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TECHNISCHES
GEBIET
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine gekrümmte zylindrische Schraubendruckfeder und
ein Verfahren zur Herstellung derselben, und insbesondere auf die
gekrümmte
zylindrische Schraubendruckfeder zur Anwendung in einer Fahrzeugaufhängung vom
Federbein-Typ, und auf das Verfahren zur Herstellung der Feder.
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2. Beschreibung des verwandten
Stands der Technik
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Vordem
sind verschiedene Typen von zylindrischen Schraubendruckfedern bekannt
gewesen. Unter diesen ist eine Druckfeder bekannt, die eine Windungsachse
hat, die in eine vorbestimmte Richtung gekrümmt ist. In der japanischen
Gebrauchsmusterveröffentlichung
Nr. 48-39290 wird ein Verfahren zur Ausbildung einer Schraubenfeder,
deren Mittellinie im Voraus in einem unbelasteten Zustand gekrümmt ist,
und zur Befestigung von dieser an dem Fahrzeug in einem solchen
Zustand vorgeschlagen, dass die Mittellinie begradigt ist, um durch
die reaktive Seitenkraft der Feder ein Moment zu erzeugen. Auch
ist im nächstgelegenen
Stand der Technik in dem britischen Patent Nr. 1198713 eine Schraubenfeder
offenbart, welche um eine Bogenachse der unbelasteten Feder gewunden
ist, und zwei Halteflächen
hat, welche sich in einem Winkel zueinander schräg erstrecken. Wenn die Schraubenfeder
zwischen die parallelen Platten eingefügt ist und die längere Oberflächenlinie
der unbelasteten Schraubenfeder der Außenseite des Fahrzeugs zugewandt
ist, wird die äußere Hälfte der
Schraubenfeder in einem größeren Maße als die
Hälfte
zusammengedrückt, welche
der Innenseite des Fahrzeugs zugewandt ist.
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Überdies
ist in dem japanischen Patent Nr. 2642163, welches dem U.S.-Patent
Nr. 4.903.985 entspricht, eine Radaufhängung vorgeschlagen mit einer
zylindrischen Schraubendruckfeder worden, deren Mittellinie in einem
unbelasteten Zustand einen ungefähr
S-förmigen
Verlauf hat. Diese Aufhängung
zielte darauf, in einem großen
Ausmaß die
Reduzierung einer auf eine Kolbenstange eines Stoßdämpfers aufgebrachte
Seitenkraft in Hinsicht auf die Tatsche zu ermöglichen, dass, da die Reifen
immer breiter werden, daher der Rad-Straßen-Kontaktpunkt auswärts verschoben
wird, immer größere Winkel zwischen
der Wirkung der Haltelinie und der Stoßdämpferachse entstehen, so dass
die zylindrische Schraubendruckfeder in Bezug auf die Stoßdämpferachse
nicht so schräg
positioniert werden kann, wie es eigentlich erwünscht wäre. In 5 des japanischen
Patents Nr. 2642163 ist eine mit der vorliegenden Erfindung vergleichbare
Druckfeder offenbart, deren Mittellinie in einem unbelasteten Zustand
gekrümmt
ist, und über
welche ausgesagt wird, dass der Krümmungsradius der Federmittellinie
konstant ist und die Mittellinie nur in einer Ebene gekrümmt ist, und
dass die Linie der Federwirkung lediglich von der Mittellinie der
Schraubenfeder verschoben ist, so dass es schwierig ist, die Seitenkraft
ausreichend zu reduzieren. In anderen Worten ausgedrückt, man kam
zu dem Schluss, dass die zylindrische Schraubendruckfeder mit ihrer
im unbelasteten Zustand gekrümmten
Mittellinie nicht anwendbar ist.
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In
jeder der vorhergehend erwähnten
Veröffentlichungen
ist kein Aufbau der zylindrischen Schraubendruckfeder offenbart
worden, die eine Windungsachse hat, die derart ausgebildet ist,
dass sie in eine vorbestimmte Richtung gekrümmt ist, d. h. eine gekrümmte Schraubenfeder,
und es ist auch kein Verfahren zur Herstellung derselben offenbart worden.
Wenn die gekrümmte
Schraubenfeder zum Beispiel auf der Basis eines vorherigen zylindrischen Typs
der zylindrischen Schraubendruckfeder hergestellt wird, kann sie
durch Variieren der Windungssteigung der Feder zwischen der Innenseite
und der Außenseite
der gekrümmten
Ebene hergestellt werden. Deshalb wird die Windungssteigung der
gekrümmten
Schraubenfeder in Abhängigkeit
von der Anzahl der Windungen entlang der Windungsachse abwechselnd
variiert. Es ist jedoch sehr schwierig, durch Variieren der Windungssteigung
der Feder zwischen der Innenseite und der Außenseite der gekrümmten Ebene
die Druckfeder derart herzustellen, dass eine vorbestimmte Seitenkraft
erzeugt wird, dass sie in einer vorbestimmten gekrümmten Form gehalten
wird. Deshalb wird angenommen, dass die zylindrische Schraubendruckfeder
mit ihrer im unbelasteten Zustand gekrümmten Mittellinie nicht anzuwenden
war, und es wurde vorgeschlagen, die S-förmige
Mittellinie gemäß dem japanischen
Patent Nr. 2642163 anzuwenden.
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Inzwischen
existiert eine Schraubenfeder, die derart ausgebildet ist, dass
ein Durchmesser jeder Windung entlang der Windungsachse verändert wird,
wie zum Beispiel eine kegelstumpfartige Schraubenfeder, eine fassförmige Schraubenfeder oder
dergleichen. Es ist jedoch kaum anzunehmen, die Schraubenfeder,
die den variierenden Durchmesser der Windung mit gekrümmter Windungsachse hat,
für die
zylindrischen Schraubendruckfedern anzuwenden, wie sie in den früheren Veröffentlichungen
offenbart sind. Es ist selbstverständlich in Betracht zu ziehen,
dass die zylindrische Schraubendruckfeder derart ausgebildet war,
dass deren Windungssteigungen zwischen der Außenseite und der Innenseite
der gekrümmten
Ebene variierten, da es keine Offenbarung über eine solche spezielle Feder derart,
dass zum Beispiel der Durchmesser der Windung entlang der Windungsachse
variiert, in einer der vorhergehend beschriebenen Veröffentlichungen gibt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Demgemäß ist es
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gekrümmte zylindrische Schraubendruckfeder
zur Aufbringung einer gewünschten
Seitenkraft auf ein Federbein einer Fahrzeugaufhängung auf geeignete Weise zu
schaffen, wenn diese in einem Fahrzeug befestigt ist.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren
zur Herstellung der gekrümmten
zylindrischen Schraubendruckfeder auf einfache Weise zu schaffen.
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Zur
Lösung
der vorhergehend genannten und anderer Aufgaben enthält eine
gekrümmte Schraubendruckfeder
gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Vielzahl von Windungen entlang einer gekrümmten Windungsachse.
Jede die zylindrische Schraubendruckfeder bildende Windung ist vergrößert und
verringert im Durchmesser, und die Reihenfolge des vergrößerten Durchmessers
und des verringerten Durchmessers jeder Windung ist an einer vorbestimmten
Position an der Längsachse
der zylindrischen Schraubendruckfeder umgekehrt. Daher hat die gekrümmte Schraubendruckfeder
gemäß der vorliegenden
Erfindung die gekrümmte
Windungsachse wie zum Beispiel die in C-Form gekrümmte Windungsachse.
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Die
zylindrische Schraubendruckfeder kann auf eine solche Weise ausgebildet
sein, dass jede Windung, welche die Windungen zwischen einem Ende
der zylindrischen Schraubendruckfeder und der vorbestimmten Position
bilden, im Durchmesser vergrößert und
dann im Durchmesser verringert ist, und dass jede Windung, welche
die Windungen zwischen der vorbestimmten Position und dem anderen Ende
der zylindrischen Schraubendruckfeder bilden, im Durchmesser verringert
und dann im Durchmesser vergrößert ist.
Auf die Praxis bezogen, heißt
das, ein Abschnitt jeder Windung, der ungefähr eine Hälfte des Umfangs jeder Windung
hat, geteilt durch eine Ebene, welche die Windungsachse enthält, kann
im Durchmesser vergrößert sein,
wohingegen der andere Abschnitt von ungefähr einer Hälfte des Umfangs jeder Windung
im Durchmesser verringert sein kann.
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Das
Verfahren zur Herstellung einer zylindrischen Schraubendruckfeder,
die eine Vielzahl von Windungen entlang einer gekrümmten Windungsachse
hat, kann die Schritte der Ausbildung jeder die zylindrische Schraubendruckfeder
bildenden Windung derart, dass sie im Durchmesser vergrößert und verringert
ist, und der Umkehrung der Reihenfolge der Ausbildung jeder Windung
derart aufweisen, dass sie an einer vorbestimmten Position an der Längsachse
der zylindrischen Schraubendruckfeder im Durchmesser vergrößert und
im Durchmesser verringert ist.
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Bei
dem vorhergehend definierten Verfahren kann jede Windung, welche
die Windungen zwischen einem Ende der zylindrischen Schraubendruckfeder und
der vorbestimmten Position bilden, derart ausgebildet sein, dass
sie im Durchmesser vergrößert und dann
im Durchmesser verringert ist, und kann jede Windung, welche die
Windungen zwischen der vorbestimmten Position und dem anderen Ende
der zylindrischen Schraubendruckfeder bilden, derart ausgebildet
sein, dass sie im Durchmesser verringert und dann im Durchmesser
vergrößert ist.
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Vorzugsweise
ist ein Abschnitt jeder Windung, der ungefähr eine Hälfte des Umfangs jeder Windung
hat, geteilt durch eine Ebene, welche die Windungsachse enthält, derart
ausgebildet, dass er im Durchmesser vergrößert ist, und der andere Abschnitt,
der ungefähr
eine Hälfte
des Umfangs jeder Windung hat, ist derart ausgebildet, dass er im Durchmesser
verringert ist.
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Für den Fall,
dass eine geeignete Seitenkraft aufzubringen ist, wenn die gekrümmte zylindrische Schraubendruckfeder,
die gemäß Vorbeschreibung gebildet
ist, an einer Fahrzeug aufhängung
befestigt ist, ist es erforderlich, eine relative Beziehung zwischen
der Form der gekrümmten
Druckfeder in ihrem unbelasteten Zustand und einem oberen Sitz und/oder
einem unteren Sitz, die an dieser zu befestigen sind/ist, zu schaffen,
wie im folgenden beschrieben wird. Auf jeden Fall kann, wenn die
gekrümmte zylindrische
Schraubendruckfeder, die gemäß Vorbeschreibung
gebildet ist, wie zum Beispiel die gekrümmte Feder mit einer C-förmigen Windungsachse angewandt
wird, diese Beziehung auf einfache Weise geschaffen werden.
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Erstens
wird die gekrümmte
zylindrische Schraubendruckfeder zwischen dem oberen Sitz und dem
unteren Sitz angeordnet, wobei der obere Sitz und/oder der untere
Sitz um einen vorbestimmten Winkel geneigt sind/ist. Die zylindrische
Schraubendruckfeder ist zum Beispiel an dem unteren Sitz befestigt,
der in die Richtung zur Verkürzung
der Längslänge der
Feder auf der Außenseite
der Krümmung der
Feder in ihrem unbelasteten Zustand geneigt ist, und/oder sie ist
an dem oberen Sitz befestigt, der in die Richtung zur Verkürzung der
Längslänge der
Feder auf der Innenseite der Krümmung
der Feder in ihrem unbelasteten Zustand geneigt ist.
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Zweitens
sind der obere Sitz und der untere Sitz parallel gehalten, ohne
geneigt zu sein, und die Windungssteigung einer oberen Endwindung
und oder einer unteren Endwindung der C-förmigen gekrümmten zylindrischen Schraubenfeder
ist derart festgelegt, dass die Endebene der oberen Endwindung und/oder
der unteren Endwindung in einem vorbestimmten Winkel gegen den einzusetzenden
oberen Sitz oder unteren Sitz geneigt ist. Die Windungssteigung
der unteren Endwindung kann zum Beispiel derart festgelegt sein,
dass die Endebene der unteren Endwicklung in einem vorbestimmten
Winkel gegen den einzusetzenden unteren Sitz in die Richtung zur
Verkürzung
der Längslänge der
Feder auf der Innenseite der Krümmung
geneigt ist, und/oder die Windungssteigung der oberen Endwindung
kann derart festgelegt sein, dass die Endebene der oberen Endwicklung
in einem vorbestimmten Winkel gegen den einzusetzenden oberen Sitz
in die Richtung zur Verkürzung
der Längslänge der
Feder auf der Außenseite
der Krümmung
geneigt ist.
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Drittens
sind/ist die obere Endwindung und/oder die untere Endwindung der
C-förmigen
gekrümmten
zylindrischen Schraubenfeder derart angeordnet, dass sie versetzt
sind/ist. Die Mitte der Endebene der oberen Endwindung kann zum
Beispiel derart angeordnet sein, dass sie zu der Mitte der Endebene
der unteren Endwindung in die Richtung der Innenseite der Krümmung der
Feder versetzt ist. Oder die Mitte der Endebene der unteren Endwindung
kann derart angeordnet sein, dass sie zu der Mitte der Endebene
der oberen Endwindung in die Richtung der Außenseite der Krümmung der
Feder versetzt ist. Demgemäß kann,
wenn die gekrümmte zylindrische
Schraubendruckfeder zwischen dem oberen Sitz und dem unteren Sitz
angeordnet ist, die parallel zueinander angeordnet sind, die gleiche
Wirkung wie in dem Fall erzielt werden, in welchem die Windungssteigung
der oberen Endwindung und/oder der unteren Endwindung derart festgelegt
ist, dass die Endebene der oberen Endwindung und/oder der unteren
Endwindung in einem vorbestimmten Winkel gegen den oberen Sitz und/oder
unteren Sitz geneigt sind/ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorhergehend angegebene Aufgabe und die folgende Beschreibung werden
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ohne weiteres verständlich,
wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer gekrümmten Schraubenfeder gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Anzahl von Windungen
und Windungssteigungen einer gekrümmten Schraubenfeder gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ist
ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Anzahl von Windungen
und Durchmessern von Windungen einer gekrümmten Schraubenfeder gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 ist
eine Vorderansicht einer Wickelmaschine zur Herstellung einer gekrümmten Schraubenfeder
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
eine Vorderansicht, die einen Prozess zur Herstellung einer gekrümmten Schraubenfeder
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ist
eine Vorderansicht, die einen anderen Prozess zur Herstellung einer
gekrümmten Schraubenfeder
gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ist
eine Draufsicht, die ein Beispiel eines Teils einer gekrümmten Schraubenfeder
unter einem Wickelprozess in einem Prozess zur Herstellung der gekrümmten Schraubenfeder
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 ist
eine Schnittansicht eines Beispiels einer gekrümmten Schraubenfeder, welche
zwischen einem oberen Sitz und einem unteren Sitz angeordnet ist,
die parallel zueinander angeordnet sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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9 ist
eine Schnittansicht eines Beispiels einer gekrümmten Schraubenfeder, welche
zwischen einem oberen Sitz und einem geneigten unteren Sitz angeordnet
ist, gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
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10 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Modell der zylindrischen Schraubendruckfeder zum
Experimentieren mit einer gekrümmten
Schraubenfeder zeigt, um den Einfluss auf die Federreaktionskraft
durch Neigen einer unteren Endebene zu einer oberen Endebene der
Feder zu untersuchen;
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11 ist
ein Diagramm, das eine Variation der Reaktionskraftachse der Schraubenfeder,
wie sie in 10 gezeigt ist, für den Fall
zeigt, in welchem die untere Endebene entgegen dem Uhrzeigersinn um
die x-Achse gedreht ist, wobei die Schraubenfeder bis zu einer vorbestimmten
Höhe zusammengedrückt ist;
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12 ist
ein Diagramm, das eine Variation der reaktiven Seitenkraft der Schraubenfeder,
wie sie in 10 gezeigt ist, für den Fall
zeigt, in welchem die untere Endebene entgegen dem Uhrzeigersinn um
die x-Achse gedreht ist, wobei die Schraubenfeder bis zu einer vorbestimmten
Höhe zusammengedrückt ist;
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13 ist
ein Diagramm, das eine Variation der reaktiven Seitenkraft der Schraubenfeder,
wie sie in 10 gezeigt ist, für den Fall
zeigt, in welchem die untere Endebene entgegen dem Uhrzeigersinn um
die x-Achse gedreht ist und die obere Endebene im Uhrzeigersinn
um die x-Achse gedreht ist, wobei die Schraubenfeder bis zu einer
vorbestimmten Höhe zusammengedrückt ist;
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14 ist
ein Diagramm, das eine Variation der Reaktionskraftachse der Schraubenfeder,
wie sie in 10 gezeigt ist, für den Fall
zeigt, in welchem die obere Endebene entgegen dem Uhrzeigersinn um
die x-Achse gedreht ist, wobei die Schraubenfeder bis zu einer vorbestimmten
Höhe zusammengedrückt ist;
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15 ist
ein charakteristisches Diagramm, das eine Beziehung der Reaktionskraft
für den
Fall zeigt, in welchem die untere Endebene der Schraubenfeder, wie
sie in 10 gezeigt ist, entgegen dem Uhrzeigersinn
um die x-Achse gedreht ist, wobei die Schraubenfeder bis zu einer
vorbestimmten Höhe zusammengedrückt ist;
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16 ist
ein Diagramm, das eine Variation der reaktiven Seitenkraft der Schraubenfeder,
wie sie in 10 gezeigt ist, gemäß einem
Neigungswinkel α der
unteren Ebene für
den Fall zeigt, in welchem die untere Endebene entgegen dem Uhrzeigersinn um
die x-Achse gedreht ist, wobei die Schraubenfeder bis zu einer vorbestimmten
Höhe zusammengedrückt ist;
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17 ist
ein Diagramm, das eine Verschiebung des Angriffspunkts der Reaktionskraft,
die gemäß einer
Variation eines Neigungswinkels α der
unteren Ebene der Schraubenfeder, wie in 10 gezeigt
ist, für
den Fall zeigt, in welchem die untere Endebene entgegen dem Uhrzeigersinn
um die x-Achse gedreht ist, wobei die Schraubenfeder bis zu einer
vorbestimmten Höhe
zusammengedrückt
ist;
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18 ist
eine Vorderansicht einer gekrümmten
Schraubenfeder gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, die in einer Fahrzeugaufhängung befestigt
ist;
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19 ist
eine Schnittansicht einer gekrümmten
Schraubenfeder gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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20 ist
eine Vorderansicht einer gekrümmten
Schraubenfeder gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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21 ist
eine Vorderansicht einer gekrümmten
Schraubenfeder gemäß noch einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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22 ist
eine perspektivische Ansicht einer gekrümmten Schraubenfeder gemäß noch einem weiteren
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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23 ist
ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Anzahl von Windungen
und Windungssteigungen der gekrümmten
Schraubenfeder zeigt, wie sie in 22 gezeigt
ist; und
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24 ist
ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Anzahl von Windungen
und den Durchmessern von Windungen der gekrümmten Schraubenfeder zeigt,
wie sie in 22 gezeigt ist.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In 1 ist
eine gekrümmte
zylindrische Schraubendruckfeder (im Folgenden einfach als eine gekrümmte Schraubenfeder
bezeichnet) auf schematische Weise veranschaulicht. Die gekrümmte Schraubenfeder 5 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung hat einen Körperabschnitt 5c zwischen
einer oberen Endwindung 5b und einer unteren Endwindung 5a,
wobei jede den Körperabschnitt 5c bildende
Windung im Durchmesser vergrößert und
verringert ist und deren Windungsachse CA in C-Form gekrümmt ist.
D. h., jede den Körperabschnitt 5c bildende
Windung gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ist im Durchmesser vergrößert und
verringert und mit einer im wesentlichen konstanten Windungssteigung
ausgebildet und ist so angeordnet, dass die Reihenfolge des vergrößerten Durchmessers
und des verringerten Durchmessers jeder Windung in einer vorbestimmten Position
an der Längsachse
der gekrümmten Schraubenfeder 5 umgekehrt
ist, um die Windungsachse CA zu schaffen, welche in eine vorbestimmte Richtung
gekrümmt
ist (nach rechts gemäß 1), um
in C-Form ausgebildet zu sein.
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Daher
ist die Windungssteigung des Körperabschnitts 5c auf
einen im Wesentlichen konstanten Wert festgelegt, wie in 2 gezeigt
ist, mit Ausnahme des Falls, in welchem eine Abweichung der Windungssteigung
erforderlich ist, um jeden Kontakt zwischen benachbarten Windungen
zu vermeiden. D. h., die Abweichung der Windungssteigung wird nicht
zur Ausbildung der gekrümmten
Windungsachse genutzt. Überdies
ist gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel,
um die Windungsachse CA der gekrümmten
Schraubenfeder 5 in C-Form gekrümmt vorzusehen, jede den Körperabschnitt 5c bildende Windung
im Durchmesser vergrößert und
verringert, und sie ist derart angeordnet, dass die Reihenfolge der
Vergrößerung des
Durchmessers und der Verringerung des Durchmessers in jeder Windung
in einer vorbestimmten Position an der Längsachse der gekrümmten Schraubenfeder 5 umgekehrt
wird. Deshalb ist der Durchmesser jeder Windung gemäß der Anzahl
der Windungen (d. h. entlang der Längsachse) vergrößert und
verringert, wie in 3 gezeigt ist.
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In
der Praxis ist der Durchmesser von einer Windung des Körperabschnitts
Sc auf eine solche Weise festgelegt, dass ein Abschnitt der einzelnen Windung,
der ungefähr
eine Hälfte
des Umfangs der einzelnen Windung hat, geteilt durch eine Ebene, welche
die Windungsachse CA enthält,
im Durchmesser von ihrem minimalen Durchmesser (Db) in der einzelnen
Windung allmählich
vergrößert ist,
und der andere einzelne Abschnitt, der diesem einzelnen Abschnitt
folgt, der ungefähr
eine Hälfte
des Umfangs der einzelnen Windung hat, allmählich von dem maximalen Durchmesser
(Da) verringert ist und ihren minimalen Durchmesser (Db) in der
einzelnen Windung erreicht. Jede die Windungen bildende Windung
ist im Durchmesser in einer vorbestimmten Position an der Längsachse
(einer zu biegenden Sollposition, d. h. ungefähr einer Mitte des Körperabschnitts 5c gemäß der vorliegenden Erfindung)
verändert.
D. h., jede die Windungen bildende einzelne Windung ist im Durchmesser
zwischen der oberen Endwindung 5b und ungefähr der Mitte
des Körperabschnitts 5c vergrößert, und
dann zwischen ungefähr
der Mitte des Körperabschnitts 5c und
der unteren Endwindung 5a im Durchmesser verringert.
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Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
sind die obere Endwindung 5b und die untere Endwindung 5a derart
festgelegt, dass sie vom gleichen Durchmesser wie der Abschnitt
des minimalen Durchmessers sind, während sie in dieser Abmessung
nicht begrenzt sind. Der maximale Durchmesser (Da) und der minimale
Durchmesser (Db) bezeichnen den maximalen Wert und den minimalen Wert
in jeder einzelnen Windung (oder einer Umdrehung). Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
sind diese derart festgelegt, dass sie gemäß einer Sollkonfiguration verschiedene
Werte entlang einer Windung haben. Daher sind der maximale Durchmesser
(Da) und der minimale Durchmesser (Db) derart festgelegt, dass sie
jeweils verschiedene Werte in der Längsrichtung (mittels der Anzahl
von Windungen) haben. Für
Beziehung in einer Windung, die im Durchmesser vergrößert und
verringert ist, gilt eine vorbestimmte Beziehung auf beiden Seiten
einer vorbestimmten Position (der zu biegenden Position) an der
Längsachse
der Feder.
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4 veranschaulicht
einen Teil einer Wickelmaschine zur Herstellung der gekrümmten Schraubenfeder 5,
wie sie im Vorhergehenden beschrieben ist, wobei ein Basisaufbau
der auf dem Markt vertriebenen Maschine gleicht. Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ist ein Paar Wickelstifte aus einem ersten Stift 101 und
einem zweiten Stift 102 vorgesehen, und der zweite Stift 102 ist dazu
angepasst, sich in Richtung auf eine und weg von einer Mitte jeder
auszubildenden Windung zu bewegen, wie durch einen Doppelpfeil gezeigt
ist, um den Durchmesser der Feder einzustellen. Die Windungssteigung
und der Durchmesser der Windung, wie sie in 2 und 3 gezeigt
sind, werden im Voraus mittels eines numerischen Steuergeräts (nicht
gezeigt) in einem Programm gespeichert, so dass die Wickelmaschine
gemäß dem Programm
betätigt
wird. Deshalb wird gemäß einer
Drehung einer Zuführungsrolle 103 ein
Grunddraht der Windung (im Folgenden als Draht W bezeichnet) mittels
einer Drahtführung 104 geführt und
gemäß 4 nach rechts
zugeführt.
Dann wird der Draht W mittels des ersten Stifts 101 gebogen
und mittels des zweiten Stifts 102 gebogen, um zu einem
vorbestimmten Durchmesser gewunden zu werden. Während dieses Prozesses werden
die Windungssteigungen zwischen benachbarten Windungen mittels eines
Abstandswerkzeugs 105 derart gesteuert, dass sie einen
konstanten Wert haben. Wenn der Draht W derart gewickelt ist, dass
er eine vorbestimmte Anzahl von Windungen bildet, wird er mittels
eines Schneidwerkzeugs 106 abgeschnitten. Obgleich bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
der erste und der zweite Stift 101, 102 angewandt
werden, kann ein einzelner Wickelstift zur Anwendung kommen.
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Wenn
die gekrümmte
Schraubenfeder 5 mit Hilfe der Wickelmaschine hergestellt
wird, wie vorhergehend beschrieben ist, werden der erste und zweite
Stift 101 und 102 wie folgt betätigt. Am
Anfang ist es so festgelegt, dass der Durchmesser eines Abschnitts,
der sich von [einer Bezugsposition – 1/2 von einer Windung] bis
zu [der Bezugsposition] erstreckt, wobei die Bezugsposition jeder
Windung auf einer Biegeseite (verlängerten Seite) der auszubildenden gekrümmten Schraubenfeder
platziert ist, d. h. der Durchmesser eines Abschnitts jeder Windung,
der ungefähr
eine Hälfte
des Umfangs jeder Windung hat, geteilt durch eine Ebene, welche
die Windungsachse enthält
(d. h., die Ebene, welche die Bezugsposition enthält und senkrecht
zu einer Zeichnungsebene von 4 ist),
im Durchmesser vergrößert ist. In
diesem Fall wird der Draht W mittels des ersten und zweiten Stifts 101 und 102 gebogen,
wobei der zweite Stift 102 zurückgezogen ist, und derart ausgebildet,
dass allmäh lich
der Durchmesser der Windung bis zu dem maximalen Durchmesser (Da)
vergrößert wird,
wie in 5 gezeigt ist. Dann wird es so festgelegt, dass
der Durchmesser eines Abschnitts, der dem vorhergehend beschriebenen
Abschnitt folgt, der ungefähr
eine Hälfte
des Umfangs jeder Windung hat, d. h. der Durchmesser eines Abschnitts,
der sich von [der Bezugsposition] bis zu [der Bezugsposition + 1/2
von einer Windung] erstreckt, im Durchmesser verringert ist. In
diesem Fall wird der Draht W gebogen, wobei der zweite Stift 102 vorgeschoben
ist, und derart ausgebildet, dass allmählich der Durchmesser der Windung
bis zu dem minimalen Durchmesser (Db) verringert wird, wie in 6 gezeigt
ist.
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Ebenso
wird der nächste
Abschnitt von ungefähr
einer Hälfte
des Umfangs der Windung gebogen, wobei der zweite Stift 102 zurückgezogen
ist, bis er den maximalen Durchmesser (Da) hat. Und der folgende
Abschnitt von ungefähr
einer Hälfte
des Umfangs der Windung wird gebogen, wobei der zweite Stift 102 vorgeschoben
ist, bis er den minimalen Durchmesser (Db) hat. Wenn die Reihenfolge
des Vergrößerns und
Verringerns des Durchmessers jeder Windung in einer vorbestimmten
Position (gebogenen Position) an der Längsachse der Feder, z. B. ungefähr in der
Mitte der Längsachse
des auszubildenden Körperabschnitts 5c umgekehrt
wird, und das Vergrößern und
Verringern des Durchmessers jeder Windung wiederholt werden, dann
wird der Durchmesser der Windung derart ausgebildet, dass er wie
folgt variiert. D. h., der Durchmesser von einer Windung von der
oberen Endwindung 5b zur ungefähren Mitte des Körperabschnitts 5c wird
zuerst vergrößert, dann
verringert, und danach wird der Durchmesser von einer Windung von
der ungefähren
Mitte des Körperabschnitts 5c zu
der unteren Endwindung 5a zuerst verringert, dann vergrößert. Wenn
demgemäß der Durchmesser
der Windung festgelegt wird, wie zum Beispiel in 3 gezeigt
ist, und die Wicklung durch die Vorschubbewegung und die Rückzugbewegung
des zweiten Stifts 102, abwechselnd wieder holt, entlang
jedes halben Abschnitts des Umfangs der Windung ausgeführt wird,
dann wird die gekrümmte
Schraubenfeder ausgebildet, welche die gekrümmte Windungsachse wie zum
Beispiel die Windungsachse CA hat, die in C-Form gekrümmt ist, wie
in 1 gezeigt ist.
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Der
Durchmesser der Windung kann derart festgelegt sein, dass der maximale
Durchmesser (Da) und der minimale Durchmesser (Db) in jedem ungefähr halben
Abschnitt des Umfangs der Windung vorgesehen sind, und die Durchmesser
Da und Db entlang der Längsachse
einen konstanten Wert haben können.
In diesem Fall wird jedoch ein Unterschied zwischen der Bauform
der Außenflächen der einen
Seite und der Bauform der Außenflächen der anderen
Seite verursacht, welche durch eine Ebene geteilt sind, die die
Windungsachse CA enthält.
Im Ergebnis wird die Feder derart ausgebildet, dass sie sich gemäß 7 nach
rechts erstreckt, um dadurch eine Windungsachse zu schaffen, die
einen scharf gebogenen Abschnitt hat, so dass die Windungsachse
nicht glatt wird, während
sie ungefähr
eine C-Form bildet.
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Als
nächstes
wird ein Ausführungsbeispiel der
gekrümmten
Schraubenfeder 5 gemäß Vorbeschreibung
erklärt,
welches als eine Druckfeder zur Nutzung in einer Aufhängung des
Federbein-Typs verwendet wird. In diesem Fall wird, wenn die gekrümmte Schraubenfeder 5 einfach
zwischen dem oberen Sitz 3 und dem unteren Sitz 4 eingebaut
ist, die parallel zueinander befestigt sind, wie in 8 gezeigt
ist, die Reaktionskraftachse RA parallel verschoben, wie durch die
strichpunktierte Linie in 8 gezeigt
ist, so dass der Angriffspunkt der Reaktionskraft um eine Verschiebung
(e) von der Windungsachse CA verschoben wird. Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
wird deshalb die gekrümmte
Schraubenfeder 5 derart zusammengedrückt, dass die untere Platte 4 entgegen
dem Uhrzeigersinn um den Neigungswinkel α geneigt ist, wie zum Beispiel
in 9 gezeigt ist. Infolgedessen wird der Winkel der
Reaktionskraftachse RA geän dert,
wie in 9 gezeigt ist, so dass der Angriffspunkt der Reaktionskraft
ungefähr
in die Mitte der oberen Endebene positioniert wird, und er wird
auf die Windungsachse CA positioniert, wie im Folgenden im Detail
beschrieben wird.
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10 veranschaulicht
ein Modell einer zylindrischen Schraubendruckfeder 5x,
welches zum Experimentieren der zylindrischen Schraubendruckfeder
mit der Anfangskrümmung
genutzt wird, deren Windungsachse die Mitte der oberen Endebene
passiert und in einem unbelasteten Zustand in eine ungefähre C-Form
gekrümmt
wird, um den Einfluss auf die Federreaktionskraft durch Neigen des
oberen Sitzes und/oder des untere Sitzes zu untersuchen. Im Folgenden
werden Ergebnisse der Experimente für den Fall, in welchem die
Schraubenfeder 5x zusammengedrückt wird, um die Länge in Längsrichtung auf
beiden Seiten der Schraubenfeder 5x zu verkürzen, d.
h. die untere Endebene der Schraubenfeder 5x entgegen dem
Uhrzeigersinn um α Grad
um die x-Achse gedreht ist, wie in 10 gezeigt
ist, und für den
Fall beschrieben, in welchem die obere Endebene der Schraubenfeder 5x im
Uhrzeigersinn um β Grad
um die x-Achse gedreht wird.
-
In 11,
welche das aus dem Experiment gewonnene Ergebnis zeigt, bezeichnen
durchgezogene Linien die Variation der Reaktionskraftachse der Schraubenfeder 5x für den Fall,
dass die untere Endebene entgegen dem Uhrzeigersinn um die x-Achse
gedreht wird, wobei die Schraubenfeder 5x auf eine vorbestimmte
Höhe zusammengedrückt ist, und
bezeichnen gestrichelte Linien die Variation der Reaktionskraftachse
der herkömmlichen
zylindrischen Schraubendruckfeder in dem gleichen Fall wie dem vorhergehend
angeführten
Fall. Wenn ein Drehwinkel, welcher gemäß 10 um
die x-Achse gedreht wird, d. h. ein Neigungswinkel α der unteren Endebene,
vergrößert wird,
wird sich das obere Ende der Reaktionskraftachse bewegen, wie durch
den Pfeil gezeigt ist. In 11 bezeichnet
der Pfeil die Richtung, in welche der Neigungswinkel α zunimmt. Die
Reaktionskraftachse liegt auf der Linie zur Verbindung der Angriffspunkte
der Reaktionskräfte,
die auf die obere Endebene und die untere Endebene wirken.
-
Wie
in 11 gezeigt ist, werden die folgenden Ergebnisse
aus dem Experiment ermittelt.
- (1) Durch anfängliches
Krümmen
der Schraubenfeder wird die Reaktionskraftachse der Feder in die
y-Richtung parallel verschoben, d. h. in die Richtung, in welche
sich die Krümmung
der Feder anfänglich
erstreckt.
- (2) Mit der Zunahme des Neigungswinkels α in die Richtung entgegen dem
Uhrzeigersinn gemäß 10 nimmt
die Neigung der Reaktionskraftachse der Feder in die y-Richtung zu. Mit
anderen Worten ausgedrückt,
die reaktive Seitenkraft der zylindrischen Schraubendruckfeder nimmt
mit der Vergrößerung des
Neigungswinkels α der
unteren Endebene zu.
- (3) Mit der Zunahme des Neigungswinkels α der unteren Endebene nähert sich
der Angriffspunkt der Reaktionskraft an der oberen Endebene der Schraubenfeder 5x an
die Mitte der oberen Endebene an, d. h. die z-Achse in 11 an,
wie durch die durchgezogenen Linien bezeichnet ist, wohingegen die
herkömmliche
Feder von der Mitte der oberen Endebene Abstand gewinnt, wie durch
die gestrichelten Linien gezeigt ist.
-
Für den Fall,
dass die obere Endebene der Schraubenfeder 5x im Uhrzeigersinn
um die x-Achse gedreht wird, und die Schraubenfeder 5x auf
die vorbestimmte Höhe
zusammengedrückt
ist, verringert sich die Neigung der Reaktionskraftachse der Feder in
die y-Achse, d. h. die reaktive Seitenkraft der Schraubenfeder 5x nimmt
mit der Vergrößerung des Neigungswinkels β der oberen
Endebene im Uhrzeigersinn ab (die diese Beziehung zeigende Figur
wurde weggelassen).
-
Deshalb
wird für
den Fall, dass der Neigungswinkel der oberen Endebene der Schraubenfeder 5x Null
ist, und die Schraubenfeder 5x auf die vorbestimmte Höhe zusammengedrückt ist,
wenn die untere Endebene entgegen dem Uhrzeigersinn gemäß 10 um
den Neigungswinkel α um
die x-Achse gedreht
wird, die reaktive Seitenkraft variiert, wie durch die durchgehenden
Linien in 12 gezeigt ist. Die Abszisse
gemäß 12 repräsentiert
den Neigungswinkel α der
unteren Endebene, und die Ordinate repräsentiert die reaktiven Seitenkräfte Fx,
Fy in der x-Richtung bzw. der y-Richtung. Durchgehende Linien bezeichnen
Variationen der reaktiven Seitenkräfte Fxb, Fyb der gekrümmten Schraubenfeder gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel,
wohingegen die gestrichelten Linien die Variation der reaktiven
Seitenkräfte
Fxn, Fyn gemäß der herkömmlichen
zylindrischen Schraubendruckfeder bezeichnen.
-
Wie
in 12 gezeigt ist, werden die folgenden Ergebnisse
erzielt.
- (1) Wenn die Schraubenfeder 5x anfangs
in die y-Richtung gekrümmt
ist, wird, verglichen mit den reaktiven Seitenkräften Fxn, Fyn der herkömmlichen
zylindrischen Schraubendruckfeder, die reaktive Seitenkraft Fxb
in der x-Richtung vergrößert, wohingegen
sich die reaktive Seitenkraft Fyb in y-Richtung verringert.
- (2) Für
den Fall, dass die untere Endebene um den Neigungswinkel α entgegen
dem Uhrzeigersinn gemäß 10 um
die x-Achse gedreht wird, wird die reaktive Seitenkraft Fyb mit
dem Anstieg des Neigungswinkels α beträchtlich
vergrößert, wohingegen
die reaktive Seitenkraft Fxb in der x-Richtung geringfügig reduziert
wird.
- (3) Der absolute Wert der reaktiven Seitenkraft in die x-Richtung ist nicht
unwesentlich, damit die Reaktionskraftachse der Feder mit einer
idealen Versatz-Linie übereinstimmt.
In dieser Hinsicht kann die reaktive Seitenkraft Fxb in der x-Richtung
durch Zusammentreffen der Krümmungsrichtung
der Feder mit der Richtung der reaktiven Seitenkraft, die ausgeübt wird,
wenn die Feder zwischen parallelen Sitzen zusammengedrückt wird,
minimiert werden, um die Position der Endwindung der Feder zu justieren.
-
Im
Gegensatz dazu werden für
den Fall, dass die untere Endebene der Schraubenfeder 5x um
den Neigungswinkel von 8,0 Grad entgegen dem Uhrzeigersinn gemäß 10 um
die x-Achse gedreht
wird, und die Schraubenfeder 5x bis zu der vorbestimmten
Höhe zusammengedrückt ist,
und gleichzeitig die obere Endebene der Schraubenfeder 5x im Uhrzeigersinn
gemäß 10 um
die x-Achse gedreht wird, die reaktiven Seitenkräfte Fxb, Fyb der Schraubenfeder 5x mit
der Zunahme des Neigungswinkel β der
oberen Endebene variieren, wie es mit Hilfe der durchgezogenen Linien
gemäß 13 bezeichnet
ist. Die gestrichelten Linien bezeichnen die Variation der reaktiven
Seitenkräfte
in dem gleichen Fall wie dem vorhergehend beschriebenen Fall. Daher
kann unter Bezugnahme auf 13 geschlussfolgert
werden, dass mit der Vergrößerung des
Neigungswinkels R der oberen Endebene im Uhrzeigersinn die reaktiven
Seitenkräfte
Fyb, Fyn in der y-Richtung
beträchtlich
verringert werden und die reaktiven Seitenkräfte Fxb, Fxn geringfügig vergrößert werden.
-
Zum
Schluss ist zur der anfänglich
gekrümmten
zylindrischen Schraubendruckfeder zu sagen,
- (1)
Die Reaktionskraftachse wird in die Ausdehnungsrichtung der gekrümmten Feder
parallel verschoben.
- (2) Wenn die untere Endebene entgegen dem Uhrzeigersinn gemäß 10 um
die x-Achse geneigt ist, wird die reaktive Seitenkraft in der y-Richtung
beträchtlich vergrößert, und
der Winkel zwischen der Windungsachse und der Reaktionskraftachse
der Feder wird vergrößert.
- (3) Für
den Fall, dass die untere Endebene entgegen dem Uhrzeigersinn gemäß 10 um
den Neigungswinkel α um
die x-Achse gedreht wird, nähert
sich der Angriffspunkt der Reaktionskraft an der oberen Endebene
mit einem Anstieg des Neigungswinkel α der Mitte der oberen Endebene an.
- (4) Wenn die obere Endebene im Uhrzeigersinn gemäß 10 um
den Neigungswinkel β um
die x-Achse gedreht wird, wird die reaktive Seitenkraft in die y-Richtung
jedoch mit der Zunahme des Neigungswinkels β beträchtlich verringert, um die Wirkung
zu kompensieren, die erzielt wird, wenn die untere Endebene geneigt
wurde.
- (5) Obgleich die reaktive Seitenkraft in die Richtung vertikal
zu der Ausdehnungsrichtung der gekrümmten Feder (d. h., die reaktive
Seitenkraft in x-Richtung) im Wert groß ist, kann sie wie vorhergehend
beschrieben reduziert werden, und ihre durch das Neigen der Endebene
verursachte Variation wird geringfügig klein.
-
In 14 bezeichnen
durchgezogene Linien die Variation der Reaktionskraftachse der Schraubenfeder 5x für den Fall,
dass die obere Endebene entgegen dem Uhrzeigersinn um die x-Achse
gedreht wird, wobei die Schraubenfeder 5x auf eine vorbestimmte
Höhe zusammengedrückt ist,
d. h., eine Richtung umgekehrt zu der Richtung, die durch den Pfeil
in 10 bezeichnet ist. Da die Richtung des Pfeils
in 10 der Richtung zur Vergrößerung des Winkels β entspricht,
entspricht die umgekehrte Richtung der Richtung zur Verringerung
des Winkels β. Die
gestrichelten Linien bezeichnen die Variation der Reaktionskraftachse
der herkömmlichen
zylindrischen Schraubendruckfeder in dem gleichen Fall wie dem vorhergehend
angeführten
Fall. 14 zeigt die Varia tion der Reaktionskraftachse
der Feder, wenn ein Drehwinkel, welcher um die x-Achse gemäß 14 gedreht
wird, d. h. ein Neigungswinkel β der oberen
Endebene, in der Richtung entgegengesetzt zu der Richtung, wie sie
durch den Pfeil in 10 bezeichnet ist, (in anderen
Worten ausgedrückt,
der Verringerungsrichtung des Winkels β) vergrößert wird. Durch Vergrößerung des
Neigungswinkels β der
oberen Endebene in die Richtung entgegengesetzt zu der Uhrzeigerrichtung,
wie sie durch den Pfeil in 10 gezeigt
ist, d. h. in die Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn, wird die
Neigung der oberen Endebene in die y-Richtung vergrößert. Anders
ausgedrückt,
die reaktive Seitenkraft der gekrümmten Schraubenfeder 5 wird
mit der Verringerung des Neigungswinkels β der oberen Endebene in der
Uhrzeigerrichtung vergrößert, wie
durch den Pfeil in 10 bezeichnet.
-
Unter
Bezugnahme auf 15–17 kann geschlussfolgert
werden, dass durch Neigen der unteren Endebene der Schraubenfeder 5x mit
der anfänglichen
Krümmung,
wie in 10 gezeigt, die Reaktionskraftachse
RA ungefähr
die Mitte der oberen Endebene passieren wird. 15 veranschaulicht einen
Zustand von Kräften,
die in dem Fall ausgeübt werden,
in welchem die untere Endebene der Schraubenfeder 5x, wie
in 10 gezeigt, um die x-Achse entgegen dem Uhrzeigersinn
gemäß 10 gedreht
wird, wobei die Schraubenfeder 5x auf die vorbestimmte
Höhe zusammengedrückt ist.
Wie in 16 und 17 zu
sehen ist, wird die reaktive Seitenkraft Fy und die Verschiebung
(e) des Angriffspunkts der Kraft gemäß dem Neigungswinkel α der unteren
Endebene der Schraubenfeder 5x zu dem unteren Sitz (in 15 nicht
gezeigt) variieren.
-
16 und 17 zeigen
die aus dem Experiment erzielten Ergebnisse, wobei durchgezogene
Linien das Ergebnis des Experiments für eine zylindrische Schraubendruckfeder
ohne Krümmung
bezeichnen, strichpunktierte Linien das Ergebnis für eine zylindrische
Schraubendruckfeder bezeichnen, wel che um 10 mm des Krümmungsbetrags
gekrümmt
war (d), Zweipunkt-Strich-Linien das Ergebnis für eine zylindrische Schraubendruckfeder
bezeichnen, welche um 13 mm gekrümmt
war, und gestrichelte Linien das Ergebnis für eine zylindrische Schraubendruckfeder
zeigen, welche um 16 mm gekrümmt
war. Wie aus den Ergebnissen dieser Experimente deutlich wird, wird
mit der Vergrößerung des Krümmungsradius
die reaktive Seitenkraft Fy verringert, und der Angriffspunkt der
Reaktionskraft an der oberen Endebene wird in die Ausdehnungsrichtung der
Krümmung
verschoben. Und in dem Fall, in welchem die untere Endebene um den
Neigungswinkel α geneigt
ist, wird mit dem Anstieg des Winkels α die reaktive Seitenkraft Fy
vergrößert, und
der Angriffspunkt der Kraft an der oberen Endebene wird in die Richtung
entgegengesetzt der Ausdehnungsrichtung der Krümmung der Schraubenfeder verschoben.
-
18 veranschaulicht
ein erstes Ausführungsbeispiel
der gekrümmten
Schraubenfeder 5 zur Nutzung in einer Aufhängung des
Federbein-Typs (im Folgenden einfach als Aufhängung bezeichnet). Wie in 18 gezeigt
ist, ist die gekrümmte
Schraubenfeder 5, wie sie in 1 gezeigt
ist, in der Aufhängung
befestigt, wobei die meisten Teile von dieser, mit Ausnahme eines
Abschnitts zum Halten des oberen Endes der gekrümmten Schraubenfeder 5, durch
Zweipunkt-Strich-Linien
veranschaulicht sind. Ein Federbein 2 ist auf elastische
Weise an seinem oberen Ende an einem Fahrzeugkörper 1 befestigt, und
der obere Sitz 3 ist an dem Fahrzeugkörper 1 befestigt.
Der untere Sitz 4 ist an einem mittleren Abschnitt des
Federbeins 2 fixiert. Zwischen dem oberen Sitz 3 und
dem unteren Sitz 4 ist die gekrümmte Schraubenfeder 5 angeordnet,
um das Federbein 2 in sich aufzunehmen. Das untere Ende
des Federbeins 2 ist an einem Gelenk 6 fixiert,
welches durch einen unteren Arm 7 drehbar an dem Fahrzeugkörper 1 befestigt
ist. Demgemäß ist ein
Rad 8 an dem Gelenk 6 befestigt, welches über das
Federbein 2 und die gekrümmte Schraubenfeder 5 mit
dem Fahrzeugkörper 1 verbunden ist,
und welches durch den unteren Arm 7 mit dem Fahrzeugkörper 1 verbunden
ist. Das obere Ende des Federbeins 2 und der obere Sitz 3 sind über eine
Federbeinbefestigung 10 an dem Fahrzeugkörper 1 befestigt,
deren Erläuterung
weggelassen wird. Das Federbein 2 ist mit einem Zylinder 2a und
einem Stab 2b versehen, welcher in dem Zylinder 2a verschiebbar
befestigt ist, um einen Stoßdämpfer auszubilden.
Der Stab 2b ist an seinem oberen Ende mittels der Federbeinbefestigung 10 an dem
Fahrzeugkörper 1 befestigt,
und der Zylinder 2a ist an seinem unteren Ende an dem Gelenk 6 fixiert, um
eine Struktur ähnlich
der in dem vorhergehend erwähnten
japanischen Gebrauchsmuster Nr. 48-39290 offenbarten Struktur auszubilden.
-
Wie
in 18 gezeigt ist, ist der untere Sitz 4 des
vorliegenden Ausführungsbeispiels
derart an dem Zylinder 2a des Federbeins 2 fixiert,
dass er mit dem vorbestimmten Winkel α in die Richtung zur Verkürzung der
Länge in
Längsrichtung
der gekrümmten Schraubenfeder 5 an
der Außenseite
des Fahrzeugkörpers
geneigt ist. Für
den Fall, dass die gekrümmte Schraubenfeder 5 derart
angeordnet ist, dass sie zu dem Federbein 2 versetzt ist,
wie in 18 gezeigt ist, ist der untere
Sitz 4 derart gehalten, dass er mit dem vorbestimmten Winkel α in die Richtung
zur Verkürzung
der Länge
in Längsrichtung
der gekrümmten Schraubenfeder 5 an
der Außenseite
des Fahrzeugkörpers
in Richtung auf die Versatzrichtung geneigt ist (in 18 nach
rechts).
-
Gemäß der Aufhängung, wie
sie in 18 gezeigt ist, stimmt die Reaktionskraftachse
RA nicht mit der Lasteingabeachse AA überein. D. h., die Federbeinachse 5A des
Federbeins 2 und die Lasteingabeachse AA bilden einen Winkel θ1, wohingegen die
Federbeinachse SA und die Reaktionskraftachse RA den Winkel θ2 bilden.
In 18 bezeichnet „LA" die Achse des unteren Arms 7, „KA" bezeichnet die Achse
eines Achsschenkelbolzens (nicht gezeigt). Aufgrund der Beziehung
zwischen der Reaktionskraftachse RA und der Federbeinachse SA, welche nicht
miteinander übereinstimmen,
kann zwischen dem Zylinder 2a und dem Stab 2b des
Federbeins ein Gleitwiderstand verursacht werden. Die Erzeugung
des Gleitwiderstands wird jedoch durch die Seitenkraft der gekrümmten Schraubenfeder 5 verhindert,
wodurch eine gleichmäßige Gleitbewegung
des Stabs 2b gesichert wird.
-
19 veranschaulicht
ein zweites Ausführungsbeispiel
der an der Aufhängung
befestigten gekrümmten
Schraubenfeder, wobei eine gekrümmte Schraubenfeder 15 eine
Anfangskrümmung
eines Krümmungsbetrags
(d) hat, und eine Windungssteigung einer unteren Endwindung 15a der
gekrümmten
Schraubenfeder 15 derart festgelegt worden ist, dass die
Endebene der unteren Endwindung 15a in einem vorbestimmten
Winkel α zu
dem unteren Sitz 14, auf welchen die untere Endwindung 15a in
ihren unbelasteten Zustand aufgesetzt ist, in die Richtung zur Verkürzung der
Länge in
Längsrichtung
der gekrümmten
Schraubenfeder 15 an der Innenseite der Krümmung geneigt
ist (d. h., linke Seite in 19). In 19 sind
der obere Sitz 13 und der untere Sitz 14, auf
welchen die gekrümmte
Schraubenfeder 15 aufsitzt, mit Zweipunkt-Strich-Linien bezeichnet,
eine Sitzebene der oberen Endwindung 15b, welche an dem
oberen Sitz 13 anliegt, d. h. die obere Endebene, ist durch
(US) bezeichnet, und eine Sitzebene der unteren Endwindung 15a,
welche an dem unteren Sitz anliegt, d. h. die untere Endebene, ist
durch (LS) bezeichnet.
-
In
anderen Worten ausgedrückt,
gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
werden der Krümmungsbetrag
(d) und die Windungssteigung der unteren Endwindung 15a zur
Schaffung des Neigungswinkels α (d.
h., des Drehwinkels im Uhrzeigersinn drehend gemäß 19) derart
festgelegt, dass sie in dem gleichen Zustand sind, wie wenn der
untere Sitz entgegen dem Uhrzeigersinn um den Neigungswinkel α gedreht
wird, wobei die Schraubenfeder 5x, wie in 10 gezeigt,
auf die vorbestimmte Höhe
zusammengedrückt
ist, wenn die gekrümmte
Schraubenfeder 15 zwischen dem oberen Sitz 13 und dem unteren
Sitz 14 befestigt wird, wie in 19 gezeigt ist.
Demgemäß kann,
wenn die gekrümmte
Schraubenfeder 15, die wie in 19 gezeigt
ausgebildet ist, zwischen dem oberen Sitz 13 und dem unteren Sitz 14 befestigt
ist, welche auf die gleiche Weise wie im Stand der Technik parallel
zueinander angeordnet sind, und die gekrümmte Schraubenfeder 15 derart eingebaut
ist, dass die Ausdehnungsrichtung der Krümmung der Windungsachse CA
auf die Außenseite
des Fahrzeugkörpers
gerichtet ist, und die gleiche Wirkung wie in dem Fall, in welchem
die Schraubenfeder 5x gemäß 10 zu
dem unteren Sitz geneigt ist, wie in 9 gezeigt
ist, erzielt werden kann.
-
Oder
die Windungssteigung der oberen Endwindung 15b der gekrümmten Schraubenfeder
kann derart festgelegt sein, dass die Endebene der oberen Endwindung 15b in
dem vorbestimmten Winkel β zu dem
aufzusetzenden oberen Sitz 13 in die Richtung zur Verkürzung der
Länge in
Längsrichtung
der Schraubenfeder an der Außenseite
der Krümmung (d.
h., rechte Seite in 19) geneigt ist. D. h., in Hinsicht
auf die in 14 gezeigt Eigenschaft können der
Krümmungsbetrag
(d) und die Windungssteigung der oberen Endwindung 15b zur
Schaffung des Neigungswinkels β in
einem unbelasteten Zustand derart festgelegt werden, dass sie in
dem gleichen Zustand sind, als wenn die obere Endebene US entgegen
dem Uhrzeigersinn um den Neigungswinkel β gedreht ist, wobei die Schraubenfeder 5x gemäß 10 auf
die vorbestimmte Höhe
zusammengedrückt
ist.
-
Die
Schraubenfeder kann derart ausgebildet sein, dass die Neigungswinkel γ, δ der unteren
Endebene LS und der oberen Endebene US und die Windungssteigungen
der oberen Endwindung 15b und der unteren Endwindung 15a derart
festgelegt werden, dass sie in dem gleichen Zustand sind, wenn die Schraubenfeder
zwischen dem oberen Sitz und dem unteren Sitz befestigt ist, welche
parallel zueinander angeordnet sind (nicht gezeigt), wobei die untere Endebene
der Schrau benfeder 5x, wie sie in 10 gezeigt
ist, entgegen dem Uhrzeigersinn um den Winkel γ um die x-Achse gedreht wird,
und auch die obere Endebene der Schraubenfeder 5x entgegen dem
Uhrzeigersinn um den Winkel δ um
die x-Achse gedreht wird, und die Schraubenfeder 5x auf
die vorbestimmte Höhe
zusammengedrückt
ist. Wenn die gekrümmte
Schraubenfeder 15 zwischen dem oberen Sitz und dem unteren
Sitz befestigt wird, welche parallel zueinander angeordnet sind,
können
demgemäß die gleichen
Wirkungen wie bei dem gemäß 19 offenbarten
Ausführungsbeispiel
erzielt werden.
-
Unter
Bezugnahme auf 20 und 21 wird
ein drittes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erklärt,
bei welchem gekrümmte
zylindrische Schraubendruckfedern 25, 35, wie
in 20 und 21 gezeigt,
derart ausgebildet sind, dass die Windungsachsen CA2, CA3 in ihrem
unbelasteten Zustand jeweils auf eine solche Weise gekrümmt sind,
dass die Mitte der oberen Endwindung 25b und die Mitte
der oberen Endwindung 35b zu der Mitte der unteren Endwindung 25a und
der Mitte der unteren Endwindung 35a in die Richtung der
Innenseite der Krümmung
(linke Seite in 20, 21) jeweils um
die horizontalen Strecken S1, S2 versetzt sind. Ebenso können die
Windungsachsen auf eine solche Weise festgelegt sein, dass die Mitte
der unteren Endwindung zu der Mitte der oberen Endwindung in die
Richtung der Außenseite
der Krümmung
(nach rechts in 20, 21) versetzt
ist. Wenn die gekrümmte
Schraubenfeder 25 oder 35, wie sie in 20 und 21 gezeigt
sind, zwischen dem oberen Sitz 13 und dem unteren Sitz 14 befestigt
werden, wird die Mitte der Endebene der oberen Endwindung 25b oder 35b,
welche jeweils um die Strecke S1 oder S2 zu der Mitte der Endebene
der unteren Endwindung 25a oder 35a versetzt ist,
mit der Mitte des oberen Sitzes 13 übereinstimmen, welcher nicht
zu der Mitte des unteren Sitzes 14 versetzt ist. Im Ergebnis wird
die gekrümmte
Schraubenfeder 25 oder 35 in dem gleichen Zustand
derart gehalten, dass die obere Endebene der oberen Endwindung 25b oder 35b entgegen
dem Uhrzeigersinn um den Winkel δ gedreht
wird, so dass im Wesentlichen die gleiche Wirkung wie jene Wirkung
erzielt werden kann, die unter Nutzung der Schraubenfeder zustande
kommt, bei welcher die Windungssteigung von deren oberer Endwindung
justiert ist.
-
22 veranschaulicht
eine gekrümmte Schraubenfeder 45 gemäß noch einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, bei welchem die gekrümmte Schraubenfeder 45 in
einer kegelstumpfartigen Form mit einer gekrümmten Windungsachse ausgebildet
ist. Gemäß der gekrümmten Schraubenfeder 45 ist
die Windungssteigung derart vorgesehen, dass sie proportional zu
der Anzahl von Windungen vergrößert werden
kann, wie in 23 gezeigt ist. Die Variation
der Windungssteigung wird jedoch durch die Ausbildung der Bauform
der Feder derart bewirkt, dass sie eine kegelförmige Form mit einer gekrümmten Windungsachse
hat, so dass sie als eine unabhängige
Bedingung vorgesehen ist, ohne irgendeine Beziehung zu der Ausbildung
der zu krümmenden
Windungsachse. Außerdem
zeigt 24 eine grafische Darstellung,
bei welcher der Durchmesser der Windung proportional zu der Anzahl
von Windungen vergrößert wird,
wobei diese Variation gleichfalls beim Ausbilden der Bauform der Feder
derart, dass sie die kegelstumpfartige Form hat, bewirkt wird, so
dass sie ohne irgendeine direkte Beziehung zur Ausbildung der zu
krümmenden
Windungsachse vorgesehen ist. Um die Windungsachse zu krümmen, wird
jedoch der Durchmesser der Windung entlang der Längsachse allmählich vergrößert, wobei
eine Relativbeziehung zwischen den Durchmessern von ungefähr den Hälften der
Umfänge
in einer Windung beibehalten wird. Für den Fall, dass die Feder
derart auszubilden ist, dass sie eine spezielle Bauform hat, wie
bei der gekrümmten
Schraubenfeder 25 gezeigt ist, ist die Windungssteigung
zu variieren oder ist der Durchmesser der Windung zu variieren.
In diesem Fall muss, um eine gekrümmte Windungsachse zu schaffen,
die Relativbeziehung zwischen den Durchmessern von ungefähr den Hälften der
Umfänge
in einer Windung beibehalten werden.