DE10043229A1

DE10043229A1 - Stufenfeder

Info

Publication number: DE10043229A1
Application number: DE2000143229
Authority: DE
Inventors: Thomas Heinl; Holger Jarsch
Original assignee: Innotec Forschungs und Entwicklungs GmbH
Current assignee: Scherdel Innotec Forschungs und Entwicklungs GmbH
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2000-08-29
Publication date: 2002-03-28
Anticipated expiration: 2020-08-30
Also published as: DE10043229C2

Abstract

Es wird ein Schrauben-Druckfeder-System mit mindestens zwei unterschiedlichen Teilkennlinien beschrieben. Das Druckfeder-System besteht aus zwei direkt miteinander verbundenen Federbereichen (11, 12) unterschiedlicher Windungsdurchmesser, wobei im Innenraum der Windungen des Federbereichs (11) mit größerem Windungsdurchmesser eine im wesentlichen ringförmige Anlagefläche (20) zur Anlage für den Federbereich (12) mit geringerem Windungsdurchmesser vorhanden ist (Fig. 4).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System mit einer aus Fe derstahldraht gewendelten Druckfeder gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.

Für verschiedene Anwendungen werden auf Druck belastete Federn oder Komponenten benötigt, die eine Kennlinie mit zwei oder mehr unterschiedlichen Federraten aufweisen.

Es sind in diesem Zusammenhang bereits entsprechend gestaltete Mehr-Feder-Systeme bekannt, die eine solche Kennlinie liefern.

Bei einem Zwei-Feder-System ergeben sich jedoch zwangsläufig mehrere Bauteile mit der Folge insgesamt großer Toleranzen, da sich die Einzel-Toleranzen von mindestens drei Bauteilen addie ren. Durch die Teilevielfalt und die Notwendigkeit, die Einzel toleranzen deutlich zu minimieren, um so eine hinnehmbare Ge samttoleranz zu erreichen, ergeben sich unvermeidbar hohe Fer tigungskosten.

Eine andere Variante stellen Druckfedern mit einem variablen Windungsabstand dar.

Auch bei solchen Druckfedern ergeben sich erhebliche Nachteile, uns zwar aus der Tatsache, dass ein großer axialer Einbauraum notwendig wird und die Gefahr eines Ausknickens der Feder be steht. Darüber hinaus weisen solche Konstruktionen ein relativ hohes Gewicht auf und können beim Anlegen der Windungen (Kom pression der Feder) metallische Geräusche verursachen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckfeder mit mehreren unterschiedlichen Teilkennlinien zu schaffen, die aus nur einem Bauteil besteht und kostengünstig herzustellen ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss mit Hilfe der Merkmale des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteran sprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine aus zwei Teilfedern aufgebaute Stufenfeder in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 eine Stufenfeder gemäss Fig. 1 in der Seiten ansicht,

Fig. 3 eine Stufenfeder gemäss Fig. 2 im Längsschnitt sowie

Fig. 4 eine Stufenfeder gemäss Fig. 3 mit einem zen tralen Führungsstift mit Rastlippen.

Die in Fig. 1 dargestellte Stufenfeder 10 besteht aus zwei Federbereichen 11 und 12 unterschiedlicher Windungsdurchmesser sowie unterschiedlicher Kennlinien. Im Übergangsbereich 17 der beiden Federbereiche 11 und 12 sind die Windungen dieser beiden Federbereiche 11 und 12 direkt miteinander verbunden; sie be stehen aus ein und demselben Federdraht. Dies ist in Fig. 2 besonders gut erkennbar. Die außenliegenden Enden der Federbe reiche 11 und 12 liegen an Druckplatten 13 bzw. 14 an, die ihrerseits mit an sich bekannten Halterungselementen 15 und 16 versehen sind.

In Fig. 2 ist - wie bereits erwähnt - der Übergangsbereich 17 zwischen den beiden Federbereichen 11 und 12 gut erkennbar dar gestellt. Die Verbindung zwischen den Federbereichen 11 und 12 ergibt sich durch das Wendeln ein und desselben Federdrahtes mit einem ersten Windungsdurchmesser im ersten Federbereich 11 und mit einem zweiten Windungsdurchmesser im zweiten Federbe reich 12, wobei allein im Übergangsbereich die Steigung den Wert "Null" annimmt. So wird erreicht, dass der zweite Feder bereich 12 im komprimierten Zustand der Stufenfeder 10 gut auf liegend an einer Anlagefläche 20 zur Anlage kommt.

Neben den oben erwähnten zwei Federbereichen 11 und 12 können selbstverständlich auch weitere Federbereiche vorgesehenen sein. Im hier erläuterten Ausführungsbeispiel werden die Zusam menhänge jedoch der Einfachheit halber nur anhand einer zwei stufigen Druckfeder beschrieben. Für mehrstufige Druckfedern gilt das Gesagte ganz entsprechend.

In Fig. 3 ist die Stufenfeder 10 im Längsschnitt dargestellt.

Es sind alle zuvor bereits erwähnten Teile der Stufenfeder 10 zu erkennen. Darüber hinaus ist aus der Fig. 3 ersichtlich, dass die beiden Druckplatten 13 und 14 über einen Führungsstift 18 und eine zugehörige Führungshülse 19 in Axialrichtung rela tiv zueinander beweglich geführt werden.

Innerhalb des ersten Federbereichs 11 mit größerem Windungs durchmesser ist die weiter oben erwähnte ringförmige Anlage fläche 20 - vorzugsweise aus geräuschdämmendem Werkstoff, insbesondere Kunststoff - vorgesehen, an der der zweite Federbereich 12 zur Anlage kommt, sobald die erste Teilfeder 11 kompressionsbedingt eine der Höhe der ringförmigen Anlagefläche 20 entsprechend reduzierte Höhe annimmt. Von diesem Zeitpunkt an ist nur noch der zweite Federbereich 12 mit dessen Kennlinie wirksam. Die Federkennlinie der Gesamtanordnung ändert sich in diesem Moment sehr schnell, nahezu spontan.

In Einbaustellung wirkt das gesamte System wie eine einzige Feder. Die beiden Bereiche 11 und 12 der Stufenfeder 10 überlagern sich mit ihren Kennlinien zu einer gemeinsamen Kennlinie. Diese gemeinsame lineare Kennlinie ist so lange wirksam, bis der Federbereich 12 mit dem kleineren Windungs durchmesser an der ringförmigen Anlagefläche 20 zur Anlage kommt. In diesem Moment wird der erste Federbereich 11 mit dem größeren Windungsdurchmesser außer Eingriff genommen. Es ist nur noch die Kennlinie des zweiten Federbereichs 12 mit dem kleineren Windungsdurchmesser wirksam. Die effektive Feder kennlinie der Gesamtkonstruktion ändert sich in diesem Moment - wie bereits weiter oben beschrieben - und verhält sich somit wie ein Zwei- oder Mehr-Feder-System.

Die oben beschriebene Gesamtkonstruktion unterscheidet sich aber durch weniger Bauteile und ein geringeres Gesamtgewicht von den vorbekannten "Zwei-Feder-Systemen". Das bei progres siven Federn unvermeidliche Geräusch ("metallisches Klicken") wird vermieden, da die Abstützungen bei der vorliegenden Stu fenfeder 10 zwischen der metallischer Druckfeder einerseits und der aus Kunststoff bestehenden Führungshülse andererseits er folgt.

Die Höhe der ringförmigen Anlagefläche 20 kann unveränderlich oder über eine Kombination aus Innen- und Außengewinde stufen los einstellbar gestaltet werden.

Um eine einfache und dennoch sichere, insbesondere unverlier bare Verbindung zwischen dem Führungsstift 18 und der Führungs hülse 19 zu erreichen, kann der Führungsstift 18 mit Rastlippen 22 versehen werden, die in an sich bekannter Weise einerseits ein problemloses Zusammenführen des Führungsstifts 18 und der Führungshülse 19 ermöglichen, aber andererseits eine dauerhafte Verbindung zwischen diesen beiden Bauteilen und damit auch ei nen sicheren Zusammenhalt der Gesamtkonstruktion gewährleisten.

Durch die Höhe der ringförmigen Anlagefläche 20 wird das Auf setzen der zweiten Feder 12 auf der Anlagefläche 20 sehr genau und definiert festgelegt. Es wird ein exakter und weitgehend "harter" Übergang von der Gesamtkennlinie auf die Kennlinie des zweiten Federbereichs 12 erreicht.

Ganz entsprechend könnte eine solche Druckfeder - wie bereits weiter oben erwähnt - auch aus mehr als zwei Federbereichen 11 bzw. 12 aufgebaut sein.

Claims

1. Schrauben-Druckfeder-System mit mindestens zwei unterschied lichen Teilkennlinien, dadurch gekennzeichnet, dass es aus direkt miteinander verbundenen Federbereichen (11, 12) un terschiedlicher Windungsdurchmesser besteht und im Innen raum der Windungen des Federbereichs (11) mit größerem Win dungsdurchmesser eine im wesentlichen ringförmige Anlage fläche (20) für die Anlage des Federbereichs (12) geringeren Windungsdurchmessers vorhanden ist.

2. Druckfeder-System gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses aus zwei Federbereichen (11, 12) besteht und die Federbereiche (11, 12) mit unterschiedlichen Windungsdurch messern aus einem gemeinsamen Federdraht gewickelt sind.

3. Druckfeder-System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Anlagefläche (20) über Gewinde höhen verstellbar ist.

4. Druckfeder-System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (20) in ihrer Höhe un veränderlich ist.

5. Druckfeder-System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig an den äußeren Federenden Druckplatten (13, 14) vorhanden sind.

6. Druckfeder-System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatten (13, 14) über einen Führungsstift (18) und eine zugehörige Führungshülse (19) in Axialrichtung relativ zueinander beweglich sind.

7. Druckfeder-System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Führungsstift (18) und Führungshülse (19) über Rast lippen (22) dauerhaft miteinander verbindbar sind.

8. Druckfeder-System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Führungsstift (18) und Führungshülse (19) eine nur mit Spezialwerkzeugen lösbare Verbindung aufweisen.

9. Druckfeder-System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbereiche (11, 12) an den Fe derenden innerhalb des Windungsdurchmessers an einer Führung anliegen.

10. Druckfeder-System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente gleitgünstig be schichtet sind.

11. Druckfeder-System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass alle Teile des Systems mit Ausnahme der Stufenfeder (10) Kunststoff bestehen.