DE102009007020A1 - Coil spring i.e. legless coil spring, for use in e.g. braking system in automobile, has body formed by winding of wire material, where wire material forms cross section having flattening part in axial plane that comprises spring center axis - Google Patents

Coil spring i.e. legless coil spring, for use in e.g. braking system in automobile, has body formed by winding of wire material, where wire material forms cross section having flattening part in axial plane that comprises spring center axis Download PDF

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Abstract

The spring (1) has a cylindrical winding body that is formed by winding of wire material (2). The wire material is reworked in a working step so that the wire material forms a cross section having a flattening part (3) in an axial plane that comprises a spring center axis (X). The reworking of material is performed by material removal. A spring winding is ground over in an external area or in an internal area. The erosion depth is upto one-third of the size of a spring wire. An independent claim is also included for a method for producing a coil spring.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schraubenfeder die als solche einen durch Wickeln eines Federdrahtmateriales gebildeten, im wesentlichen zylindrischen Wicklungskörper umfasst. Weiterhin richtet sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Schraubenfeder. Insbesondere richtet sich die Erfindung hierbei auf schenkellose Schraubenfedern die in verbautem Zustand durch Axial- oder Torsionsbelastung eine Änderung des Wicklungsdurchmessers erfahren wobei im Wege dieser Änderung des Wicklungsdurchmesser über die Innen- und/oder Außenfläche der Federwicklung Kräfte auf angrenzende Mechanikbauteile übertragen werden. Derartige Schraubenfedern werden beispielsweise im Bereich des Automobilbaus als Komponenten von Zugmittelspannvorrichtungen, sowie Brems- und Freilaufsystemen eingesetzt.The The invention relates to a coil spring as such a formed by winding a spring wire material, substantially cylindrical winding body includes. Furthermore, the invention is also directed to a method for producing such a coil spring. In particular the invention here on legless coil springs the in the installed state by axial or torsional load a change in the Winding diameter experienced by way of this change the winding diameter over the inner and / or outer surface of the Spring winding forces be transferred to adjacent mechanical components. such Coil springs are used, for example, in the automotive industry Components of Zugmittelspannvorrichtungen, as well as brake and freewheel systems used.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Zur Fertigung dieser Schraubenfedern ist es bekannt, ein Federdrahtmaterial auf einen entsprechenden Wickelkern zu wickeln. Hierbei ist es möglich, ein Federdrahtmaterial mit unrundem, insbesondere annähernd quadratischem Querschnitt zu verarbeiten. Derartige aus Federdraht mit zumindest annähernd rechteckigem, oder quadratischem Querschnitt gefertigte Federn bilden eine relativ glatte Wicklungsaußenfläche und eignen sich aufgrund einer hierbei erreichten Vergrößerung der tragenden Fläche in besonderem Maße zur Übertragung radialer Kräfte beispielsweise auf Reibbeläge oder Bewegtkomponenten.to Manufacture of these coil springs, it is known a spring wire material to wind on a corresponding hub. It is possible to do this Spring wire material with non-circular, in particular approximately square Cross section to process. Such from spring wire with at least nearly form rectangular, or square cross-section springs a relatively smooth outer winding surface and are suitable due to a case achieved enlargement of the bearing surface in particular for transmission radial forces For example, on friction linings or moving components.

Federdrähte mit unrundem Querschnitt werden ähnlich wie Drähte mit kreisrundem Querschnitt im Ziehverfahren gefertigt. Aufgrund des relativ großen Verformungsgrades muss bei der Fertigung von Drähten mit unrundem Querschnitt der Ziehvorgang langsamer und typischerweise mit mehreren Ziehstufen abgewickelt werden als dies bei der Herstellung von Federdraht mit kreisrundem Querschnitt der Fall ist. Federdrähte mit unrundem Querschnitt, sowie hieraus gefertigte Schraubenfedern sind daher in der Beschaffung teuerer als Drähte, bzw. Schraubenfedern mit kreisrundem Drahtquerschnitt.Spring wires with Out of round cross section will be similar like wires manufactured with a circular cross-section in the drawing process. by virtue of of the relatively large Degree of deformation must be used in the production of non-circular cross-section wires the drawing process is slower and typically with multiple draw stages be handled as this in the manufacture of spring wire with circular cross section is the case. Spring wires with non-round cross section, as well as coil springs made from them are therefore in the procurement more expensive than wires, or coil springs with a circular wire cross-section.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen anzugeben, durch welche es möglich wird, in einer unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten relativ kostengünstig zu bewerkstelligenden Weise, hochwertige Schraubenfedern mit einer zur Radialkraftübertragung vorteilhaften Außengeometrie bereitzustellen.Of the Invention has for its object to provide solutions by which it possible is, in a production-related aspects relative economical To be accomplished way, quality coil springs with a for radial force transmission advantageous outer geometry provide.

Erfindungsgemäße LösungInventive solution

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schraubenfeder mit einem durch Wickeln eines Drahtmateriales gefertigten zylindrischen Wicklungskörpers, wobei das Drahtmaterial im Rahmen eines der Wicklungsbildung nachfolgenden Arbeitsschrittes überarbeitet ist, so dass das Drahtmaterial in einer die Federmittelachse enthaltenden Axialebene einen Querschnitt bildet der eine Abflachung aufweist.These The object is achieved by a coil spring with a by winding a wire material manufactured cylindrical winding body, wherein the wire material revised as part of one of the winding formation subsequent step is such that the wire material in a spring central axis containing Axialbene forms a cross-section having a flattening.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Schraubenfeder zu schaffen, die eine zur Radialkraftübertragung vorteilhafte weniger gewellte und im wesentlichen zylindrische Mantelfläche aufweist, wobei diese Schraubenfeder aus einem relativ kostengünstig beziehbaren Standardmaterial gefertigt werden kann.Thereby is it possible in an advantageous manner to create a coil spring, the one for radial force transmission has advantageous less corrugated and substantially cylindrical lateral surface, this coil spring can be obtained from a relatively inexpensive Standard material can be manufactured.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Überarbeitung durch Materialabtrag, insbesondere spanabhebendem Material bewerkstelligt. Dieser spanabhebende Materialabtrag kann insbesondere durch eine Schleifbearbeitung bewerkstelligt werden. Für Anwendungsfälle, in welchen der Außenbereich der Schraubenfeder zur Übertragung von nach außen gerichteten Radialkräften herangezogen wird, wird die erfindungsgemäße Federwicklung vorzugsweise im Außenbereich überschliffen. Es ist auch möglich, die Federwicklung im Innenbereich zu überschleifen und damit im Innenbereich der Federwicklung eine etwas glattere und damit zur Übertragung von nach radial zur Federachse innen gerichteten Federreaktionskräften besonders vorteilhafte Federgeometrie zu schaffen.According to one particularly preferred embodiment The invention is the revision by Material removal, in particular machined material accomplished. This material removal in particular can be achieved by grinding be accomplished. For Use cases, in which the outdoor area the coil spring for transmission outwardly directed radial forces is used, the spring winding according to the invention is preferably in Ground outside. It is also possible that Internal spring coil to be ground and thus indoors the spring winding a little smoother and thus for transmission of spring forces directed radially inward of the spring axis in particular to create advantageous spring geometry.

Vorzugsweise wird die Überarbeitung des Drahtmaterials so getroffen, dass die Abtragtiefe maximal ein Drittel des Federdrahtdurchmessers beträgt. Der nach Herstellung der Federwicklung gefertigte Federkörper kann insbesondere in einem dem Materialabtrag nachfolgenden Bearbeitungsschritt einer Gefügebehandlung, insbesondere einem Härteprozess unterzogen werden.Preferably will be the revision of the wire material made so that the Abtragtiefe a maximum Third of the spring wire diameter. The after production of the Spring winding manufactured spring body can in particular in a subsequent material removal processing step a structural treatment, in particular a hardening process be subjected.

Die eingangs angegebene Aufgabe wird auch durch ein Verfahren mit den in Patentanspruch 6 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind Gegenstand der entsprechenden Unteransprüche.The The object specified above is also by a method with the solved in claim 6 specified characteristics. Advantageous embodiments This method is the subject of the corresponding subclaims.

Die Schleifbearbeitung der erfindungsgemäßen Schraubenfeder erfolgt vorzugsweise im Rahmen eines Centerless-Schleifverfahrens. Im Rahmen dieses Centerless-Schleifverfahrens kann der Federwicklung mit relativ geringer Formtoleranz eine zylindrische Mantelfläche verliehen werden. Es ist möglich, den Wicklungskörper elastisch zu weiten und in radial geweitetem Zustand zu überschleifen. Hierdurch wird es möglich, eine Schraubenfeder zu schaffen die gerade in geweitetem, typischerweise den Lastübertragungszustand darstellenden Zustand eine hierfür optimale, zylindrische Mantelfläche bildet. Diese Weitung kann durch Aufschub des Wicklungskörpers auf einen Kern erreicht werden dessen Durchmesser größer ist als der zu Bildung der Wicklung herangezogene Wickelkern. Die Weitung kann auch durch axiale Stauchung der Wicklung, oder durch Tordierung der Federendbereiche gegeneinander herbeigeführt werden.The grinding of the helical spring according to the invention is preferably carried out in the context of a centerless grinding process. As part of this centerless grinding process, the spring winding can be given a cylindrical outer surface with a relatively low dimensional tolerance. It is possible to elastically expand the winding body and in Radically widened state to grind. This makes it possible to provide a helical spring which forms an optimal, cylindrical circumferential surface in a widened state, which typically represents the load transmission state. This expansion can be achieved by postponing the winding body to a core whose diameter is greater than the winding core used to form the winding. The expansion can also be brought about by axial compression of the winding, or by twisting the Federendbereiche against each other.

Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:Further Details and features of the invention will become apparent from the following Description in connection with the drawing. It shows:

1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäß gestalteten Schraubenfeder, 1 a perspective view of an inventively designed coil spring,

2 eine Axial-Schnittdarstellung zur weiteren Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Schraubenfeder. 2 an axial sectional view for further illustrating the structure of a coil spring according to the invention.

3 eine Skizze zur Erläuterung weiterer Merkmale der erfindungsgemäßen Schraubenfeder. 3 a sketch for explaining further features of the coil spring according to the invention.

Ausführliche Beschreibung der FigurenDetailed description of the figures

Die in 1 dargestellte Schraubenfeder 1 ist durch Wickeln eines Drahtmaterials 2 zu einem zylindrischen Wicklungskörper gefertigt. Die Schraubenfeder 1 ist als schenkellose Schraubenfeder ausgeführt.In the 1 illustrated coil spring 1 is by winding a wire material 2 made into a cylindrical winding body. The coil spring 1 is designed as a thighless coil spring.

Das Drahtmaterial 2 ist im Rahmen eines, der Wicklungsbildung nachfolgenden Arbeitsschrittes überarbeitet, sodass das Drahtmaterial 2 in einer die Federmittelachse X der Wicklung enthaltenden Axialebene einen, eine Abflachung 3 aufweisenden Querschnitt bildet.The wire material 2 is reworked as part of a winding process subsequent to the step, so that the wire material 2 in an axial plane containing the spring center axis X of the winding one, a flattening 3 forming cross-section forms.

In 2 ist der Aufbau der erfindungsgemäßen Federwicklung weiter veranschaulicht. Die Überarbeitung des Drahtmaterials wird vorzugsweise derart abgewickelt, dass als radiale Restdicke noch wenigstens 2/3 des ursprünglichen Federdrahtdurchmessers verbleiben.In 2 the structure of the spring winding according to the invention is further illustrated. The reworking of the wire material is preferably unwound so that at least 2/3 of the original spring wire diameter remains as the radial residual thickness.

Wie aus 3 ersichtlich ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel die Überarbeitung durch Materialabtrag, insbesondere durch Abschleifen des Außenbereichs der Federwicklung bewerkstelligt. Die Abtragtiefe beträgt bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel 20% des ursprünglichen Federdrahtdurchmessers D. Die Abflachung 3 des Querschnitts des Federdrahts 2 verleiht der Schraubenfeder eine relativ tragfähige, weitgehend zylindrische Außenfläche.How out 3 it can be seen in the embodiment shown here, the revision accomplished by material removal, in particular by grinding the outer region of the spring winding. The removal depth is in the embodiment shown here 20% of the original spring wire diameter D. The flattening 3 of the cross section of the spring wire 2 gives the coil spring a relatively viable, largely cylindrical outer surface.

Bei der hier gezeigten Gestaltung wird bereits bei geringem Materialabtrag erreicht, dass die Breite b der Abflachung 3 größer ist als die Weite k des nicht-tragenden Spaltbereiches der Wicklung.In the design shown here is achieved even with low material removal that the width b of the flattening 3 is greater than the width k of the non-supporting gap region of the winding.

Es ist möglich, im Rahmen eines, der abtragenden Überarbeitung des Drahtmaterials vorangehenden Arbeitsschrittes den Querschnitt des Drahtmaterials durch anderweitige Maßnahmen zu verändern. Insbesondere ist es möglich, eine erste Abflachung und Umformung des Drahtquerschnitts durch eine Walzbehandlung vorzunehmen.It is possible, as part of a, the ablative revision of the wire material preceding step, the cross section of the wire material through other measures to change. In particular, it is possible a first flattening and deformation of the wire cross-section through a To perform rolling treatment.

Erfindungsgemäß wird eine schenkellose Schraubenfeder aus einem Runddraht gefertigt. Der so gefertigte Wicklungskörper wird vorzugsweise im Centerless-Schleifverfahren überschliffen so dass dieser in dem nach außen weisenden Bereich des Drahtes eine vorzugsweise wenige Millimeter breite, zylindrische Außenfläche als Funktionsfläche erhält. Die hierdurch geschaffene Außenfläche dient der Schaffung einer Anlagefläche, über welche in radialer Richtung nach außen wirkende Kräfte übertragen werden können.According to the invention is a Thighless coil spring made of a round wire. The so manufactured winding body is preferably ground in the centerless grinding process so that this in the outside pointing portion of the wire, preferably a few millimeters wide, cylindrical outer surface as functional surface receives. The This created outer surface serves the creation of a contact surface over which in the radial direction to the outside acting forces are transmitted can.

Es ist auch möglich, das Drahtmaterial so zu bearbeiten, dass die Abflachung nach innen weist und damit im Innenbereich der Schraubenfeder eine zylindrische Anlagefläche geschaffen wird. Die Änderung des Durchmessers der Schraubenfeder kann entweder durch Torsion derselben oder auch durch axiale Stauchung derselben erreicht werden. Die Überschliffene Funktionsfläche fungiert als Reib-, Kupplungs- oder als Druckkraftübertragungsfläche.It is possible, too, to work the wire material so that the flattening inside points and thus in the interior of the coil spring a cylindrical contact surface is created. The change the diameter of the coil spring can be either by torsion the same or by axial compression of the same can be achieved. The sanding functional surface acts as a friction, clutch or pressure force transfer surface.

Die erfindungsgemäße Feder kann insbesondere bei Freiläufen, Decouplern, Kupplungen, mechanischen Riemenspannern, Bremsvorrichtungen, Getrieben und Sitzverstellern Anwendung finden.The inventive spring especially in freewheeling, Decouplers, clutches, mechanical belt tensioners, brake devices, Gearboxes and seat adjusters find application.

Claims (12)

Schraubenfeder mit einem durch Wickeln eines Drahtmateriales (2) gefertigten zylindrischen Wicklungskörpers, wobei das Drahtmaterial im Rahmen eines der Wicklungsbildung nachfolgenden Arbeitsschrittes überarbeitet ist, so dass das Drahtmaterial (2) in einer die Federmittelachse (X) enthaltenden Axialebene einen eine Abflachung (3) aufweisenden Querschnitt bildet.Coil spring with a by winding a wire material ( 2 ), wherein the wire material is reworked as part of one of the winding formation subsequent step, so that the wire material ( 2 ) in a axial plane containing the spring center axis (X) has a flattening ( 3 ) forming cross-section forms. Schraubenfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überarbeitung durch Materialabtrag bewerkstelligt wird.Coil spring according to claim 1, characterized in that that the revision accomplished by material removal. Schraubenfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federwicklung im Außenbereich überschliffen ist.Coil spring according to claim 2, characterized ge indicates that the spring winding is ground outside. Schraubenfeder nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federwicklung im Innenbereich überschliffen ist.Coil spring according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the spring winding ground in the interior is. Schraubenfeder nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtragstiefe bis zu 1/3 des Federdrahtdurchmessers beträgt.Coil spring according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the excavation depth up to 1/3 of Spring wire diameter is. Verfahren zur Herstellung einer Schraubenfeder bei welchem ein Drahtmaterial zu einem zylindrischen Wicklungskörper gewickelt wird und das Drahtmaterial im Rahmen eines der Wicklungsbildung nachfolgenden Verfahrensschrittes derart überarbeitet wird, dass dieses einen eine Abflachung aufweisenden Querschnitt erhält.Method for producing a coil spring which a wire material is wound into a cylindrical winding body is and the wire material in the context of one of the winding formation subsequent process step is revised so that this receives a flattened cross-section. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungskörper überschliffen wird.Method according to Claim 6, characterized that the winding body is ground. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifbearbeitung als Centerless-Schleifverfahren abgewickelt wird.Method according to claim 6 or 7, characterized that the grinding process is handled as a centerless grinding process becomes. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Federwicklung eine zylindrische Mantelfläche verliehen wird.Method according to at least one of claims 6 to 8, characterized in that the spring winding is a cylindrical lateral surface is awarded. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abwicklung der Schleifbearbeitung der Wicklungskörper im Rahmen seiner Eigenelastizität radial elastisch geweitet wird und in geweitetem Zustand überschliffen wird.Method according to at least one of claims 6 to 9, characterized in that for carrying out the grinding the winding body within its inherent elasticity radially elastic widened and ground in a widened state becomes. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungskörper im Rahmen eines der Schleifbearbeitung nachfolgenden Verfahrensschrittes einer Gefügebehandlung unterzogen wird.Method according to at least one of claims 6 to 10, characterized in that the winding body in the context of one of the grinding subsequent process step of a microstructure treatment is subjected. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gefügebehandlung einen Härtungsprozess und/oder eine Oberflächenverdichtung-, insbesondere eine Kugelstrahlbehandlung einschließt.Method according to claim 11, characterized in that that the structure treatment a hardening process and / or a surface densification, in particular includes a shot peening treatment.
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