wird, der Abstand 124 zwischen der Welle 114 und dem Gehäuse 116 variieren kann, und zwar wegen kleiner Schwankungen im Durchmesser sowie Exzentrizitäten der Welle 114, wodurch die Auslenkung der Schraubenfeder 114 innerhalb des Dichtungs­ ringes 110 Änderungen unterliegt. Weiterhin kann die Erwär­ mung der Welle sowie auch die Abnutzung der Welle diesen Abstand beeinflussen. Da jedoch die Dichtungsanordnung 10 mit der Schraubenfeder 14 nach der Erfindung ausgebildet ist und eine Kraft-Auslenkungs-Kurve aufweist, wie sie in Fig. 3 veranschaulicht ist, haben solche Dimensionsänderungen keine nennenswerte Änderung der Kraft zur Folge, die von der Dichtungsanordnung auf das Gehäuse 116 und die Welle 114 ausgeübt wird, so daß eine einwandfreie Abdichtung gewähr­ leistet bleibt.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, nämlich eine Dichtungsanordnung 126, die aus Dichtungsmate­ rial 128 in Form eines Ringes, beispielsweise aus weichem Kunststoff, hartem Kunststoff oder Metall, sowie einer Schraubenfeder 130 mit einer Vielzahl von Windungen besteht, die den gleichen Aufbau hat wie die in den Fig. 1 und 8 dargestellte Schraubenfeder 14. Außerdem umfaßt die Dich­ tung 126 einen Federträger 132, der beispielsweise aus einem Federwerkstoff bestehen kann, um der Dichtungsanordnung 126 eine erhöhte Federkraft zu verleihen. Dies bedeutet, daß der Träger 132 in solcher Weise und aus einem solchen Material hergestellt sein kann, daß er selbst eine Federkraft er­ zeugt, daß jedoch die Kombination des Trägers 132 und der Schraubenfeder 130 in einer Kraft-Auslenkungs-Charakteristik resultiert, wie sie Fig. 3 zeigt, jedoch mit erhöhter Kraft. Die Federanordnung 126 hat die gleichen Eigenschaften bezüg­ lich des Dichtvermögens zwischen Welle 114 und Gehäuse 116, wie sie in Verbindung mit der Schraubenfeder 114 anhand Fig. 8 erläutert wurden.

Fig. 10 zeigt eine weitere Anwendung einer Schraubenfeder 134 nach der Erfindung, die eine Ringform hat und für eine Zug-Druck-Anordnung geeignet ist, welche eine Stange 136 und ein Gehäuse 138 umfaßt. Die Schraubenfeder 134 weist eine Kraft-Auslenkungs-Charakteristik auf, wie sie durch Fig. 3 veranschaulicht wird, und liefert die gleiche Kraft in der Belastungsrichtung 140, wenn die Stange in Richtung des Pfeiles 142 bewegt wird. Die Schraubenfeder 134 befindet sich in einer Nut 146 des Gehäuses 138 und greift außerdem in eine Nut 148 der Stange 136 ein.

Wenn im Betrieb die Stange in Richtung des Pfeiles 142 bewegt wird, um einen nicht näher dargestellten Mechanismus zu betätigen, wirkt zwischen der Stange 136 und dem Gehäu­ se 138 in der Belastungsrichtung 140 eine im wesentlichen konstante Kraft.

Eine weitere Anwendung einer Schraubenfeder 154 nach der Erfindung ist in Fig. 11 dargestellt, bei der die Schrauben­ feder 144 in Verbindung mit einem L-förmigen Dichtungsmate­ rial 156 dazu benutzt wird, eine Abdichtung zwischen den Flächen 160 und 162 herzustellen.

Es versteht sich, daß die Flächen 160, 162 sowohl eben als auch gekrümmt sein können, je nach der speziellen Anwendung, und daß die Schraubenfeder 154 in der oben erläuterten Weise eine konstante Kraft erzeugt, ungeachtet von Variationen der Federauslenkung infolge von Änderungen in den Toleranzen der Flächen 160, 162, infolge von Parallelitätsfehlern zwischen den Flächen 160, 162 sowie infolge all der anderen Parameter einschließlich Temperatur, Druck und Abnutzung, welche den Abstand 166 zwischen den Flächen 160 und 162 beeinflussen.

Claims (5)

1. Ringförmig geschlossene Schraubenfeder, deren Windungen im Abstand voneinander angeordnet sind, wobei jede Windung (16) in einem vorgegebenen spitzen Winkel zur ringförmig verlaufenden Mittellinie (C) der Schraubenfeder (14) angeordnet ist, und die Schrauben­ feder in einer radialen Belastungsrichtung (L), die sich im wesentlichen senkrecht zu einer an die Mittel­ linie (C) der Schraubenfeder (14) angelegten Tangente (T) erstreckt, in einem vorgegebenen Auslenkungsbereich (42), der etwa 10% bis 30% der in Belastungsrichtung (L) gemessenen Höhe der Schraubenfeder beträgt, eine im we­ sentlichen konstante Auslenkungs-Kraftcharakteristik hat, und jede Windung einen hinteren Abschnitt (60) und einen vorderen Abschnitt (62) aufweist, von welchen Ab­ schnitten der hintere mit der Belastungsrichtung (L) einen hinteren Winkel (B) und der vordere einen vorde­ ren Winkel (F) einschließt, von denen der vordere Win­ kel (F) größer ist als der hintere Winkel (B), dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Winkel (B) größer ist als 1° und kleiner ist als 25° und der vorde­ re Winkel (F) kleiner ist als 30°.

2. Schraubenfeder nach Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen (16) aus Draht (66b) mit elliptischem Querschnitt gewickelt sind und einen zur Mittellinie (C) der Schenkelfeder zentrischen, elliptischen Quer­ schnitt (68) aufweisen.

3. Dichtungsanordnung, bestehend aus Dichtungsmaterial und einer mit ihren Windungen an dem Dichtungsmaterial an­ liegenden und darauf in der Belastungsrichtung eine Kraft ausübenden Schraubenfeder, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schraubenfeder (14) gemäß den Merkmalen eines oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 2 ausgebildet ist.

4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Dichtungsmaterial (12) elastisch ist.

5. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schraubenfeder (14) in eine Nut des Dichtungsmaterials (12) eingelegt ist.