DE3641108A1 - Federelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Federelement, welches zur Aufnahme linearer Kräfte auf Druck oder Zug geeignet ist. Für diesen Zweck werden allgemein üblich zylindrische Schraubenfedern aus Federstahldraht mit unterschiedlicher Drahtstärke und Steigung verwendet.

Bei diesen bekannten zylindrischen Schraubenfedern ist es ein Nachteil, daß zur Erreichung einer bestimmten Federkraft oder eines bestimmten Federweges relativ viel Raum benötigt wird, weil der Zylinderinnenraum als meist ungenutzter Hohlraum besteht.

Der für die Federkraft erforderliche Materialquerschnitt liegt nur in der Randzone und die Federverbindungsgestaltung mit den angreifenden Kräften ist auf den Federdraht eingeschränkt, der hier besonders bei Zugfedern eine Schwachstelle ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Federelement anzugeben, welches bei vergleichsweise hohem Federweg und hoher Federkraft kleine Abmessungen hat und für die Federverbindung die durch den Feder­ draht gegebenen Einschränkungen nicht gegeben sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht im Rahmen der Erfindung das Federelement aus mehreren nacheinander folgenden aus Flach­ material geformten, zusammenhängenden, winkel- oder u-förmigen Kantungen, deren Öffnungen in entgegengesetzte Richtungen weisen.

In Ausgestaltung der Erfindung ist die Biegeform der einzelnen Federschenkel, welche durch die Kantungen eines Flachmaterial­ streifens gebildet werden, entsprechend der Anforderung als Zug- oder Druckfeder ausgelegt.

Die in der Draufsicht gesehene Fläche des einzelnen Feder­ schenkels, welcher über die Kantung mit dem nächsten Feder­ schenkel zusammenhängend verbunden ist, kann dem Zweck ent­ sprechend gestaltet sein.

Eine bevorzugte Ausführung ist dabei ein Rechteck, dessen Kanten abgeschrägt oder abgerundet sind.

Zur Erreichung eines gewünschten Biegeverhaltens können in den Schenkelflächen Ausstanzungen angebracht sein.

Ebenso kann im Zentrum der Federschenkel ein Loch zur Aufnahme einer Führungsstange angebracht sein, welche besonders bei einer längeren Druckfeder ein Ausknicken verhindert.

Weitere vorteilhafte Möglichkeiten sind beim Federelement nach der Erfindung in der Gestaltung der Federenden, welche das Federelement mit den angreifenden Kräften verbindet, gegeben.

Das Federflachmaterial kann bei einer Zugfeder an den Enden umgelegt und mit einem Loch versehen sein. Ebenso können bei einer Druckfeder im angelegten Endschenkel Befestigungs-, Zentrierungs- oder Verdrehsicherungseinrichtungen ausgebildet sein.

Weitere technische Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend am Ausführungsbeispiel einer Motorventildruckfeder und einer Zugfeder anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1: eine Verbrennungsmotorventildruckfeder im Senkrecht­ schnitt in einer Seitenansicht,

Fig. 2: die Ventildruckfeder in der Draufsicht,

Fig. 3: eine Zugfeder in Seitenansicht in der Kantungsebene der Federschenkel,

Fig. 4: die Zugfeder nach der Fig. 3 in Seitenansicht quer zur Kantungsebene der Federschenkel.

In der Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Federelement 1 in Ver­ bindung mit einem Verbrennungsmotorventil dargestellt.

Motorspezifische Teile sind weggelassen. Wesentlich ist, daß mit dem Federelement 1 über den Ventilschaft 2 der Ventilteller in seinem Sitz gehalten wird.

Das Federelement 1 besteht aus mehreren Federschenkeln 3, welche nacheinanderfolgend bei einer Winkelkantung eines Federstahl­ flachmaterialstreifens an den Kantstellen 4 zusammenhängend gebildet werden.

Die Öffnungen 5 der Winkelkantungen weisen in entgegengesetzte Richtungen.

Die Biegeradien an den Kantstellen 4 sind entsprechend der Materialdicke und dem Federzweck entsprechend ausgelegt.

In der Draufsicht hat der einzelne Federschenkel 3 die Form eines Rechteckes, welches an den Kanten abgeschrägt ist und im Zentrum befindet sich ein Loch.

Durch die Löcher 6 in den Federschenkeln 3 kann bei Druckfedern eine Führungsstange 7 eingeführt sein, welche ein Ausknicken der Feder verhindert. Zugleich kann durch die Lochgröße oder Loch­ form das Biegeverhalten des einzelnen Federschenkels 3 beein­ flußt werden. Dieses Biegeverhalten kann auch durch Ausstan­ zungen in der Federschenkelfläche oder an den Kantstellen ge­ zielt vorgegeben werden.

Durch die Verwendung von Flachmaterial für das erfindungsge­ mäße Federelement ergeben sich zahlreiche Gestaltungsmöglich­ keiten für die Ausführung der Federenden als Auflagefläche mit Zentriereinrichtung oder mit Verdrehsicherung oder zur Verbindung mit einem Führungsgestänge, wie es beispielhaft in der Fig. 1 am Verbrennungsmotorventil dargestellt ist.

Das Auflagefederende 8 ist dabei mit einem Zentrierungsloch 9 versehen und durch die große Auflagefläche erübrigt sich ein Auflageteller.

Im frei abstehenden Federende 10 sind die Federschenkel 11 und 12 zur Verbindung mit dem Schaft 2 des Tellerventils aus­ gelegt.

Die Federschenkel 11 und 12 sind dabei parallel im 90° Winkel zu Schaft 2 gebogen, wobei der Schenkel 12 über eine Abstands­ kantung 14 am Schenkel 11 angelegt ist.

Über einem kleineren Loch 15 im Schenkel 11 und einem etwas größeren Loch 16 im Schenkel 12 sind dabei Halbkeile 17 einge­ klemmt, welche wie bekannt in einer Nut des Ventilschaftes 13 eingerastet sind.

Der bei herkömmlichen, zylindrischen Schraubenfedern notwendige Ventilfederteller für die Halbkeilbefestigung entfällt dadurch und beschleunigungsschädliche Masse wird verhindert.

Bei einer Zugfeder 18 entsprechend den Fig. 3 und 4 sind die Federschenkel 19 aus einem Federstahlflachmaterialstreifen zu­ sammenhängend durch u-förmige Kantungen 20, deren Öffnungen 21 in entgegengesetzte Richtungen weisen, gebildet.

Die Federenden 22 sind senkrecht zur Federzugrichtung abgewinkelt, zur Verstärkung zurückgebogen und mit einem Einhängeloch 23 versehen.

Wie beispielhaft aus der Fig. 3 aus der unteren Abbildungshälfte gezeigt ist, können die Federschenkel 19 a an der Öffnungsstelle 24 der u-förmigen Kantung zur Einsparung von Baulänge bei großen Biegeradien 25 zusammengedrückt sein.

Durch einen von einer Bandrolle ablaufenden Materialstreifen, welcher im Folgetakt gestanzt und gekantet wird, kann die Her­ stellung von Federelementen nach der Erfindung weitgehendst vollautomatisch ablaufen.

Claims (7)

1. Federelement aus Flachstahl, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement aus mehreren nacheinander folgenden, aus Flach­ material geformten winkel- oder u-förmigen, zusammenhängenden Kantungen (4, 20), deren Öffnungen (5, 21) in entgegenge­ setzte Richtungen weisen, gebildet ist.

2. Federelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeradien und die Biegeform der die Federschenkel (3, 19) bildenden Kantungen (4) zueinander entsprechend der Anforderung als Zugfeder u-förmig verlaufend und als Druck­ feder mit geöffnetem Winkel ausgebildet sind.

3. Federelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Federschenkel (3) in der Fläche gesehen je nach Federcharakteristik oder Einbauanforderung die Form eines Rechteckes oder Viereckes mit gegebenenfalls gebrochenen Kanten aufweisen oder zur Erreichung eines gewünschten Biegeverhaltens mit Ausstanzungen (6) versehen sind.

4. Federelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere Endschenkel (8, 11, 12) bei der Druck­ feder angelegt sind und mit einer Zentrierung (9) oder, und Verdrehsicherung versehen sind.

5. Federelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federschenkel mit Löchern (6) zur Aufnahme einer Führungs­ stange (7) versehen sind.

6. Federelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Ventilfeder an einem Federende (10) zwei End­ schenkel (11, 12) parallel verlaufen und mit Bohrungen unterschiedlicher Größe (15, 16) versehen sind, welche an sich bekannte Halbkeile (17) aufnehmen, die in einer Nut des Ventilschaftes (2) einrasten.

7. Federelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Zugfeder (18) die Federenden (22) senkrecht zur Federzugrichtung abgewinkelt, zur Verstärkung zurückge­ bogen und mit einem Einhängeloch (23) versehen sind.