DE831343C - Spulenartig gewickelte Druckfeder - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 11. FEBRUAR 1952

A 3637XII/47 a

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung bezieht sich auf eine spulenartig gewickelte Druckfeder, die'so gewickelt ist, daß die vollständige Feder zylindrische Form besitzt.

Bei Federn dieser Art sind die unwirksamen oder toten Windungen am Ende so gewickelt, daß der Draht eine Schraubenlinie bildet, wenn die Feder völlig zusammengedrückt ist, wobei die vollständige Feder in diesem Zustand immer noch ihre zylindrische Form besitzt.

Bisher' war es üblich, daß der Winkel der Schraubenlinie des Drahtes der nicht zusammengedrückten Feder sich von den Endwindungen ausgehend schnell ändert und auf den Winkel übergeht, den die normale Schraubenlinie der unzusammengedrückten offenen Feder besitzt. Diese Bedingung verursacht eine Konzentration der Beanspruchung auf die Stellen, an denen die wirksamen Windungen in die unwirksamen Windungen übergehen, wenn die Feder belastet ist; tatsächlich bricht eine Feder dieser Art sehr häufig gerade in so diesem Bereich, insbesondere wenn die Belastung eine Vibrations- oder Schwingungsbelastung ist. Gemäß der Erfindung nimmt der Abstand zwischen den Windungen in mathematischer Progression von den einander gegenüberliegenden End- as windungen aus bis ungefähr zur Mitte der Länge der Feder zu, d. h. der Steigungswinkel der Windungen nimmt fortschreitend bis zur Mitte der Feder nach dem mathematischen Gesetz einer als Diagramm darstellbaren Kurve zu. Das Diagramm der Kurve, die die fortschreitende Veränderung des Steigungswinkels zwischen den unwirksamen End-

windungen der Feder wiedergibt, kann z. B. eine volle Schwingung einer Sinuskurve sein, die einer ansteigenden Geraden überlagert ist; oder die Kurve kann aus zwei Kreisbögen zusammengesetzt sein, von denen der erste ein negativer bzw. nach unten und der zweite ein positiver bzw. nach oben aufgetragener Kreisbogen ist, wobei beide Bögen einer ansteigenden Geraden überlagert sind und stetig ineinander übergehen; oder das Kurvendiagramm kann aus zwei ineinander übergehenden Parabelbögen bestehen, von denen der eine das umgekehrte Gegenstück des anderen darstellt.

In der Zeichnung ist ein Vergleich einer gewöhnlichen, nach einer Schraubenlinie gewickelten Feder von zylindrischer Form mit einer spulenartig gewickelten Druckfeder nach einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei beide Federn den gleichen Windungsdurchmesser und die gleiche Anzahl von Windungen haben und im freien unzusammengedrückten Zustand dargestellt sind. Beide Federn haben an jedem ihrer Enden eine tote bzw. unwirksame Windung.

Fig. ι zeigt einen Schnitt durch den Durchmesser einer gewöhnlichen, nach einer Schraubenlinie gewickelten Feder zylindrischer Form, und

Fig. 2 zeigt ein Diagramm für diese Feder als Kurvenlinie, die eine Abwicklung der Mittelachse des die Feder bildenden Drahtes auf einer Ebene darstellt. Diese Kurvenlinie würtde entstehen, wenn man die Feder um ihre Achse herum auf einer tangential zum Wicklungsdurchmesser verlaufenden Ebene abrollt; sie gibt dann den von der Mittelachse des Drahtes durchlaufenen und auf diese Ebene projizierten Weg wieder.
Fig. 3 zeigt eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, jedoch für eine Feder gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 4 zeigt ein Diagramm für die in Fig. 3 dargestellte Feder.

Gemäß Fig. 1 und 2 sind die toten oder unwirksamen Windungen der Feder wie üblich verjüngt oder abgeschrägt, so daß sie flache Endanlageflächen bilden. Diese unwirksamen Endwindungen sind in der Kurvenlinie durch gerade ansteigende Linien α¹, d¹ und u¹, x^l wiedergegeben und erstrecken sich über die längs des Umfanges verlaufenden Strecken A^r, £>i bzw. U¹, X*, die auf der Grundlinie der Fig. 2 abgewickelt sind. Die zwischenliegenden Windungen dieser Feder bilden eine Schraubenlinie mit konstanter Steigung, die in der graphischen Darstellung durch die ansteigende Gerade d¹, u^l wiedergegeben ist, die sich über die auf der Grundlinie der Fig. 2 abgewickelten, längs des Umfanges verlaufenden Strecken D¹, U¹ erstreckt. Die Gerade d¹, u¹ gibt natürlich die wahre Länge der freien oder wirksamen Windungen der Feder wieder, und ihr Neigungswinkel zur Grundlinie ist die konstante Steigung dieser Windungen. Es ist ersichtlich, daß sich eine rasche Änderung des Winkels an den Punkten d¹ und u¹ ergibt, an denen der Winkel der Schraubenlinie der freien oder wirksamen Windungen sich an die Endwindungen anschließt, und gerade an diesen Punkten oder in ! der Nähe dieser Punkte tritt häufig ein Versagen oder Bruch der Feder ein, insbesondere wenn die Feder einer Vibrations- oder Schwingungsbelastung unterworfen ist.

Gemäß Fig. 3 und 4 besitzt die Feder tote, unwirksame Endwindungen wie in Fig. 1, und diese sind in der graphischen Darstellung nach Fig. 4 ähnlich durch die Geraden a², d'² bzw. u-, x² dargestellt. Der Abstand zwischen den Federwindungen nimmt in mathematischer Progression von den unwirksamen Endwindungen ausgehend bis zur Mitte der Feder zu, d. h. der Steigungswinkel nimmt fortschreitend bis zur Mitte der Feder gemäß dem mathematischen Gesetz der im Diagramm dargestellten Kurve zu. Bei der graphischen Darstellung nach Fig. 4 ist diese fortschreitende Änderung im Steigungswinkel zwischen d² und u² und dem Mittelpunkt m² durch zwei Kurven d², m² und m², u² dargestellt, die jeweils dem zugehörigen Teil einer ansteigenden Geraden d², u² überlagert sind, wobei die Kurve d², m² negativ verläuft und die Kurve m², u² positiv verläuft und das Gegenstück der Kurve d², m² ist. Die beiden Kurven d², m² und tn², u² gehen beim Punkt m² stetig ineinander über und gehen an ihren anderen Enden in die Geraden a², d² bzw. u², x² an den Punkten d² und u² ohne plötzliche Winkeländerung über. Die Kurven d², m² und m², u², die über den entsprechenden Teilen der Geraden d², u² aufgetragen sind, können, wie dargestellt, halbe Sinuswellen oder Kreisbögen oder Parabel'kurven sein.

Es ist ersichtlich, daß beim Zusammendrücken einer gemäß der Beschreibung von Fig. 3 und 4 gebauten Feder die Windungen sich, ausgehend von den Endwindungen bis zu den mittleren Windungen, nacheinander dicht aneinanderlegen und daß die noch wirksamen Windungen dabei unter allmählicher Veränderung des Winkels der Schraubenlinie auf diejenigen Windungen treffen, die unwirksam geworden sind. Dies ist ein Vorteil, der für die Feder gemäß der Erfindung in Verbindung mit der gleichmäßigeren Verteilung der Beanspruchung bzw. Spannung geltend zu machen ist, die dabei erreicht wird.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE: no

1. Spulenartig gewickelte Druckfeder in Zylinderform, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen ihren Windungen in mathematischer Progression von den Endwindungen aus bis ungefähr zur Mitte der Länge der Feder zunimmt, d. h. daß der Steigungswinkel der Windungen fortschreitend bis zur Mitte der Feder nach dem mathematischen Gesetz eines Kurvendiagramms zunimmt.

2. Druckfeder nach Anspruch 1, da'durch gekennzeichnet, daß das Gesetz der Änderung des Steigungswinkels zwischen den unwirksamen Endwindungen eine Kurve ergibt, die an ihren Enden ohne plötzliche Winkeländerung in Geraden übergeht, die die unwirksamen Endwindungen darstellen.

3· Druckfeder nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurvengesetz durch eine volle Sinusschwingung gegeben ist, die einer ansteigenden Geraden überlagert ist, welche die die unwirksamen Endwindungen darstellenden Geraden verbindet.

4. Druckfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurvengesetz durch zwei ineinander übergehende Kreisbögen gegeben ist, die einer Geraden überlagert sind, welche die die unwirksamen Endwindungen darstellenden Geraden verbindet.

5. Druckfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurvengesetz durch zwei aneinander anschließende Parabelbögen gegeben ist, von denen der eine das umgedrehte Gegenstück des anderen ist und die einer Geraden überlagert sind, welche die die unwirksamen Endwindungen darstellenden Geraden verbindet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

# 3Ο5β 1.