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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Federanordnungen
mit Kern der Art, die aus einem kontinuierlich gewickelten Federdraht hergestellt
werden, und mehr im einzelnen auf eine längliche Federanordnung mit
einem im Inneren der Anordnung eingefangenen Kern zum Dämpfen elektromagnetischer
Energie.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung gegenüber der
Federanordnung mit Kern dar, wie sie in der
US 6,264,183 (Meier) offenbart ist.
Dieses ältere
Patent offenbart nicht nur eine Beschreibung der Art von mit Kern
versehener Federanordnung, auf die sich die vorliegende Erfindung
bezieht, sondern auch Federwickelmaschinen zum Herstellen der Anordnung.
Die spezielle Wickelmaschine zum Herstellen der vorliegenden Erfindung
ist wohl bekannt und kann von der Art sein, die Federdraht von der
Rückseite
der Maschine wickelt, wie dies in der
US
6,264,183 gezeigt ist, oder von der Seite der Maschine.
Viele Wickelmaschinen können
verwendet werden, um die vorliegende Erfindung herzustellen. Die
US 6,264,183 zeigt eine
Federanordnung nach dem Stand der Technik, zusammen mit verschiedenen
Wickelmaschinen, um eine solche Federanordnung herzustellen. Die
US 3,882,341 (Green) offenbart
eine gewickelte Federanordnung mit Kern mit Endbereichen eines reduzierten
Durchmessers, die den Kern im Zentrum der Anordnung hält. Diese
mit einem Kern versehene Federanordnung stimmt im Wesentlichen mit
der Federanordnung überein,
wie sie in der
US 6,264,183 gezeigt
ist.
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Hintergrund
der Erfindung
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Die
mit Kern versehenen Federanordnungen, wie sie in der
US 6,264,183 und der
US 3,882,341 gezeigt sind, sind für die Verwendung
in internen Verbrennungszündungssystemen
bestimmt, um die elektromagnetische Energie zu dämpfen, die von dem Zündsystem
erzeugt wird.
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Die
vorbekannten Federanordnungen weisen einen Ferrit- oder einen ferromagnetischen
Kern auf, der im Zentrum einer einzelnen, kontinuierlich gewickelten
Feder eingesetzt oder eingestöpselt
ist. Der Einsatz oder Kern wird an Ort und Stelle im Zentrum der
Anordnung lediglich dadurch gehalten, dass der Durchmesser der gewickelten
Feder, die an gegenüberliegenden
Enden des Mittelbereiches von der Wickelmaschine hergestellt wird,
verringert wird. Die Bereiche verringerten Durchmessers sollen den Kern
einfassen. Bei einem derartigen Wickelvorgang sind die Durchmesser
der Bereiche mit reduziertem Durchmesser an gegenüberliegenden
Enden des Kerns ziemlich kritisch. Wenn ein Kern von zu geringer
Größe verwendet
wird, können
die Bereiche reduzierten Durchmessers nicht sicherstellen, dass
der Kern eingefangen und im Mittelbereich der Anordnung gehalten
wird. Darüber
hinaus besteht die Möglichkeit,
dass ein Einfangen des Kerns nicht länger stattfindet, wenn sich
der Kern auf einen Durchmesser abnutzt, der dem der Bereiche mit
reduziertem Durchmesser entspricht.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist gerichtet auf eine längliche Federanordnung mit
einem Kern, wie diese bereits oben definiert wurde, worin der zentral angeordnete
Kern von Laschenelementen eingefangen wird, die sich an gegenüberliegenden
Seiten des Kerns befinden. Diese Laschenelemente werden von dem
Draht gebildet, der verwendet wird, um die Feder in der Wickelmaschine
zu wickeln. Indem das Wickeln der Feder unterbrochen und ein Stück des Drahtes
so verformt wird, dass es sich sehnenartig in einer Richtung quer über den
zentralen Durchlass des gewickelten Drahts erstreckt, wird ein erstes
Laschenelement gebildet. Anschließend wickelt die Wickelmaschine
ein Zentralteil mit großem
Durchmesser für
die Aufnahme des Kerns. Am Ende des Zentralteils, das den Kern umgibt,
wird die Wickelmaschine erneut in einer Weise manipuliert, dass
ein zweiter Drahtabschnitt quer über
den Durchlass am Ende des Kerns geformt wird. Der Wickelvorgang
wird dann fortgesetzt, um die Anordnung fertig zu stellen. In der
Praxis haben die beiden Endbereiche der Wicklung einen etwas kleineren
Durchmesser als das Zentralteil, das den Kern umgibt. Die Laschenelemente
an jedem Ende des Zentralteils erstrecken sich sehnenartig über den
inneren Durchlass der Feder, um den Kern in dem Zentralteil der
Feder sicher zu halten. Dementsprechend wird beim Wickeln zuerst
ein Endbereich der Federanordnung gewickelt. Ein Drahtabschnitt
wird dann sehnenartig quer zum Durchlass der Feder gezogen. Danach
wird die Feder mit größerem Durchmesser
von der Wickelmaschine weitergewickelt. Dieser größere Durchmesser nimmt
den zentralen Einsatz oder Kern auf. Dann unterbricht die Wickelmaschine
kurz und zieht ein weiteres Drahtstück sehnenartig quer über den
inneren Durchlass. Das verbleibende Ende wird in bekannter Weise
gewickelt. Dementsprechend hat die Federanordnung Endbereiche mit
einem Durchmesser und einen Zentralteil mit einem großen Durchmesser.
In der Praxis ist der Kern zylindrisch und hat einen Außendurchmesser,
der geringer ist als der Innendurchmesser des Durchlasses sowohl
in den beiden Endbereichen als auch dem Zentralteil. Diese Durchmesser
sind Vorgaben von dem Endverbraucher. Da diese vorgegebenen Durchmesser
größer als
der Kern sind, hat die vorliegende Erfindung einen besonderen Vorteil.
Die sich sehnenartig erstreckenden Laschenelemente gehen quer über den
zentralen Durchlass der Federanordnung. Dies nimmt den Kern im Zentrum
der Anordnung sicher auf, obwohl der Kern an sich durch die Endbereiche
der Anordnung hindurch gelangen könnte. Verringerte Durchmesser
blockieren nämlich
die Bewegung des Kerns nicht zuverlässig.
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird eine Federanordnung geschaffen,
mit einer aus Federdraht bestehenden, sich axial erstreckenden Feder
und mit ersten und zweiten Enden und einem Abschnitt zwischen diesen.
Die Wicklung hat einen Durchlass mit im Wesentlichen kreisförmigem Querschnitt.
Die Wicklung weist einen ersten Endbereich mit einem ersten Durchmesser
auf, der sich nach innen vom ersten Ende erstreckt, einen zweiten
Endbereich mit einem zweiten Durchmesser, der sich nach innen vom
zweiten Ende erstreckt, und einen dritten Zentralbereich mit einem
dritten Durchmesser zwischen den Endbereichen. In dem Durchlass
der Wicklung am Zentralteil ist ein länglicher, ferromagnetischer Kern
angeordnet, und an den einander gegenüberliegende Enden des Zentralteils
sind zwei beabstandete Laschenelemente vorgesehen. Die Laschenelemente
werden von einem kurzen Ab schnitt desselben Drahtes gebildet und
verbinden das Zentralteil mit den gewickelten Endbereichen. Diese
Laschenelemente erstrecken sich sehnenartig quer über den Querschnitt
des inneren Durchlasses, um den Kern in dem Zentralteil einzufangen.
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In
weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung haben die beiden
Endbereiche denselben Durchmesser, während das Zentralteil einen
größeren Durchmesser
aufweist, um den ferromagnetischen Kern leichter aufnehmen zu können. Die
Laschenelemente erstrecken sich vorzugsweise diagonal quer über den
zentralen Durchlass der gewickelten Federanordnung, um den Kern
im Zentrum der Federanordnung sicher zu halten.
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In Übereinstimmung
mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Herstellen einer mit einem Kern versehenen Drehfederanordnung geschaffen.
Das Verfahren sieht vor, Federdraht in einen ersten Durchmesser
zu wickeln, um einen zentralen Durchlass mit kreisförmigem Querschnitt
zu definieren. Dann zieht der Wickler ein Drahtstück sehnenartig
quer über
den Durchlass, um ein erstes Laschenteil zu bilden. Anschließend wird
das Wickeln des Drahtes fortgesetzt, um einen Zentralbereich mit
einem zweiten Durchmesser zu formen, der einen Innenraum oder einen
zentralen Durchlass hat. während
der Herstellung des Zentralbereiches oder nach dessen Bildung sieht
das Verfahren vor, einen länglichen
ferromagnetischen Kern in den Innenraum einzubringen. Anschließend wird
ein zweites Drahtstück
quer über
den Durchlass sehnenartig gezogen, um den Kern in dem Innenraum
einzufangen. An die Bildung des zweiten Laschenelementes schließt sich
das Wickeln des Drahtes in einem Durchmesser an, der mit dem ersten Durchmesser
im Wesentlichen übereinstimmt,
um die Federanordnung fertig zu stellen. Dieses Verfahren wird mit
Hilfe einer Standardfederwickelmaschine durchgeführt, die während des Wickelvorgangs kurz stillgesetzt
wird, um einen Drahtabschnitt als Laschenelement quer über das
Zentrum der gewickelten Anordnung zu ziehen, um sicher zu verhindern, dass
sich der Kern axial aus dem Zentralteil der Federanordnung herausschieben
kann. In diesem Zusammenhang bedeutet "Zentral" natürlich
dazwischen liegend und nicht tatsächlich den genauen Mittelpunkt
der Anordnung.
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Die
primäre
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Drehfederanordnung
mit einem Kern zu schaffen, die an gegenüberliegenden Seiten des Kerns
Laschenelemente aufweist, um den Kern in der Anordnung zu halten.
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Ein
anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine mit einem Kern
versehene Federanordnung der vorgenannten Art zu schaffen, die den
Kern sicher im Zentralteil der Federanordnung hält, um jede Möglichkeit
einer axialen Verschiebung zu verhindern.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine mit einem Kern versehene
Federanordnung der vordefinierten Art vorzusehen, welche die in
Meier 6,264,183 gezeigte Federanordnung ersetzen kann mit einer
zuverlässigeren
Sicherung des zentralen Kerns. Schließlich ist es auch noch Ziel
der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer mit
Kern versehenen Federanordnung anzugeben, mit dem die Anordnung
gewickelt werden kann und bei dem der Wickelvorgang an zwei voneinander
beabstandeten Stellen an gegenüberliegenden
Seiten des Zentralbereichs unterbrochen wird, um Laschenelemente
zu formen, die den Kern in der Anordnung festhalten.
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Diese
und weitere Ziele und Vorteile werden ersichtlich aus der nachfolgenden
Beschreibung, zusammen mit den beigefügten Zeichnungen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
im Längsschnitt
eine aus dem Stand der Technik bekannte Wicklungsanordnung mit einem
inneren Kern;
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2 zeigt
eine Seitenansicht der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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3 zeigt
einen Längsschnitt
im Wesentlichen entlang der Linie 3-3 nach 2, wobei
der Kern nicht vollständig
geschnitten dargestellt ist;
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4 zeigt
einen vergrößerten Querschnitt längs der
Linie 4-4 nach 3; und
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5 ist
ein vergrößerter Querschnitt
längs der
Linie 5-5 nach 3.
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Bevorzugte
Ausführungsformn
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Wendet
man sich nun den Zeichnungen zu, worin die Darstellungen lediglich
dem Zweck dienen, die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zu
illustrieren und nicht zu dem Zweck, diese zu beschränken, sieht
man in
1 den Stand der Technik, wie er in der
US 6,264,183 offenbart ist.
Dieser Stand der Technik zeigt eine mit einem Kern versehene Federanordnung
10,
die axial beabstandete Endbereiche
12,
14 hat,
von denen jeder mit geschlossenen Windungen
12a,
14a endet.
Ein Zentralbereich
16 hat einen Durchmesser b, der größer ist
als der Durchmesser a der Endbereiche
12,
14.
Dieser Zentralbereich enthält
dicht aneinander liegende Windungen, um den zylindrischen, ferromagnetischen Kern
20 zu
umschließen.
Bei dieser vorbekannten Anordnung ist der Durchmesser a der Endbereich
12,
16 geringfügig kleiner
als der Durchmesser b des Zentralbereiches
16. Der zylindrische
Kern
20 hat einen Außendurchmesser
c, welcher Durchmesser kleiner als sowohl der Durchmesser a als
auch der Durchmesser b ist. Demgemäß kann sich der Kern bei dem
vorbekannten Stand der Technik axial durch die Anordnung
10 bewegen.
Um eine solche Verschiebung zu verhindern, hat der Stand der Technik Bereiche
30,
32 reduzierten
Durchmesser mit einem inneren Durchmesser d, der kleiner ist als
der Außendurchmesser
c des Zylinderkerns. Diese Bereiche reduzierten Durchmessers werden
von der Wickelmaschine hergestellt, indem eine oder mehrere kreisförmige Windungen
an den beabstandeten Enden des Zentralbereiches
16 erzeugt
werden, die den Kern
20 zentral in der Anordnung
10 halten.
Nachteile dieser vorbekannten Aufnahmetechnik werden mit der vorliegenden
Erfindung ausgeräumt,
die in den
2 bis
5 dargestellt
ist.
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung wird eine verbesserte, sich längs erstreckende und mit einem
Kern versehene Drehfederanordnung 50 geschaffen, welche
die durch ihre Spezifikation vorgegebenen Abmessungen des Standes
der Technik aufweist. Die neue, mit Kern versehene Federanordnung,
wie sie in den 2 bis 4 dargestellt
ist, hat eine sich axial erstreckende, aus Draht W geformte Wicklung,
die voneinander beabstandete Endbereich 52, 54 mit
geschlossenen Windungen 52a, 54a an den gegenüberliegenden
Enden der Anordnung hat. Der Zentralteil 56 wird von geschlossenen Windungen
gebildet und hat einen Durchmesser c. Der vorstehend beschriebene
ferromagnetische Kern 20 besteht aus Ferrit oder Eisen
und ist derselbe wie der Kern beim Stand der Technik. Der Kern 20 wird
in dem Zentralteil 56 mit Hilfe von sehnenartigen Abschnitten
des Drahtes W gehalten, die sich als Laschenelemente 60, 62 sehnenartig über die
zentrale Öffnung
oder den Durchlass 64 erstrecken. Wie aus den 4 und 5 ersichtlich
ist, erstrecken sich die im Abstand voneinander angeordneten Drahtabschnitte
W bei der bevorzugten Ausführungsform
diametral über
den Durchlass 64, der einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Die sich sehnenartig erstreckenden Laschenelemente oder Drahtabschnitte 60, 62 befinden
sich an gegenüberliegenden
Enden des Zentralteils 56, um den Kern im Mittelteil der
Anordnung einzufangen. Bei der bevorzugten Ausführungsform verlaufen die Laschenelemente 60, 62 zwischen
gegenüberliegenden
Seiten der Wicklung, um den Wickelprozess fortzusetzen. Dies ist
in den 4 und 5 gezeigt. Indem der Kern 20 bei
der Federanordnung von im Abstand voneinander angeordneten, sehnenartigen
Abschnitten des Drahtes W eingefangen wird, anstatt den Durchmesser
der Wicklung lediglich zu reduzieren, wird der Kern sicher in der
Anordnung gehalten. Gleichgültig,
welchen Durchmesser der Kern hat oder welche Veränderung er in seiner Form erfährt, wird
der Kern weiterhin in der Anordnung gesichert und kann sich nicht
durch die Endbereich 52, 54 verschieben.
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Zur
Herstellung von mit einem Kern versehenen Federanordnungen 50 werden
verschiedene Wickelmaschinen verwendet. Die Maschinen zum Herstellen
der vorbekannten Anordnungen sind solche Maschinen. Vorzugsweise
wird die Feder parallel zur Stirnseite der Wickelmaschine gewickelt,
um sich diametral vom Zentrum der Maschine zu erstrecken.
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Diese
verwendete Maschine ist eine ITAYA MCZ 20 mit einem eingebauten
Zuführorgan.
Bei Verwendung dieser Maschinenart ist es leichter, den Kern 20 einzusetzen,
während
die Wicklung erzeugt wird. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
werden die geschlossenen Windungen 52a mittels einer Standardwickelmaschine
hergestellt, gefolgt von Windungen gleichen Durchmessers, die einen
Abstand voneinander halten, um den Endbereich 52 mit dem
Durchmesser a fertig zu stellen. Anschließend pausiert die Wickelmaschine
kurz und zieht ein Stück des
Drahtes W quer über
den zentralen Durchlass 64. Die Wickelmaschine fährt dann
fort mit Herstellung von geschlossenen Windungen im Bereich 56, während der
Kern 20 eingesetzt wird. In der Praxis wird der Zentralbereich 56 von
der Wickelmaschine hergestellt. Der Kern 20 wird dann von
einem Vibrationsförderer
kommend von einem Zuführorgan
in die Wicklung geschoben. Nach Herstellung des Zentralbereiches
durch Bildung der geschlossenen Windungen und nachdem der Kern an
Ort und Stelle ist, stoppt die Wickelmaschine erneut kurz und zieht
ein Stück
des Drahtes W quer über
den zentralen Durchlass 64, um den Kern einzufangen. Der
Bereich 56 hat einen größeren Durchmesser
als der Bereich 52. Dessen kleinerer Durchmesser wird beim
Bereich 54 wiederholt, der in geschlossenen Windungen 54a endet.
Wie dargestellt, erstrecken sich die sehnenartigen Laschenelemente 60, 62 diametral
durch zentralen Durchlass der Federanordnung. Selbstverständlich könnten sie
sich auch unter anderen Winkeln erstrecken. Sie müssen nicht
in Radialrichtung während
des Wickelvorgangs ausgerichtet sein. Hierdurch wird die Komplexität des Vorgangs
beim Wickeln der Anordnung 50 reduziert.