DE3213031A1 - Device for securing the spring ends of steel helical springs in spring bodies against lifting off - Google Patents

Device for securing the spring ends of steel helical springs in spring bodies against lifting off

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Abstract

In order to secure the spring ends of steel helical springs against lifting off, the ends of a spring (1) are mounted in an annular groove (3) in a spring plate (2) which is constructed as a housing. <IMAGE>

Description

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

BERLIN-DAHLEM 33 ■ PODBIELSKIALLEE 80OO MÜNCHEN 22 ■ Wl D E N M AVER STRAS S E 49BERLIN-DAHLEM 33 ■ PODBIELSKIALLEE 80OO MUNICH 22 ■ Wl D E N M AVER STRAS S E 49

GERB Gesellschaft für Isolierung mbH & Co. KG.GERB Gesellschaft für Isolation mbH & Co. KG.

BERLIN: DIPL.-INQ. R. MÜLLER-BÖRNERBERLIN: DIPL.-INQ. R. MÜLLER-BORNER

MÜNCHEN: DIPL.-INS. HANS-HEINRICH WEY MUNICH: DIPL.-INS. HANS-HEINRICH WEY

D1PL.-ING. EKKEHARO KÖRNERD1PL.-ING. EKKEHARO KORNER

Berlin, den 02. April 1982Berlin, April 02, 1982

Vorrichtung zur Sicherung der Pederenden von Stahlschraubenfedern in Federkörpern gegen AbhebenDevice for securing the peder ends of steel coil springs in spring bodies against lifting

9 Seiten Beschreibung mit 8 Patentansprüchen 1 Seite Zusammenfassung9 pages of description with 8 claims 1 page of abstract

mit Fig. 1
4 Blatt Zeichnungwith Fig. 1
4 sheets of drawing

MB/Se - 2? 816MB / Se - 2? 816

BERLIN: TELEFON (030) 8312Ο88 KABEL: PROPINDUS · TELEX: 184Ο57BERLIN: TELEPHONE (030) 8312-88 CABLE: PROPINDUS TELEX: 184-57

MÜNCHEN: TELEFON (089) 225580 KABEL: PROPINDUS · TELEX: 524244MUNICH: TELEPHONE (089) 225580 CABLE: PROPINDUS TELEX: 524244

-r- If.-r- if.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Sicherung der Federenden von Stahlschraubenfedern in Federnkörpern gegen Abheben.The invention relates to a device for securing the spring ends of steel coil springs in spring bodies against lifting.

Die elastisch gedämpfte Lagerung von Maschinen und Aggregaten sowie ganzen Bauwerken, insbesondere Kernkraftwerken, zur Sicherung gegen Erdbebeneinwirkung ist heute Stand der Technik.The elastically cushioned storage of machines and units as well Whole structures, especially nuclear power plants, to protect against earthquake effects is state of the art today.

Schraubendruckfedern weisen außer den wirksamen (federnden) Windungen auch unwirksame (tote) Endwindungen auf, welche die äußere Belastung möglichst zentrisch von den Federauflagen in die wirksamen Windungen übertragen sollen. Die möglichen Formen der Endwindungen wie Enden angelegt und plangeschliffen, Enden angelegt und unbearbeitet sind genormt (DIN 2096 Jan. 1974). Nach J.Ulbricht, H. Vondraczek und S. Kindermann, "Warmgeformte Federn, Leitfaden für Konstruktion und Fertigung", Selbstverlag Hoesch-Werke, Hohenlimburg 1973, sind weitere Bauformen z. B. Enden mit Abwälzform und eingerollte Endwindungen.In addition to the effective (resilient) coils, helical compression springs have also ineffective (dead) end turns, which the external load as centrally as possible from the spring pads in the effective turns should be transferred. The possible shapes of the end turns, such as ends laid out and ground flat, ends laid out and unmachined, are standardized (DIN 2096 Jan. 1974). According to J.Ulbricht, H. Vondraczek and S. Kindermann, "Warm-formed springs, guidelines for construction and production", Self-published by Hoesch-Werke, Hohenlimburg 1973, there are other designs such. B. ends with hobbing and curled end turns.

Bei den normgemäßen Federenden werden die Federn im allgemeinen nur durch innere oder äußere Zentrierringe gegen Querverschiebungen gesichert. In seltenen Fällen werden die Federenden mit den Auflage flacher verschweißt, was jedoch die Festigkeit der Edelstahle aufgrund von Gefügeänderungen erheblich beeinträchtigt. Die anderen Ausbildungen der Federenden sind hauptsächlich aus dem Fahrzeugbau bekannt. Bei dem Federende mit Abwälzform wird die Steigung der Federendwindung zum "Aufschrauben auf einem mit einem Außengewinde versehenen Federteller benutzt.In the case of the spring ends according to the standard, the springs are generally only prevented from transverse displacements by means of inner or outer centering rings secured. In rare cases the spring ends become flatter with the support welded, which, however, reduces the strength of the stainless steel due to structural changes significantly impaired. The other designs of the spring ends are mainly known from vehicle construction. At the end of the spring with a rolling form, the pitch of the end coil of the spring is used to "screw it onto a spring plate with an external thread".

Im Falle des eingerollten Federendes wird der eingerollte Teil mit HilfeIn the case of the curled end of the spring, the curled part is with the help

einer aufgelegten Scheibe und einer Schraube mit der Federunterlage verbunden. Mit am Umfang verteilten Klemmstücken können auch normgerec gestaltete Federenden festgehalten werden. Diese Bauformen sind jedoch zur Sicherung der Feder gegen Querbelastung nicht geeignet, weil an den Endwindungen örtliche Spannungsspitzen auftreten würden. In Fahrzeugen wird z.B. die alleinige Vertikalbelastung durch entsprechende Quer- und Längslenker erreicht. Eine erdbebensichere Aufstellung von Gebäuder kann unter solchen Einschränkungen für die Feder nicht für alle Bewegung f reihe its grade realisiert werden.an attached washer and a screw connected to the spring pad. With clamping pieces distributed around the circumference, spring ends designed according to standards can also be held in place. However, these designs are not suitable for securing the spring against transverse loading because of the End turns local voltage peaks would occur. In vehicles, for example, the sole vertical load is caused by corresponding transverse and trailing arm reached. An earthquake-proof installation of buildings can not move for all movement under such restrictions for the spring f series its grade to be realized.

Bekannte Berechnungsverfahren, vgl. z.B. Erdbebensicherung von Bauwerken nach DIN 4149 (Kapitel 3: O. Henseleit, "Berechnungsverfahren") Januar 1979, Stuttgart, für die erdbebensichere Auslegung von elastischen Systemen zeigen , daß die Schwingungsantwort unter Erdbeben-Erregung u anderem von der Eigenfrequenz des schwingungsfähigen Systems abhängt. Bezogen auf die elastisch gedämpfte Lagerung von Gebäuden führt dies auf den Zusammenhang zwischen den Aufstellungseigenfrequenzen und den Geb debewegungen im Erdbebenfall. Es gilt allgemein, daß mit abnehmender Eigenfrequenz die Auslenkungsamplituden größer werden, jedoch die Beschleunigungsamplituden abnehmen. Dieser Effekt kommt deswegen zustan weil die Isolierfunktion tieffrequenter Systeme den hochfrequenten und dam beschleunigungsintensiven Bereich der Erregung unterdrückt, aber gleichzeitig den niederfrequenten Bereich kleiner Beschleunigungs- und großer Wegamplituden unter Umständen sogar noch verstärkt.Known calculation methods, see e.g. earthquake protection of buildings according to DIN 4149 (Chapter 3: O. Henseleit, "Calculation method") January 1979, Stuttgart, for the earthquake-proof design of elastic Systems show that the vibrational response under earthquake excitation u depends, among other things, on the natural frequency of the oscillatory system. In relation to the elastically damped mounting of buildings, this is the case the relationship between the natural installation frequencies and building movements in the event of an earthquake. It is generally true that with decreasing Natural frequency, the deflection amplitudes become larger, but the acceleration amplitudes decrease. This effect comes about because the insulating function of low-frequency systems is the high-frequency and dam acceleration-intensive area of excitation suppressed, but at the same time the low-frequency range of small acceleration and large Path amplitudes may even be increased.

Da die Belastungen am Bauwerk und an Einbauten aus den'Massenkräfte'n resultieren und folglich aus den Beschleunigungen am System, legt man ihre elastischen Lagerungen sowohl für die vertikale als auch für die hori-Since the loads on the structure and on fixtures from the 'mass forces'n and consequently from the accelerations on the system, their elastic supports are laid out for both the vertical and the horizontal

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zontale Richtung auf niedrige Eigenfrequenzen aus. Wegen der meist größeren Horizontalkomponente der Erdbeben-Erregung wird auch die horizontale Lagerungsfrequenz kleiner als die vertikale gewählt. Man nimmt insgesamt, um die seismischen Belastungen klein zu halten, große Verschiebungsschwingungen in Kauf.zontal direction to low natural frequencies. Because of mostly larger horizontal component of the earthquake excitation, the horizontal storage frequency is chosen smaller than the vertical one. Man accepts large displacement oscillations overall in order to keep the seismic loads small.

Zur elastisch gedämpften Aufstellung von Gebäuden werden in allen drei Richtungen des Raumes hochelastische und dämpfende Federkörper angewandt. Als elastisches Element werden in den Federkörpern unter anderem Stahlschraubenfedern eingesetzt. Die Dimensionierung der Stahlschraubenfeder auf eine niedrige vertikale Eigenfrequenz erfordert große Federwege und daher hohe Federn. Die Zusatzforderung, daß die horizontale Federzahl kleiner als die vertikale sein soll, führt auf eine schlanke Feder.All three Direction of space applied highly elastic and damping spring bodies. As an elastic element are in the spring bodies under other steel coil springs are used. The dimensioning of the steel coil spring to a low vertical natural frequency requires large spring travel and therefore high springs. The additional requirement that the horizontal number of springs should be smaller than the vertical one leads to one slim feather.

Belastet man Stahlschraubenfedern in Längs- und Querrichtung, so erhält man entsprechend den Federzahlen Längs· und Querverschiebungen der Federangriff-Flächen. Die dafür aufgewandten Kräfte erzeugen für jede Bewegung anteilige Schubspannung im Drahtquer schnitt, die zu einer Gesamtschubspannung als Beanspruchung des Materials zusammengefaßt werden.If you load steel coil springs in the longitudinal and transverse direction, so longitudinal and transverse displacements are obtained according to the number of springs the feather attack surfaces. For each movement, the applied forces generate a proportional shear stress in the wire cross-section, which leads to a Total shear stress can be summarized as the stress on the material.

Die theoretisch möglichen Längs- und Querauslenkungen der Feder hängen somit über die Beanspruchung von der zulässigen Schubspannung des Federwerkstoffs ab. Die praktisch möglichen Querauslenkungen werden dagegen durch das Kippen der Feder, was sich in dem Abheben der Federenden von den A ufsteilflächen bemerkbar macht, schon vorher erreicht. Der zulässige Federweg bis zum Beginn des Kippens nimmt mit wachsender ver-The theoretically possible longitudinal and transverse deflections of the spring depend thus about the loading of the permissible shear stress of the spring material away. The practically possible transverse deflections are against it by tilting the spring, which is noticeable in the lifting of the spring ends from the sub-surfaces, has already been achieved. The admissible The spring travel up to the beginning of the tilting process decreases with increasing

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tikaler Vorspannung der Feder zu. Wenig belastete Federn kippen also eher, so daß die Querbelastung bis zu den zulässigen Werkstoffbeanspruchungen nicht erreicht werden kann.tical preload of the spring. So little loaded springs tip over rather, so that the transverse load cannot be reached up to the permissible material stresses.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den Bereich möglicher Querauslenkungen der Federn zu erweitern.The invention is therefore based on the task of making the range more possible To expand transverse deflections of the springs.

Diese Aufgabe wird erfindungs gemäß mit den im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Mitteln gelöst.This task is fiction according to the characterizing part of the main claim specified means resolved.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter an Sprüche η angegeben.Developments of the invention are given in the sub to Proverbs η.

Einzelheiten, Anwendungen und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des Erfindungsgegenstandes näher beschrieben. Es zeigen:Details, applications, and advantages of the invention are provided below based on exemplary embodiments of the subject matter of the invention shown in the drawing described in more detail. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der que raus gelenkten FederFig. 1 is a schematic representation of the que out steered spring

mit vergossenen Federtellern,with cast spring plates,

Fig. 2 mögliche Formen der Ringnut zum Vergießen bei einer undFig. 2 possible shapes of the annular groove for potting in one and

mehreren Ringnuten,several ring grooves,

Fig. 3 einen Federkörper mit lösbaren und unlösbaren Verguß-Federtellern, und3 shows a spring body with releasable and non-releasable potting spring plates, and

Fig. 4 Befestigungsmöglichkeiten am Federteller zum Vorspannen derFig. 4 mounting options on the spring plate for biasing the

Einzelfedern bzw. Federgruppen.Individual springs or groups of springs.

Fig. 1 zeigt einen oberen und einen unteren Federteller, in den die Feder vergossen werden soll. Erbesieht aus einem Gehäuse 2, das mit einer Ringnut 3 versehen ist. Die Ringnut sollte mindestens eine Tiefe gleich dem Drahtdurchmesser der Feder besitzen. Die Endwindung der Feder ist in die Nut eingesetzt und mit einem Werkstoff 4 so mit dem Federteile vergossen, daß eine stoffliche Verbindung zwischen Feder und Federtellej zustande kommt. Die stoffliche Verbindung ist in ihrer Festigkeit so ausgelegt, daß sie die Einspannmomente und Querkräfte der Feder bei Querauslenkung 16 der Federenden aufnehmen kann.Fig. 1 shows an upper and a lower spring plate in which the spring should be potted. It consists of a housing 2 which is provided with an annular groove 3. The ring groove should be at least the same depth the wire diameter of the spring. The end turn of the spring is inserted into the groove and with a material 4 so with the spring parts shed that a material connection between the spring and Federtellej comes about. The material connection is designed in terms of its strength so that it absorbs the clamping moments and transverse forces of the spring during transverse deflection 16 can accommodate the spring ends.

Für den Vergußwerkstoff können Kunststoffe, Baustoffe und niedrigschmelzende Metalle bzw. Metallegierungen, die keine Gefüge änderung dei Federwerkstoffs bewirken, eingesetzt werden.For the casting material, plastics, building materials and low-melting metals or metal alloys that do not change the structure can be used Cause spring material are used.

Wie Fig. 2 zeigt, kann die Ringnut einen rechteckigen Querschnitt 5 oder für einen zusätzlichen Formschluß z. B. einen trapezförmigen Querschnitt oder T-förmigen Querschnitt 7 haben.As FIG. 2 shows, the annular groove can have a rectangular cross section 5 or for an additional form fit z. B. have a trapezoidal cross-section or T-shaped cross-section 7.

In einem Federteller können eine oder mehrere Ringnute eingebracht werden. Die Ringnute können für Außen- und Innenfedern (Satzfedern) unterschiedliche Durchmesser, Breiten und Tiefen haben und konzentrisch zueinander oder bei Einzelfedern nebeneinander angeordnet sein.One or more annular grooves can be made in a spring plate will. The ring grooves can have different diameters, widths and depths and are concentric for outer and inner springs (set springs) be arranged next to one another or next to one another in the case of individual springs.

Federn, wie in Fig. 3 dargestellt, mit angegossenem Federteller können mit den Schalen 8 eines Federkörpers lösbar, z.B. durch Verschraubungen 9, oder unlösbar, z.B. durch Schweißnähte 10, verbunden sein.Can springs, as shown in Fig. 3, with a molded spring plate detachable with the shells 8 of a spring body, e.g. by screwing 9, or permanently connected, e.g. by welding seams 10.

An den Federtellern können zusätzliche Einrichtungen vorgesehen werden,Additional devices can be provided on the spring plates,

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die es gestatten, an im Betrieb befindlichen Federkörpern Einzelfedern
auszuwechseln. Als Beispiele sind in Fig. 4 dafür Querbohrungen 11 zur Aufnahme einer Halteklammer 12 oder Gewindebohrungen 13 für Gewinde stangen 14 mit Spannschlössern 15 ausgeführt.which allow individual springs to be used on spring bodies in operation
to replace. As examples, cross bores 11 for receiving a retaining clip 12 or threaded bores 13 for threaded rods 14 with turnbuckles 15 are executed in FIG.

Durch das Eingießen der Federenden in die Federteller und die Befestigu der Federteller in den oberen und unteren Federkörper-Schalen wird es
möglich, in allen drei Richtungen des Raumes hochelastische Federkörp mit Stahlschraubenfedern für große Horizontalauslenkungen mit Materialbeanspruchungen bis zu den zulässigen Werkstoffspannungen hin zu bauen Hieraus wird auch der hohe wirtschaftliche Wert der Erfindung deutlich.By pouring the spring ends into the spring plates and fastening the spring plates in the upper and lower spring body shells, it becomes
It is possible to build highly elastic spring bodies with steel coil springs for large horizontal deflections with material stresses up to the permissible material stresses in all three directions of the room. This also shows the high economic value of the invention.

MB/Se - 27 816MB / Se - 27 816

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Claims (8)

P atentansp rüchePatent claims Vorrichtung zur Sicherung der Federenden von Stahlschraubenfedern in Federkörpern gegen Abheben, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden einer Feder (1) in einem gehäuseartig ausgebildeten, mit einer Ringnut (3) versehenen Federteller (2) befestigt sind.Device for securing the spring ends of steel coil springs in spring bodies against lifting, characterized in that the ends of a spring (1) in one housing-like, with an annular groove (3) provided spring plate (2) are attached. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Federenden zwecks Befestigung in der Ringnut (3) vergossen sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the spring ends for the purpose of fastening in the annular groove (3) are shed. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (3) der Geometrie des Federendes angepaßt ist, wobei die Nuttiefe mindestens gleich dem Drahtdurchmesser der Feder (1) ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the annular groove (3) is adapted to the geometry of the spring end, wherein the groove depth is at least equal to the wire diameter of the spring (1). BERLIN: TELEFON (O3O) 8312O88 KABEL: PROPlNDUS · TELEX: 184O57 BERLIN: TELEPHONE (O3O) 8312O88 CABLE: PROPlNDUS TELEX: 1 84O57 MÜNCHEN: TELEFON (O89) 22558S KABEL: PROPINDUS · TELEX: 524244-MUNICH: TELEPHONE (O89) 22558S CABLE: PROPINDUS TELEX: 524244- 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutquerschnitt rechteckig, trapezförmig oder T-förmig ist.4. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the groove cross-section is rectangular, trapezoidal or T-shaped. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Federteller (2) mit mehr als einer Ringnut (3) zur Aufnahme von Federn (1) versehen ist.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the spring plate (2) is provided with more than one annular groove (3) for receiving springs (1). 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Federteller (2) lösbar oder unlösbar mit den Federkörper-Schalen verbindbar ist.6. Device according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the spring plate (2) can be detachably or non-detachably connected to the spring body shells. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federteller (2) mit Zusatzeinrichtungen zum Vorspannen von Einzelfedern (1) oder Federgruppen ausgestattet sind.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the spring plate (2) with additional devices are equipped to preload individual springs (1) or groups of springs. 8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Vergußwerkstoffe Kunststoffe, Baustoffe oder niedrig schmelzende Metalle und Metallegierungen vorgesehen sind.8. Apparatus according to claim 2, characterized in that the casting materials are plastics, building materials or low Melting metals and metal alloys are provided. -· 27 816- · 27 816
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