DE7838756U1

DE7838756U1 - Zylindrische Schraubendruckfeder

Info

Publication number: DE7838756U1
Application number: DE19787838756
Authority: DE
Original assignee: Stahlwerke Brueninghaus GmbH
Current assignee: Stahlwerke Brueninghaus GmbH
Priority date: 1978-12-29
Filing date: 1978-12-29
Publication date: 1980-06-04

Description

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Stahlwerke Brüninghaus GmbH Abt. FE/v.E./Mdf. Westhofen/Westf. 21. 12. 197 8

Werk Werdohl 7 8/0002

Zylindrische Schraubendruckfeder

Die Erfindung betrifft eine zylindrische Schraubendruckfeder aus einem Draht oder Stab mit kreisförmigem Querschnitt, deren Enden sich gegen Federteller abstützen.

Es sind bereits Schraubendruckfedern bekannt, bei denen die

zur Herstellung verwendeten Drähte oder Stäbe über ihre ge- |

samte Länge einen konstanten Kreisquerschnitt besitzen. Die |

Endwindungen dieser Federn sind vor allem dort, wo sie von \

den Federtellern abheben, besonders bruchgefährdet. An diesen i^:

Stellen, die theoretisch die Einspannstellen der Schrauben- i

feder darstellen, treten nämlich durch die im Betriebsein- | satz nicht zu vermeidenden Abwälz- und Reibbewegungen zwischen den Endwindungen und Federtellern schon nach kurzer Zeit Zerstörungen der Korrosionsschutzschicht des Federdrahtes und seiner durch Kugelstrahlen verfestigten und mit Druckeigenspannungen beaufschlagten Randschicht auf.

Bei Gestaltung der Endwindungen von Fahrgestell-Schraubenfedern gemäß DIN 2096, Seite 1, Bild 3, und bei Verwendung von Federtellern entsprechend dem Vorentwurf des Teils 2 dieser Norm, Seite 2, Bild 1, läßt es sich nicht vermeiden, daß die Endwindungen mit den ihnen unmittelbar benachbarten, hoch beanspruchten federungswirksamen Windungen nicht erst bei Erreichen der theoretischen Blockkraft der Feder, sondern schon bei kleineren, noch im Arbeitsbereich der Feder liegenden Kräften in Berührung kommen. Dabei treten ebenfalls die bereits erläuterten Beschädigungen der Drahtoberflächen auf, und außerdem entstehen durch das Aneinanderschlagen

der Windungen Geräusche. Hauptsächliche Ursache für die frühe Windungsberührung bei den bekannten Federn ist eine starke Mitverformung der Endwindungen, die nur in der Theorie als starr angenommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schraubendurckfeder anzugeben, bei der die Beanspruchungen und die Verformungen der Endwindungen und Übergangswindungen gegenüber den hauptsächlich federungswirksamen Windungen verringert sind, um die Gefahr von Korrosionsbrüchen zu verringern und Geräuschbildungen zu vermeiden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Drahtdurchmesser im Bereich mindestens einer Endwindung größer ist als im Bereich der hauptsächlich federungswirksamen Windungen.

Vorteilhaft ist es, den Windungsdurchmesser mindestens einer Endwindung kleiner als den Windungsdurchmesser der hauptsächlich federungswirksamen Windungen zu gestalten.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den Schutzansprüchen enthalten.

Der Schutzumfang der Erfindung erstreckt sich nicht nur auf die beanspruchten Einzelmerkmale, sondern auch auf deren Kombination.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer zylindrischen Schraubendruckfeder;

Fig. 2 den Federdraht der Schraubendruckfeder gemäß Fig. 1 vor der Formgebung;

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Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer weiteren zylindrischen Schraubendruckfeder;

Fig. 4 den Federdraht der Feder gemäß Fig. 3 vor der Formgebung.

Der Federdraht 10 der Schraubendruckfeder gemäß Fig. 1 und 2 besteht aus einem Hauptbereich 11 großer Länge mit konstantem Stabdurchmesser. Zu beiden Enden dieses Hauptbereiches 11 schließen sich Übergangsbereiche 12 an, deren Stabdurchmesser nach außen hin zunehmen, bis sie in Endbereiche 13 mit konstanten Durchmessern übergehen. Die Drahtdurchmesser der Endbereiche 13 sind also größer als der Drahtdurchmesser des Hauptbereiches 11.

Im gewundenen Zustand bildet der Federdraht 10 die zylindrische Schraubendruckfeder 14. Sie besteht aus den hauptsächlich federungswirksamen Windungen 15 und den sich zu beiden Enden der Schraubendruckfeder 14 anschließenden Übergangswindungen 16 und 17 sowie den Endwindungen 18 und 19. Der Windungsdurchmesser der unteren Endwindung 18 ist genauso groß wie der Windungsdurchmesser der hauptsächlich federungswirksamen Windungen 15, während der Windungsdurchmesser der oberen Endwindung 19 kleiner ist. Daher ergibt sich für den Windungsdurchmesser der oberen Übergangswindung 17 ein veränderlicher Verlauf; der Windungsdurchmesser der unteren Übergangswindung 16 ist dagegen konstant.

Die Feder gemäß Fig. 3 und 4 der Zeichnung ist grundsätzlich genauso aufgebaut, sie hat jedoch in den Endbereichen 20 des Federdrahtes 23 jeweils einen veränderlichen Drahtdurchmesser, der von den Übergangsbereichen 12 aus nach außen hin abnimmt. An die Übergangswindung 16 der Schraubendruckfeder 21 schließen sich Endwindungen 22 mit konstantem Windungsdurchmesser an. Dieser ist genauso groß wie der Windungsdurchmesser der hauptsächlich federungswirksamen Windungen 15.

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Die Endwindungen können zur Abstützung gegen ebene Federteller an den Stirnseiten der Schraubendruckfeder 14, 21 auch mit einer planbearbeiteten Oberfläche versehen sein.

Die erfindungsgemäße Schraubendruckfeder kann zur Abfederung von Kraftfahrzeug-Fahrgestellen verwendet werden und bevorzugt eine lineare Kennlinie haben. Wenn die auf den Federtellern aufliegenden Endwindungen sich während der Federungsvorgänge abwälzen oder dort reiben, so haben Beschädigungen der Oberflächen keine Brüche mehr zur Folge, weil durch die dort erfindungsgemäß vorgesehene Drahtverdickung eine Beanspruchungserniedrigung erreicht wird. Verdickt man beispielsweise einen Draht, der für den hauptsächlich federungswirksamen Bereich einen Durchmesser von 11 mm aufweist, an den Enden bzw. im Bereich der Endwindungen auf 12 mm, so sinkt dort die Beanspruchung gegenüber der Beanspruchung im hauptsächlich federungswirksamen Bereich um 23 %. Um Werkstoff zu sparen, können die Endbereiche gemäß Fig. 3 und 4 der Zeichnung ausgeführt sein, also mit nach außen hin kleiner werdendem Drahtdurchmesser, wenn die übrigen Konstruktionsdaten dieses zulassen.

Bei der erfindungsgemäßen Schraubendruckfeder wird im Bereich der Endwindungen aber nicht nur die Beanspruchung erniedrigt, sondern gleichzeitig auch der Verformungswiderstand vergrößert. Ein vergrößerter Verformungswiderstand wirkt sich in doppelter Hinsicht positiv aus. Zum einen trägt er maßgeblich dazu bei, daß die Endwindungen im Arbeitsbereich der Feder nicht mit den ihnen benachbarten federungswirksamen Windungen in Berührung kommen, und zum anderen verbessert er auch das Knick- und Beulverhalten der Feder.

Schutzansprüche:

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1. Zylindrische Schraubendruckfeder aus einem Draht oder Stab mit kreisförmigem Querschnitt, deren Enden sich gegen Federteller abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtdurchmesser im Bereich mindestens einer Endwindung (18, 19, 22) größer ist als im Bereich der hauptsächlich federungswirksamen Windungen (15).

2. Schraubendruckfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtdurchmesser im Bereich beider Endwindungen (18, 19, 22) größer ist als im Bereich der hauptsächlich federungswirksamen Windungen (15).

3. Schraubendruckfeder nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Windungsdurchmesser mindestens einer Endwindung (19) kleiner ist als der Windungsdurchmesser der hauptsächlich federungswirksamen Windungen (15).

4. Schraubendruckfeder nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Windungsdurchmesser mindestens einer Endwindung (18) bzw. (22) so groß wie der Windungsdurchmesser der hauptsächlich federungswirksamen Windungen (15) ist.

5. Schraubendruckfeder nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtdurchmesser im Bereich der Endwindungen (18, 19) konstant ist.

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6. Schraubendruckfeder nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtdurchmesser im Bereich der Enclwindungen (22) von einem größten Wert am Ende der jeweiligen Übergangswindung (16) zum Drahtende hin abnimmt.