AT208660B

AT208660B - Schraubendruckfeder

Info

Publication number: AT208660B
Application number: AT244758A
Authority: AT
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1957-04-11
Filing date: 1958-04-04
Publication date: 1960-04-25

Description

Schraubendruckfeder
Die Erfindung betrifft eine mindestens mit einem Ende an einem Widerlager anliegende Schraubendruckfeder, bei der mindestens eine ihrer Endwindungen einen andern Durchmesser hat als die andern Windungen.

Es ist bekannt, eine oder mehrere Endwindungen einer Schraubendruckfeder kleiner als die andern Windungen zu machen und diese dann als Öse zum Einspannen der Feder zu benützen. Dabei liegt die jeweils als erste an die engeren Windungen anschliessende grössere Windung auf derselben Unterlage wie die Endwindungen auf und wird beim Bewegen der Feder im vom Belastungszustand abhängigen Mass von dieser Unterlage zu einem Teil abgehoben und wieder aufgelegt, berührt auch bei zusammengedrückter Feder die jeweils nach ihr nächstfolgende Windung, d. h. wird zwischen dieser und der Unterlage eingeklemmt. Dadurch treten an den verschiedenen Berührungsstellen Beschädigungen und Brüche Infolge des Abscheuerns der Federoberf1äche auf.

Insbesondere wenn die äusserste noch nicht befestigte Windung auf das befestigte Federende aufschlägt, tritt an der Auftreffstelle eine Kerbwirkung und ein Biegemoment auf, was verhältnismässig rasch zu einem Bruch der Feder führt.

Weiter sind Federn bekannt, deren den Enden zugerichtete Abschnitte kegelig gewickelt sind, damit die Enden auf verhältnismässig kleinen Flächen abgestützt werden können. Auch bei diesen Federn treffen die letzten, fest auf einer Unterlage liegenden Windungen oder diese Unterlage selbst im Rhythmus des Lastwechsels auf die anschliessende, frei bewegliche Windung der Feder, wodurch wiederum die Gefahr vorzeitiger Brüche entsteht.

Diese Nachteile werden nach der Erfindung dadurch vermieden, dass der Durchmesser der äussersten, eine Druckkraft auf diese Auflageflächen übertragenden Federwindung so viel vom Durchmesser der andern Windungen abweicht, dass sich die Endwindung und die sich an sie anschliessende Windung innerhalb des Arbeitsbereichs der Feder nicht berühren.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung wiedergegeben. Es zeigen Fig. 1 eine Feder bekannter Bauform, Fig. 2 eine Feder in einer ersten Ausführung nach der Erfindung, Fig. 3 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Feder und Fig. 4 eine dritte Ausführungsform.

Die Feder 1 nach Fig. 1 ist zwischen zwei Auflageflächen 2 und 3 eingespannt. Sie ist in der dargestellten Lage bis zu einer Länge zusammengedrückt, die beim Betrieb der Feder gelegentlich oder öfters erreicht und auch überschritten wird. Dabei sind die erste und zweite Windung nahe aneinander gerückt, während die andern Windungen noch einen beträchtlichen Abstand voneinander haben. Die Auflageflächen können beispielsweise einerseits an einem Gehäuse, anderseits an einem Ventil, einem mechanisch angetriebenen Kolben oder einem andern bewegten Teil angebracht sein.

Solange die Feder eine grössere Länge als die dargestellte hat, ist sie lediglich im Rahmen der üblicherweise berücksichtigten Festigkeitswerte beansprucht. Kommt sie aber öfters in die dargestellte Lage, so treten häufig zwischen den mit 4 und 5 bezeichneten Stellen kurz nach der ersten Windung Federbrüche auf.

Bei einer erfindungsgemassen Form einer Feder 6 entsprechend der Fig. 2 werden solche Brüche vermieden. Die Feder ist zwischen Auflageflächen 7 und 8 in demselben Mass zusammengedrückt wie die Feder 1. Ihre Endwindung 9 hat, soweit sie die Auflageflache 7 berührt, einen Aussendurchmesser, der kleiner ist als der Innendurchmesser der darauf folgenden Windung 10. Selbst wenn die Feder noch weiter

zusammengedrückt wird, kommt das Federende 11 nicht mit der Windung 10 in Berührung. Es besteht daher keine Gefahr, dass sich die Übergangsstelle der Windungen 9 und 10 durch Aufstossen oder Reiben an dem Federende 11 abnützt oder beim Aufliegen auf diesem Ende über das Ende hinweggebogen wird.

Die Feder kann daher auch auf die Dauer wesentlich grösseren Beanspruchungen standhalten als die Feder 1, selbst wenn sie oftmals so weit zusammengedrückt wird, dass sich ihre Gänge nahezu aneinanderlegen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist eine Feder 12 mit ihrer untersten Windung 13 auf einen Federteller 14 abgestützt. Dieser ist in bekannter Art im wesentlichen U-förmig und hat einen seitlichen Schlitz 15, mit dem er in eine Nut 16 eines Bolzens 17 von der Seite her eingeschoben ist. Beiderseits des links liegenden Endes des Schlitzes 15 sind Teile des Federtellers zu einem Rand 18 aufgebogen.

Die Windung 13 der Feder 12 hat einen Aussendurchmesser, der kleiner ist als der Innendurchmesser der andern Windungen. Die Windung ist ausserdem so bemessen, dass sie sich eng um den Bolzen 17 legt und den Zwischenraum zwischen dem Rand 18 und dem Bolzen ausfüllt. Damit hält die Feder selbst den Federteller 14 auf dem Bolzen 17 fest. Es schadet in diesem Fall nichts, dass der Anfang der zweiten Windung 19 der Feder auf der ersten Windung aufliegt, weil die im kleineren Durchmesser gewundenen Teile der Feder wesentlich steifer als die weiteren Windungen sind und sich daher bei der üblichen Belastung der Feder nicht gegeneinander bewegen.
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rem Durchmesser ausgeführt als die ändern Windungen.

Der Übergang von der vorletzten Windung 22 zur letzten Windung 20 ist ausserdem so gestaltet, dass die Windung 22 noch die volle Steigung der andern Windungen hat, und dass diese Steigung unmittelbar in die geringere Steigung der Endwindung 20 übergeht. Der Abstand der beiden Windungen ist daher so gross wie möglich. Ausserdem nimmt die letzte, auf einer Auflagefläche 23 abgestützte Windung 20 nur drei Viertel eines Kreisumfangs ein, so dass ihr Ende 24 auch bei starkem Zusammendrücken der Feder 21 von der Windung 22 nicht berührt wird. Die Feder ist daher sehr widerstandsfähig gegen die eingangs geschilderten Brüche in der Nähe der Übergangsstelle zur zweiten Windung.

Bei allen Ausführungsformen muss die letzte Federwindung nicht so viel kleiner sein, dass ihr Aussendurchmesser innerhalb des Innendurchmessers der andern Windungen liegt. Das ist vielmehr nur für Federn notwendig, die oftmals stark zusammengedrückt werden. Bei etwas weniger beanspruchten Federn kann es auch genügen, die Endwindung nur so weit zu verkleinern, dass ihr Ende die anschliessende Federwindung beim Arbeiten der Feder nicht berührt.

Diese Berührung zwischen dem Federende und der zweiten Windung kann auch dadurch ausgeschaltet werden, dass die Endwindung mit entsprechend grösserem Durchmesser ausgeführt wild, so dass sie beim Zusammendrücken der Feder mindestens zum Teil ausserhalb der ändern Windungen bleibt.

Es ist nicht erforderlich, dass lediglich die letzte Windung im Durchmesser von den ändern Windungen
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; diedurchmesser muss aber stets so abgestimmt werden, dass sich die Windungen beim Arbeiten der Feder nicht reibend berühren können und auch nicht auf das Federende aufschlagen.

Die Feder mit engeren Endgängen hat auch den Vorteil, dass das durch unsymmetrische Gestaltung des Federendes beim Zusammendrücken der Feder auftretende Biegemoment kleiner bleibt, wie bei der üblichen Bauform nach Fig. 1. Die Knicksicherheit der Feder wird dadurch erhöht, der Druck an den Auflageflächen der Feder wird radial gleichmässig verteilt. Ausserdem vermindern die engeren Endwindungen der Feder durch ihre grössere Steifigkeit die Reflexion der Eigenschwingungen, so dass die Feder nur geringeren Spannungsspitzen ausgesetzt ist.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Mindestens mit einem Ende an einem Widerlager anliegende Schraubendruckfeder, be der mindestens eine ihrer Endwindungen einen andern Durchmesser hat als die andern Windungen, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der äussersten, eine Druckkraft auf diese Auflageflächen (7) übertra- genden Federwindung (9) so viel vom Durchmesser der andern Windungen (10) abweicht, dass sich die Endwindung und die sich an sie anschliessende Windung innerhalb des Arbeitsbereichs der Feder nicht beruh- ren.

Claims

2. Schraubendruckfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmesser der äussersten, eine Druckkraft übertragenden Federwindung (9) kleiner als der Innendurchmesser der an sie anschliessenden Windung (10) ist.

3. Schraubendruckfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungsteile der Feder, welche die Auflagefläche (7) berühren, vollständig mit dem kleineren Durchmesser ausgeführt sind. <Desc/Clms Page number 3>

4. Schraubendruckfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der mindestens ein Ende auf einem im wesentlichen U-förmigen Federteller abgestützt ist, der in eine Nut eines Bolzens quer zum Bolzen eingeschoben ist und mindestens beiderseits der Mündung seines Schlitzes einen Rand hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Endwindung (13) der Feder (12) in den Zwischenraum zwischen dem Rand (18) des Federtellers (14) und dem Bolzen (17) passend eingelegt ist und dadurch den Federteller auf dem Bolzen festhält, während die andern Windungen (19) der Feder einen grösseren Durchmesser haben (Fig. 3).

5. Schraubendruckfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Endwindung (20) der Feder höchstens auf drei Vierteln eines Kreisumfangs auf der Auflagefläche (23) aufliegt, mit einer der Steigung der andern Windungen gegenüber kleinen Steigung ausgeführt ist und unmittelbar anschliessend an ihre Auflagestelle in die nächste Windung mit der grösseren Steigung übergeht (Fig. 4).