DE3631233A1 - Dynamically stressed helical tension spring - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine dynamisch beanspruchte Schrau benzugfeder gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a dynamically stressed screw gas spring according to the preamble of the main claim.
Auf der Außenfläche einer derartigen im Automobilbau verwendeten Schraubenzugfeder, ist zur Dämpfung der Schwingungen einzelner Federwindungen, insbesondere der Federwindungen im Bereich eines auf der Innenseite der Feder verschwenkbar angelenkten Zughakens, ein Gummiformschlauch aufgezogen, wodurch die bei dyna mischer Beanspruchung auftretenden Scheuerbewegungen in den Kraftweiterleitungspunkten zwischen dem Zughaken und den Federwindungen im Anlenkbereich auf ein Minimum reduziert werden, so daß eine Kerbbildung an den Feder windungen verhindert wird.On the outer surface of such a car used tension spring is used to dampen the Vibrations of individual spring turns, in particular the spring turns in the area of one on the inside the spring pivotally articulated pull hook Rubber molded hose pulled up, which means that at dyna scrubbing movements in the force transmission points between the tow hook and the spring turns in the articulation area to a minimum be reduced so that a notch on the spring is prevented.
Da jedoch ein Gummiwerkstoff einer gewissen Alterung unterliegt, ist es nach einer längeren Betriebszeit unter relativ ungünstigen Einsatzbedingungen nicht auszu schließen, daß der Gummiformschlauch infolge eines alte rungsbedingten Elastizitätsverlustes auf der Federaußen fläche verrutschen kann, so daß dann unter Umständen ein Federende freiliegt und die Federwindungen im Anlenkbe reich den kerbbildungsfördernden Schwingbewegungen ausge setzt sind.However, since a rubber material has a certain aging subject to change after a long period of operation relatively unfavorable operating conditions conclude that the rubber molded hose due to an old loss of elasticity due to the outer spring surface can slip, so that then under certain circumstances The spring end is exposed and the spring turns in the linkage suffices the vibrations that promote notch formation sets are.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schraubenzugfeder der im Oberbegriff des Hauptanspruches beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß auch nach einer längeren Einsatzdauer unter ungünstigen Bedingungen keinerlei Kerbbildung an den Federwindungen im Anlenk bereich eines Kraftübertragungselementes zu erwarten ist.The invention is therefore based on the object Coil spring in the preamble of the main claim described type to improve that even after a longer service life under unfavorable conditions no notch formation on the spring turns in the linkage expected range of a power transmission element is.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Hauptanspruches gelöst.The object is achieved by the features of characterizing part of the main claim solved.
Dadurch, daß zwischen dem Kraftübertragungselement und der Federinnenseite noch ein Verbindungselement angeordnet ist, ist eine Berührung der Federwindungen mit dem Kraft übertragungselement generell ausgeschlossen, so daß es zu keinem Zeitpunkt zu einer Scheuerbewegung zwischen den tragenden Federwindungen und dem Kraftübertragungs element und somit zur Kerbbildung an den Federwindungen kommen kann.The fact that between the power transmission element and a connecting element is arranged on the inside of the spring is a contact of the spring coils with the force Transmission element generally excluded, so that it at no time to a scrubbing movement between the load-bearing spring windings and the power transmission element and thus for notching the spring coils can come.
Besteht das Verbindungselement aus einem Werkstoff, der sich unter Belastung an die Federgeometrie anpaßt, treten im Verbindungselement selbst keine es stark belastenden Spannungsspitzen auf. Gleichzeitig wird der kritische Bereich der Feder, nämlich im Übergang von den tragenden zu den federnden Windungen optimal unterstützt. The connecting element consists of a material that is adapts to the spring geometry under load, occur in Fastener itself does not make it extremely stressful Voltage peaks. At the same time, the critical Area of the spring, namely in the transition from the load-bearing optimally supported to the springy turns.
Dadurch, daß das Kraftübertragungselement verschwenkbar im Federende angelenkt ist, ist auch gewährleistet, daß sowohl das Verbindungselement als auch das Kraftüber tragungselement im Anlenkpunkt nicht durch auftretende Biegemomente, hervorgerufen durch Kräfte, deren Wirkungslinien nicht entlang der Federlängsachse verlaufen, beschädigt werden kann.In that the power transmission element is pivotable is articulated in the spring end, it is also ensured that both the connecting element and the power transmission support element in the articulation point not by occurring Bending moments caused by forces whose lines of action are not run along the longitudinal axis of the spring, can be damaged.
Die Verwendung eines in die Federwindungen einschraub baren Gewindekörpers als Verbindungselement stellt eine besonders einfach zu montierende und somit kostengünstige Lösung dar, wobei ein Verdrehen des Gewindekörpers während des Einsatzes der Schraubenfeder durch eine auf dessen Oberseite eingebrachte Nut, in die das Ende des Federdrahtes eingebogen wird, auf einfache Art und Weise verhindert wird.Use a screw in the spring coils baren threaded body as a connecting element represents a particularly easy to install and therefore inexpensive Solution, whereby a twisting of the threaded body during the use of the coil spring by a groove on the top, into which the end of the spring wire is bent in a simple way and Way is prevented.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the invention are the other subclaims.
In der Zeichnung sind anhand der Fig. 1 bis 4 vier Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes in einer teilweise quergeschnittenen Darstellung aufgezeigt, wo bei in allen vier Figuren der Einfachheit halber immer nur ein Ende einer Schraubenzugfeder dargestellt ist.In the drawing, four exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in a partially cross-sectional representation with reference to FIGS. 1 to 4, where only one end of a helical tension spring is shown in all four figures for the sake of simplicity.
Fig. 1 zeigt ein sich verjüngendes Ende einer Schrauben zugfeder 1 auf deren Innenseite 2 als Kraftübertragungs element ein Zughaken 3 mit Kreisquerschnitt angelenkt ist. Der Zughaken 3 weist an seinem innerhalb der Feder 1 ange ordneten Ende einen Anlaufbund 4 auf, gegen den ein als Ringkörper 5 ausgebildetes Verbindungselement mit seiner planen Unterseite 6 abgestützt ist. Der Ringkörper 5 um schließt den Zughaken 3 nahezu spielfrei und besitzt eine ballige Mantelfläche 7, die an den Stellen 8 an den Federwindungen 9 zur Anlage kommt. Der Ringkörper 5 selbst besteht aus einem Kunststoff, der so nachgiebig ist, daß er unter Belastung nicht nur linienförmig an den einzelnen Federwindungen anliegt, sondern sich den Windungen geringfügig anpaßt, wodurch zu große Spannungs spitzen vermieden werden und außerdem eine optimale Unterstützung der einzelnen Windungen, vor allem im Übergang von den tragenden zu den federnden Windungen gegeben ist. Anstelle des Anlaufbundes 4 ist es auch möglich, das Ende des Zughakens 3 verstärkt auszubilden und an dieser Stelle eine über den Zughaken gestreifte Ringscheibe abzustützen, die dann als Auflager für den Ringkörper 5 dient. Durch die ballige Mantelfläche 7 ist der Zughaken 3 um einen Anlenkpunkt 10 nach allen Seiten verschwenkbar, wobei infolge der Symmetrie der gesamten Anordnung der Anlenkpunkt 10 genau auf der Längsachse 11 der Feder 1 liegt. Fig. 1 shows a tapered end of a helical tension spring 1 on the inside 2 as a power transmission element a draw hook 3 is articulated with a circular cross section. The pull hook 3 has at its end arranged within the spring 1 a thrust collar 4 , against which a connecting element designed as an annular body 5 is supported with its flat underside 6 . The ring body 5 closes the draw hook 3 almost without play and has a spherical lateral surface 7 , which comes into contact with the spring coils 9 at points 8 . The ring body 5 itself consists of a plastic which is so flexible that it not only lies linearly against the individual spring windings under load, but also adapts itself slightly to the windings, thereby avoiding excessive voltage peaks and also providing optimal support for the individual windings, especially in the transition from the load-bearing to the springy turns. Instead of the thrust collar 4 , it is also possible to provide the end of the pulling hook 3 with greater strength and to support an annular disk which is slipped over the pulling hook at this point and which then serves as a support for the ring body 5 . By the crowned lateral surface 7 of the tow hook 3 is pivoted about a pivot point 10 on all sides, wherein the pivot point 10 is due to the symmetry of the entire assembly exactly on the longitudinal axis 11 of the spring. 1
Der Ringkörper 5 kann auch als Halbkugel ausgebildet sein, die eine sich senkrecht zu ihrer Grundfläche erstreckende Ausnehmung aufweist, deren Längsachse dann natürlich zur Erhal tung der Symmetrie durch den Mittelpunkt der Halbkugelgrundfläche führen muß.The ring body 5 can also be designed as a hemisphere, which has a recess extending perpendicular to its base surface, the longitudinal axis of which must then naturally lead to the maintenance of symmetry through the center of the hemisphere base surface.
Die Montage erfolgt derart, daß zunächst der Ringkörper 5 über den Zughaken 3 bis an den Anlaufbund 4 geschoben wird, und anschließend die Feder 1 an ihrem Ende in der in Fig. 1 gezeigten sich verjüngenden Weise um dem Ringkörper 5 gewickelt wird. The assembly is carried out in such a way that the ring body 5 is first pushed over the pulling hook 3 to the thrust collar 4 , and then the spring 1 is wound around the ring body 5 at its end in the tapering manner shown in FIG .
Damit der Ringkörper 5 problemlos über den Zughaken 3 ge schoben werden kann muß letzterer im Anlenkbereich ober halb des Anlaufbundes 4 mit einer größeren Querschnitts fläche ausgebildet sein, als in dem außerhalb der Feder 1 liegenden Bereich. Der Zughaken 3 ist daher im Anlenkbe reich oberhalb des Anlaufbundes 4 geringfügig konisch aus gebildet. Es ist ebenso denkbar, den Zughaken 3 in dem besagten Bereich zylindrisch mit im Vergleich zu dem außer halb der Feder liegenden Bereich vergrößerter Querschnitts fläche auszugestalten.So that the annular body 5 can be easily pushed over the pulling hook 3 , the latter must be formed in the articulation area above half of the collar 4 with a larger cross-sectional area than in the area outside the spring 1 . The pull hook 3 is therefore formed in the Anlenkbe rich above the thrust collar 4 slightly conical. It is also conceivable to design the pull hook 3 in the said area cylindrical with an enlarged cross-sectional area compared to the area outside the spring.
Um die Reibung beim Verschwenken des Zughakens 3 noch zusätzlich zu vermindern, ist es in weiterer Ausge staltung der Erfindung ebenso möglich, die Mantel fläche 7 des Ringkörpers 5 mit einer Gleitschicht zu versehen.In order to additionally reduce the friction when pivoting the pulling hook 3 , in a further embodiment of the invention it is also possible to provide the outer surface 7 of the ring body 5 with a sliding layer.
Eine zylindrische Schraubenzugfeder 1′ ist bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel verwendbar. Als Verbindungselement wird hierbei ein Gewindekörper 5′, der auch aus einem Kunststoff besteht, in die Windungen 9′ des Federendes eingeschraubt. Der Gewindekörper 5′ selbst weist an seiner der Federmitte zugewandten Seite 12 eine gelenkpfannenartige Vertiefung 13 auf, die be züglich der Federlängsachse 11 symmetrisch angeordnet ist. Die Vertiefung 13 geht in eine konische Aus nehmung 14 über, die sich in Richtung Federende aufweitet.A cylindrical coil spring 1 'can be used in the embodiment shown in Fig. 2. As a connecting element, a threaded body 5 ', which also consists of a plastic, is screwed into the windings 9 ' of the spring end. The threaded body 5 'itself has on its side 12 facing the spring center on a socket-like depression 13 which is arranged symmetrically with respect to the spring longitudinal axis 11 . The recess 13 merges into a conical recess 14 , which widens in the direction of the spring end.
Die konische Ausnehmung 14 selbst verläuft ebenfalls symmetrisch zur Federlängsachse 11. Durch diese Ausneh mung 14 ist ein als Zughaken 3′ mit Kreisquerschnitt aus gebildetes Kraftübertragungselement hindurchgesteckt, wobei die Ausnehmung 14 so dimensioniert ist, daß ihr Durchmesser im Übergang zu der gelenkpfannenartigen Ver tiefung 13 nahezu dem des Zughakens 3′ an dieser Stelle entspricht. An seinem aus dem Gewindekörper 5′ in Rich tung Federmitte herausragenden Ende ist der Zughaken 3′ mit einer Einschnürung 15 versehen, in welcher ein ebenfalls symmetrisch zur Federlängsachse 11 ausge bildeter Haltekörper 16 befestigt ist, der eine ge lenkkopfartige Oberseite 17 aufweist, die eine mit der Vertiefung 13 korrespondierende Form besitzt. Im Belastungsfall wird der Gewindekörper 5′ an dem mit dem Zughaken 3′ verbundenen Haltekörper 16 abge stützt, und zwar über die durch die Vertiefung 13 und die Haltekörperoberseite 17 geschaffene Gelenkverbin dung, die darüber hinaus in Verbindung mit der Ausneh mung 14 ermöglicht, daß der Zughaken 3′, auch unter Be lastung,nach allen Seiten verschwenkt werden kann.The conical recess 14 itself likewise runs symmetrically to the spring longitudinal axis 11 . Through this Ausneh mung 14 is a pulling hook 3 'with a circular cross-section formed from the force transmission element inserted, the recess 14 is dimensioned so that its diameter in transition to the joint socket-like recess 13 corresponds almost to that of the pulling hook 3 ' at this point. At its end protruding from the threaded body 5 'in the direction of the spring center, the pulling hook 3 ' is provided with a constriction 15 in which a holding body 16, which is also symmetrical to the longitudinal axis 11 of the spring, is fastened and has a steering head-like upper side 17 , which has a the recess 13 has a corresponding shape. In the event of a load, the threaded body 5 'is supported on the holding body 16 connected to the pulling hook 3 ', specifically via the joint 17 created by the recess 13 and the holding body upper side 17 , which, in addition, enables the extension 14 in conjunction with the recess Towing hook 3 ', also under loading, can be pivoted to all sides.
Um die Reibung zwischen den beiden Gelenkpartnern 13 und 17 noch zu verringern, ist es ferner möglich, die Ober fläche der Vertiefung 13 oder die der Oberseite 17 des Haltekörpers 16 oder beide Gleitflächen mit einer rei bungsmindernden Gleitschicht zu versehen.In order to reduce the friction between the two joint partners 13 and 17 even further, it is also possible to provide the upper surface of the recess 13 or the top 17 of the holding body 16 or both sliding surfaces with a friction-reducing sliding layer.
Montiert wird die Feder 1′ so, daß zuerst der Zughaken 3′ mit seinem geraden Ende durch den Gewindekörper 5′ hin durchgesteckt und anschließend der Haltekörper 16 in die am Ende angeordnete Einschnürung 15 eingedrückt wird. Zuletzt erfolgt das Einschrauben des Gewindekörpers 5′ mit dem Zughaken 3′ in das Federende, wobei auf der der Federmitte abgewandten Seite des Gewindekörpers 5′ eine Quernut 23 eingebracht ist, in die das Windungsende 24 der Feder 1′ zur Sicherung des Gewindekörpers 5′ gegen Verdrehen eingebogen ist. The spring 1 'is mounted so that first the pulling hook 3 ' is pushed through with its straight end through the threaded body 5 'and then the holding body 16 is pressed into the constriction 15 arranged at the end. Finally, the threaded body 5 'is screwed in with the pulling hook 3 ' into the spring end, a transverse groove 23 'being introduced into the side of the threaded body 5 ' facing away from the spring center, into which the winding end 24 of the spring 1 'to secure the threaded body 5 ' against Twisting is bent.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem in die Windungen 9′ am Ende einer zylindrischen Schraubenzug feder 1′ ebenfalls ein Gewindekörper 5′′ eingeschraubt ist. Auch dieser Gewindekörper 5′′ weist an seiner feder mittigen Seite 18 eine zur Federlängsachse 11 symmetrisch angeordnete gelenkpfannenartige Vertiefung 19 auf. An diese Vertiefung 19 schließt sich eine Bohrung 20 an, deren Längsachse mit der Längsachse 11 der Feder 1′ zusammenfällt. Fig. 3 shows an embodiment in which in the windings 9 'at the end of a cylindrical screw spring 1 ' also a threaded body 5 '' is screwed. This threaded body 5 '' has on its spring center side 18 on a symmetrical to the spring longitudinal axis 11 arranged socket-like recess 19 . At this recess 19 is followed by a bore 20 , the longitudinal axis of which coincides with the longitudinal axis 11 of the spring 1 '.
Die Bohrung 20 ist so dimensioniert, daß sie das Kraft übertragungselement, welches in diesem Beispiel als ein teiliger Zugstab 3′′ ausgebildet ist, mit Spiel umgibt. Das federmittige Ende des Zugstabes 3′′ ist halbkugel förmig aufgeweitet, wobei im Belastungsfall der Gewinde körper 5′′ mit seiner gelenkpfannenartigen Vertiefung 19 auf der Oberseite 21 der Halbkugel 22 des Zugstabes 3′′ abgestützt ist. Auch hier gestattet die Ausgestaltung der Gelenkverbindung und die Dimensionierung der Boh rung 20, daß der Zugstab 3′′ auch unter Belastung nach allen Seiten verschwenkt werden kann.The bore 20 is dimensioned so that it surrounds the force transmission element, which is formed in this example as a partial tie rod 3 '' with play. The spring-centered end of the tension rod 3 '' is expanded in a hemisphere, with the threaded body 5 '' being supported with its socket-like recess 19 on the top 21 of the hemisphere 22 of the tension rod 3 '' in the event of loading. Here, too, the design of the articulation and the dimensioning of the drilling 20 allows the tension rod 3 '' to be pivoted to all sides even under load.
Die Montage bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt der art, daß zunächst der Zugstab 3′′ von der Seite 18 her in den Gewindekörper 5′′ eingedrückt und letzterer 5′′ an schließend in die Feder 1′ eingeschraubt wird. Die Boh rung 20 ist dabei mit Längsrippen (in Fig. 3 nicht sicht bar) aus einem elastischen Werkstoff versehen, die an dem Zugstab 3′′ anliegen und dadurch sein Durchfallen durch den Gewindekörper 5′′ in das Federinnere im unbelasteten Zu stand verhindern. Ein Durchfallen des Zugstabes 3′′ kann auch durch ein Sicherungsring der außerhalb der Feder 1′ am Zugstab 3′′ gehalten ist,verhindert werden. Die Siche rung des Gewindekörpers 5′′ gegen Verdrehen erfolgt genau wie bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel (Quernut 23, eingebogenes Windungsende 24).The assembly in this embodiment is such that first the tie rod 3 '' from the side 18 in the threaded body 5 '' pressed and the latter 5 ' ' is then screwed into the spring 1 '. The Boh tion 20 is provided with longitudinal ribs (in Fig. 3 not visible bar) made of an elastic material which abut the tie rod 3 '' and thereby prevent it from falling through the threaded body 5 '' in the spring interior in the unloaded state. A failure of the tension rod 3 '' can also be prevented by a locking ring which is held outside the spring 1 'on the tension rod 3 ''. The hedging tion of the threaded body 5 '' against rotation takes place exactly as in the embodiment shown in Fig. 2 (transverse groove 23 , bent end 24 of the winding).
Zur Reibungsminderung können auch hier die Gelenkflächen mit einer entsprechenden Gleitschicht versehen werden.The articular surfaces can also be used to reduce friction be provided with an appropriate sliding layer.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der ein Zug haken 3′′′ verwendet wird, der an seinem federmittigen Ende halbkugelförmig aufgeweitet ist, der also ebenfalls mit dem Haltekörper (Halbkugel 22) ein einstückiges Bau teil bildet. Als Verbindungselement ist hier der auch im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 benutzte Gewindekörper 5, vorgesehen, wobei dieser vor dem Einschrauben in die Feder 1′ zuerst bis zur Anlage an die Halbkugel 22 über den Zughaken 3′′′ geschoben wird. Fig. 4 shows an embodiment in which a train hook 3 '''is used, which is expanded at its spring-centered end hemispherical, which also forms a one-piece construction with the holding body (hemisphere 22 ). The threaded element 5 also used in the exemplary embodiment according to FIG. 2 is provided as the connecting element, this being pushed before screwing into the spring 1 'first until it touches the hemisphere 22 via the pulling hook 3 '''.
Claims (25)
- - an mindestens einem Ende der Feder ist auf deren Innenseite ein aus ihr herausragendes Kraftübertragungselement angelenkt,
- - das Kraftübertragungselement ist um einen auf der Längsachse der Feder liegenden Anlenkpunkt verschwenkbar,
- - in Höhe des Anlenkbereiches des Kraftübertragungselementes ist an der Feder ein an dieser axial abgestütztes, die Kerbbildung an der Federinnenseite verhinderndes Verbindungselement angeordnet, welches die Form eines Ringkörpers aufweist,
- a force transmission element protruding from it is articulated on at least one end of the spring,
- the force transmission element can be pivoted about an articulation point lying on the longitudinal axis of the spring,
- at the level of the articulation region of the force transmission element, a connection element which is axially supported on the spring and prevents the notch formation on the inside of the spring and is in the form of an annular body is arranged on the spring,
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8330 | Complete disclaimer |