DE436951C - Klemmverbindung - Google Patents

Description

Die Tatsache, daß eine Schraubenfeder (zylindrische Schraubenfeder, Kegelfeder oder sonstige gewundene Feder) ihren Windungsdurchmesser vergrößert und dabei ihre Windungslänge verkürzt, wenn sie achsial zusammengedrückt wird, und ihren Windungsdurchmesser verkleinert, wenn sie achsial auseinandergezogen wird, ist allgemein bekannt. Der erste Fall setzt eine Federwicklung mit voneinander abstehenden Windungsgängen voraus. Daß eine solche Schraubenfeder, wenn sie unter Anwendung geeigneter Handgriffe auf einen Dorn mit etwas größerem Durchmesser als der Innendurchmesser der Schraubenfeder aufgeschoben wird, auf diesem zufolge der radialen Federspannkraft festhaftet, ist gleichfalls bekannt. Größeren Zug-, Schub- oder Drehkräften kann jedoch eine derart hergestellte Verbindung nicht standhalten, da bei jeder auftretenden Stoßwirkung infolge sogenannter Federung auch ein ruckweises Zusammenschieben und ein damit verbundenes Erweitern der Federwicklung eintritt, was nach und nach ein Abgleiten der Feder vom Dorn, oder umgekehrt, zur Folge hat.

Diesem Übelstande soll dadurch begegnet werden, daß eine Schraubenfeder oder eine sonstige gewundene Feder derart ausgebildet wird, daß ihre Windungsgänge im ungespannten Ruhezustande ganz oder fest aneinander anliegend gemacht werden. Wird eine solche Feder mit fest aneinander anliegenden Windungsgängen unter entsprechendem Aufdrehen der Windungen auf einen etwas stärkeren Dorn als der innere Windungsdurchmesser der ungespannten Feder aufgeschoben, so sitzt diese Feder selbsttätig auf dem Dorn fest und kann zufolge der zwischen den einzelnen aneinander ganz anliegenden Federgängen außerdem noch bestehenden Reibung nicht gelockert oder vom Dorn abgeschoben werden, oder umgekehrt; der Dorn kann nicht aus der Federwicklung herausgezogen werden. Dies hat seinen Grund darin, daß zwischen den vor sowie nach Auf-

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schieben der Schraubenfeder auf das zweite Organ ganz aneinander anliegend bleibenden Windungsgängen eine Reibung besteht, die bei dem naturgemäß geringen Neigungswinkel der Windungsgänge auch dann noch erhalten bleibt, wenn stärkere Zug- öder Druckkräfte auf den Bolzen oder Schubkräfte auf die Feder wirken. Diese nunmehr zwischen den Windungsgängen selbst bestehende Reibung ist es, die einem Aufweitungsbestreben der Federwindungen und damit der Überwindung der durch die radiale Federspannkraft zwischen Feder und Dorn erzeugten Reibung einen genügend großen Widerstand entgegensetzt. Dieser Widerstand wächst mit der Anzahl der Windungen. Hierin ■ sowie in der entsprechenden Wahl des Materials, der Federstärke sowie des Wicklungsdurchmessers ist ein feinstufiges Mittel gegeben, um eine Verbindung zwischen einer derart beschaffenen Feder und einem Dorn beliebig fest zu gestalten. Eine solche Verbindung kann unter Umständen derart wirksam sein, daß bei einem auf den Dorn wirkenden achsialen Zug eher der Dorn reißt, als daß die Feder abgeschoben werden könnte.

Das Aufbringen einer engeren Schraubenfeder auf einen etwas weiteren Dorn geschient bekannterweise derart, daß die Windungsgänge entgegen dem Wicklungssinne unter Überwindung der Reibung zwischen den einzelnen Windungsgängen aufgedreht werden und die so entsprechend erweiterte Feder auf den Dorn aufgeschoben wird.

Die vorbeschriebenen Erscheinungen bei gewundenen Federn mit fest oder ganz aneinander anliegenden Windungsgängen bilden die Grundlage der vorliegenden Erfindung, wonach mittels einer solchen Feder aus elastischem Material ein auf einem Dorn durch Reibung selbsttätig, dauernd und sicher festsitzender Bund erzeugt wird, der beliebig starke achsiale und auch verdrehende Kräfte aufzunehmen vermag.

Dem vorbeschriebenen Falle mit Dorn und Feder entgegengesetzt, kann eine Schraubenfeder auch in einen Hohlkörper (Rohr o. dgl.) eingeschoben, zur sinngemäß gleichen Wirkung angewendet werden. Hierbei ist die vorteilhafteste Ausbildung der Feder jene, bei der die Federwicklung in ungespanntem Zustande einen entsprechend größeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Rohres besitzt, worin diese gelagert werden soll und bei der ferner die Windungsgänge der Feder entsprechend weit voneinander abstehen. Erhält eine solche Feder durch Zusammendrehen der Windungen im Wicklungssinne einen entsprechend verkleinerten Außendurchmesser, der das Einschieben der Feder in ein passendes Rohr gestattet, so werden sich die Federwindungen bei ihrem nachherigen Aufrollen oder Entspannen an die Rohrwandung anlegen und selbsttätig hierin festsitzen. Wird außerdem die eine Seite der Feder, deren zweites Ende sich gegen ein Widerlager legt, unter Druck gesetzt, so werden die voneinander abstehenden Windungsgänge näher oder ganz aneinandergeschoben, und unter gleichzeitigem Bestreben einer Erweiterung des Windungsaußendurchmessers wird eine Vergrößerung des Anpressungs druckes an die Rohrwandung erzielt.

Ähnlich der Wirkungsweise und Anwendungsmöglichkeit einer in ein Rohr geschobenen gespannten Schraubenfeder gestaltet sich die Verwendung einer Kegelfeder mit rechteckigem oder trapezoidförmigem Querschnitt (Pufferfeder) oder einer Spiralfeder mit ineinandergeschobenen Gängen (Uhrfeder), die gleichfalls im Rahmen dieser Erfindung liegen.

Eingerostete Pufferfedern bleiben nach ihrem Zusammenschieben häufig stecken, sobald die Reibungskraft zwischen den Federgängen größer als die Elastizitätskraft der Feder nach ihrer Entspannung wird. Für den Erfindungsgegenstand kommt diese Erscheinung dergestalt zur Ausnutzung, daß entweder durch Vergrößerung des Federinnendurchmessers mit einem Dorn oder durch Verkleinerung ihres Außendurchmessers mittels eines aufzuziehenden Ringes oder durch beides gleichzeitig die einzelnen Gänge fest aufeinandergepreßt werden. Bei der Kegel- und Spiralfeder kann die Klemmwirkung noch durch eine entsprechende Neigung der Federquerschnittsachse gegen die Federmittelachse zu erhöht werden, wie dies in Abb. ι veranschaulicht ist. Hierdurch wird eine Art Keilwirkung ähnlich dem im Maschinenbaue bekannten gespaltenen Kegel erzeugt. ' Durch entsprechendes Drehen am Umfange der Feder kann eine solche Verbindung leicht gelöst und umgekehrt leicht wieder hergestellt werden. Die Klemmwirkung kann überdies noch durch einen auf den inneren oder auf den äußeren Spiralring in achsialer Richtung wirkenden Druck ver- no stärkt werden.

Abb. 2 und 2a zeigen den bei der Kegelfeder beschriebenen Vorgang unter Anwendung einer Spiralfeder 22, die einen Dorn 23 umschließt, während das ganze System mittels einer aufgeschobenen Hülse 24 unter Druck gehalten und somit die Spiralfeder 22 fest eingepreßt wird. Beim Drehen der Hülse 24 im Wicklungssinne der Spiralfeder wird letztere zuerst mitgehen, noch starker ure den Dorn 23 gewunden und sodann von der Hülse 24 sich lockern, so daß hier-

auf unter gleichzeitigem Weiterdrehen die Hülse 24 abgeschoben werden kann. Beim Drehen der Hülse 24 entgegen der Federwicklung haftet die Spiralfeder 22 wieder an der Hülse 24, und der Dorn 23 kann allein entfernt werden.

Abb. 3 stellt einen nach seinem Aufschieben auf die Welle 25 mittels einer Kegelfeder 26 festgehaltenen Stellring 27 dar. Die-

ser Stellring 27 ist nur für eine Wellendrehrichtung verwendbar. Soll sich die Welle 25

abwechselnd nach beiden Richtungen drehen

können, so muß zur Verhinderung des Auf-

drehens der Kegelfeder 26 infolge der wirkenden Umfangskräfte noch eine zweite, zur ersten Feder 26 entgegengesetzt gewickelte Feder angeschoben werden, die dann bei den auf sie einwirkenden Umfangskräften, sich fester um die Welle 25 schließt und so Locke-

rungsbestrebungen der ersten Feder 26 verhindert, und umgekehrt.

Abb. 4 zeigt einen Schraubenbolzen 28, bei dem die Schraubenmutter durch eine selbsttätig festsitzende Schraubenfeder 29 mit ganz aneinander anliegenden Windungen ersetzt ist. Ein entsprechender Schlüssel 30 mit einer Ausnehmung 31 zwecks Aufnahme des Federfortsatzes 32 dient zum Aufdrehen der Windungen der Schraubenfeder 29 wäh-

rend des Aufschiebens auf den Schraubenbolzen 28 und zum gleichzeitigen Anpressen an die zu verbindenden Flansche 33 und 34. Mittels einiger Hammerschläge auf den Schlüsselkopf 30 kann während der Verdrehung der Feder 29 das Anpressen noch gefördert werden. Die nötige Vorspannung während der Montage kann auch noch durch eine elastische Dichtungszwischenlage 35 erreicht werden.

Abb. 5 zeigt eine Verbindung zweier Maschinenteile 84 und 85 mittels eines Schraubenbolzens 86 und einer Schraubenfeder 87 mit beispielsweise quadratischem Querschnitt. Der Bolzen 86 wird mit Gewinde in den oberen Maschinenteil 84 geschraubt und mit dem zweiten Teil 85 durch eine Schraubenfeder 87 unter Preßdruck verbunden. Der Federfortsatz 88 gestattet das Anfassen der Feder auch mittels eines Schlüssels zwecks Aufdrehung der Windungen während des Auf- oder Abschiebens vom Bolzen.

Abb. 6 zeigt eine Rohrmuffenverbindung unter Anwendung von zwei auf den Rohrenden 36 und 37 selbsttätig festsitzenden Schraubenfedern 38 und 39 nach dem Erfindungsgedanken. Die Federbunde 38 und 39 gelten hierbei als leicht montierbarer Ersatz für aufzuschraubende oder aufzuschweißende Flansche, woran sich die verschraubbaren Teile 40 und 41 anlegen.

Abb. 7 zeigt ein Kettenschloß, bei dem ein Kettenglied 42 mit dem zweiten Endglied 43 mittels eines aus einer Schraubenfeder 44 mit aneinander anliegenden Windungen hergestellten, selbsttätig festsitzenden Bundes vereinigt wird. In dem Kettengliede 43 ist ^; die Feder 44 gelagert, die sich mittels ihres Fortsatzes 45 gegen eine Ausnehmung 46 stützt. Die Feder 44 wird mittels einer leicht verdrehbaren, losen Mitnehmerscheibe 47 entgegen dem Wicklungssinne der Feder 44 zwecks Erweiterung ihres Windungsdurchmessers aufgedreht, so daß das leichte Einschieben des Bolzens 42 in das Endglied 43 möglich ist.

Abb. 8 zeigt ein einfacheres und kleineres Kettenschloß mit Verwendung einer Schraubenfeder nach dem Erfindungsgedanken, das sich insbesondere für schwächere Ketten wie Viehketten, Wagenketten und auch für Schmuckketten u. dgl. eignet.

Abb. 9 zeigt eine Verbindung zweier Körper 59 und 60 mittels eines Bolzens 61 und einer Kegelfeder 62. Durch festes Auf drükken einer Überwurfmutter 63 unter entsprechender Verdrehung werden' die Windungen der Kegelfeder 62 fest ineinandergeschoben und derart verklemmt, daß die Verbindung hergestellt ist. Gegen ein Lockern der Feder 62 können beliebige Sicherungen angewendet werden, z. B. Vorstecksplinte oder die Anordnung einer zweiten, zur ersten Feder 62 entgegengesetzt gewickelten Kegelfeder oder aber auch eine Schraubenfeder hinter der ersten Kegelfeder 62. Unter zweckmäßiger Ausgestaltung eignet sich eine solche Verbindung mittels Kegelfeder auch für eine rasch lösbare und ebenso einfach wie leicht wieder aufbringbare Radnabenbefestigung bei Automobilen und anderen Fahrzeugen.

Abb. 10 veranschaulicht als Anwendungsbeispiel ein elektrisches Stöpselsicherungselement, bei dem z. B. Schraubenfedern mit eng aneinander anliegenden Windungen als stromvermittelnde Verbindungsglieder dienen. Der aus Isoliermaterial bestehende Sicherungskörper 64 nimmt zwei Metallkapseln 65 und 66 auf, die mit diesen durch Schrauben 67, 68 und 69 verschraubt werden. Als eigentliche Kontakte dienen die Schraubenfedern 72 und 73, deren obere, umgebogene Fortsätze 82 und 83 in Ausnehmungen der Kapselbördelungen 65 und 66 gelegt und zur besseren Kontaktvermittlung noch ! verlötet werden. Hierdurch werden die Federn 72 und 73 auch an einer Verdrehung gehindert. Die Schrauben 67 und 69 gehen weiter durch die Schalttafel 74 hindurch, wo sie an der Rückseite unter Anwendung von Schraubenfedern als Polklemmen mit den Zuführungsleitungen 75 und j6 verbunden sind. Der in der üblichen Weise mit dem Schmelz-

drahte jJ ausgestattete Sicherungsstöpsel 78 erhält zwei entsprechend geformte Metallzylinder 79 und 80 auf gegipst, die unter sinngemäßer Verdrehung in die Schraubenfedern 72 und 73 gesteckt werden und so den Kontakt mit.diesen herstellen. Die Metallzylinder 79 und 80 können zwecks leichterer Einführungsmöglichkeit in die Federn 72 und 73 kegelig abgesetzt sein. Ohne wesentliche Abänderung kann die beim Stöpselsicherungselement gewählte Konstruktion auch auf jene für elektrische Steckkontakte übertragen werden. Bei entsprechend angepaßter Ausführungsweise lassen sich solche .Schraubenfedern mit eng aneinander anliegenden Windungsgängen auch als Ersatz für die Kontaktgewinde bei der Glühlampenfassung oder beim Glühlampensockel verwenden. Zweckmäßig wird die Glühlampenfassung die Schraubenfedern aufnehmen, während der Glühlampensockel eine bedeutende Vereinfachung infolge seiner Ausbildung mit zwei glatten Metallzylindern erhält, woran die Polenden der Glühlampe gelötet werden. Die Stromvermittlung in der Feder ist zufolge der dicht aneinander anliegenden Federwindungen ausreichend und die Befestigung der Glühbirne in der Fassung auch sicher. Die elastischen Federn werden überdies schädliehe Erschütterungen bei der sehr empfindlichen Glühbirne schonend ausgleichen.

Die vorgeschriebenen Schraubenfedern und die Kegelfedern sowie die Spiralfedern lassen sich in der elektrischen Industrie, insbe*- sondere als stromvermittelnde Verbindungsglieder unbegrenzt anwenden. Es bleibt die Anwendungsmöglichkeit aller dieser Federn als leicht montierbare Verbindungselemente überhaupt keinesfalls nur auf die angeführten Anwendungsbeispiele beschränkt. Die besonderen Vorzüge, die in der fast unbeschränkten Wiederverwendbarkeit, in der einfachen und billigen Herstellungsmöglichkeit, sowie in der vermeidbaren Genauigkeit bei der Herstellung solcher Federverbindungen nebst vielen anderen Vorteilen liegen, lassen auch ihre Anwendungsmöglichkeit mannigfach erscheinen. Als Ersatz eignen sich die Federverbindungen nach der Erfindung besonders für Nietverbindungen, die ohne Zerstörung nicht lösbar sind und für die teueren, mit besonderer Genauigkeit herzustellenden, aber auch schädlichen äußeren Einflüssen leicht unterworfenen Verbindungen mittels Gewindeschrauben. Zur Verbindung von Rohren und Fittings sowie für Ketten-, Nadel-, Schmuck- und Knopfbefestigungen sind die Federverbindungen besonders geeignet.

Die Wahl der einheitlichen Bezeichnung »Feder« bei vorbeschriebenen Verbindungselementen geschieht unter der Voraussetzung einer Verwendungsmöglichkeit jedes beliebigen elastischen oder federnden Materials.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:

1. Klemmverbindung mittels zylindrisch gewundener Schraubenfeder, dadurch gekennzeichnet, daß diese Schrau- * benfeder mit ganz aneinander anliegenden Windungen versehen und auf ein zweites Organ, wie einen Dorn, ein Rohr

o. dgl., mit etwas größerem Durchmesser durch Aufdrehen der Windungsgänge entgegen dem Wicklungssinne derart aufgeschoben ist, daß hierdurch infolge der radialen Federspannung ein auf dem zweiten Organ selbsttätig festsitzender Windungsbund entsteht, der zufolge der zwischen den einzelnen, ganz aneinander anliegenden Windungsgangen bestehenden und mit deren Anzahl steigenden Reibung dauernd erhalten bleibt und beliebige achsiale sowie verdrehende Kräfte aufnehmen kann.

2. Klemmverbindung nach Anspruch 1 mittels mindestens einer Kegelfeder mit rechteckigem, dreieckigem oder trapezoidförmigem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß (gemäß Abb. 1) durch entsprechende Neigung der Federquerschnittsachse gegen die Federmittelachse zu sich die Windungsgänge derart aneinander anlegen, daß durch die in achsialer Richtung auf die Feder wirkenden Kräfte die von '95 der Kegelfeder auf das zweite Organ ausgeübten Radialkräfte sich vergrößern.

3. Klemmverbindung für Verbindungselemente nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einwirkung von Zug-, Druck-, Schub- oder Drehkräften ein Lockern der Verbindung zwischen Feder und zweitem Organ durch Anordnung mindestens einer zur ersten Feder in entgegengesetztem Sinne gewickelten gleichen oder ähnlichen Feder verhindert wird.

4. Klemmverbindung von zwei oder mehreren Körpern unter Preßdruck nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß' zur Erzeugung des Preßdruckes die Schraubenfedern unter eventueller Zu-

" hilfenahme entsprechender Federspannvorrichtungen zur Anwendung gelangen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.