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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Bandfeder, insbesondere eines Federblechs zur Abdeckung eines Kühlraumes eines Kolbens von Verbrennungsmotoren, welche als zumindest ein ringscheibenförmiges Segment ausgebildet ist sowie eine Biegeeinrichtung zu deren Herstellung.
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Aus der
DE 42 08 037 C2 ist die Herstellung von einer aus zwei oder mehreren Segmenten bestehenden Tellerfeder bekannt, welche als Abdeckung eines Kühlraumes für Kolben von Verbrennungsmotoren eingesetzt wird. Diese zweigeteilte Tellerfeder schließt einen zum Kolbenschaft hin offenen Kühlölringkanal und stützt sich an Ringkanalbegrenzungswänden ab. Dadurch wird ein geschlossener Kühlölraum gebildet, wobei für die Zu- beziehungsweise Abfuhr des Kühlöls entsprechende Bohrungen in der Tellerfeder vorgesehen sind oder die Stoßfugen der beiden Segmente der Tellerfeder entsprechend groß ausgeführt werden. Solche Segmente der Tellerfeder werden einzeln aus einem bandförmigen Material ausgestanzt, anschließend mit einem Werkzeug aufgestellt und darauf folgend einem Setzvorgang sowie einem darauf folgenden Anlassvorgang unterzogen. Das Ausstanzen solcher Segmente aus einem bandförmigen Material weist den Nachteil auf, dass ein erheblicher Verschnitt produziert wird.
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Aus der
JP 2002-307121 A1 ist eine Biegeeinrichtung bekannt, durch welche aus einem drahtförmigen Material eine spiralförmig aufgebaute Wellfeder hergestellt wird. Das drahtförmige Material wird ringscheibenförmig gebogen, wobei innenliegend am drahtförmigen Material eine Trommel angreift und außerhalb des drahtförmigen Materials zwei im Abstand zueinander angeordnete Umlenkeinrichtungen vorgesehen sind, die um 90° zueinander versetzt sind. Des Weiteren greifen um weitere 90° versetzt am Außenumfang weitere Biegeeinrichtungen an, um das drahtförmige Material wellenförmig auszurichten. Die innenliegende Trommel und die außenliegenden Umlenkeinrichtungen sind im Durchmesser gleich groß ausgebildet, wobei deren Abstand zueinander den Biegeradius des drahtförmigen Materials bestimmt. Diese Anordnung weist den Nachteil auf, dass das drahtförmige Material von hoher Qualität, also sehr homogen, sein muss, um eine hinreichende Biegung und Ausrichtung des drahtförmigen Materials zu erzielen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Bandfeder vorzuschlagen, welche als ein ringscheibenförmiges Segment ausgebildet ist und eine maßgenaue Herstellung der Segmente sowie eine Reduzierung des Verschnitts ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
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Durch die Zuführung eines bandförmigen Materials in tangentialer Ausrichtung zur Trommel einer Biegeeinrichtung und mit einer zumindest abschnittsweise zur Trommel in Anlage kommenden Schmalseite des ringförmigen geformten Materials wird dieses bandförmige Material um deren Hochachse gebogen, um ringscheibenförmige Segmente herzustellen. An der Trommel ist eine Anlagefläche zur Entlangführung des bandförmigen Materials und zur Biegung zu einem ringscheibenförmigen Segment vorgesehen, welche einen Radius umfasst, der einem Innendurchmesser des zu biegenden bandförmigen Materials zum Segment im Wesentlichen entspricht. Dadurch wird die an der Anlagefläche der Trommel angreifende Schmalseite des bandförmigen Materials entlang eines vorbestimmten Umschlingungswinkels an der Anlagefläche geführt. Ein solches Herstellungsverfahren verwendet die gesamte Bahnbreite des bandförmigen Materials zur Herstellung von ringscheibenförmigen Segmenten. Durch Ablängen des gebogenen bandförmigen Materials wird ein Umfangswinkel der Segmente bestimmt. Zur Herstellung solcher ringscheibenförmigen Segmente wird eine die Dicke des bandförmigen Materials bestimmende Seitenwand entlang der Anlagefläche an der Mantelfläche der Trommel geführt und mittels zumindest einer Umlenkeinrichtung aus einem in Transportrichtung beziehungsweise in X-Richtung des bandförmigen Materials verlaufenden geradlinigen Abschnitt gebogen. Diese um die vertikale Achse beziehungsweise Z-Achse des bandförmigen Materials erfolgende Biegung weist des Weiteren den Vorteil auf, dass die Walzrichtung des bandförmigen Materials sich längs des ringscheibenförmigen Segmentes erstreckt, wodurch auch verbesserte Federeigenschaften und eine erhöhte Festigkeit erzielt werden.
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Bevorzugt werden eine Ober- oder Unterseite oder beide Seiten des bandförmigen Materials zur Ausrichtung des bandförmigen Materials während dem Biegevorgang entlang der Anlagefläche der Mantelfläche der Trommel durch zumindest ein Führungselement geführt und ausgerichtet. Durch das zumindest eine Führungselement kann während dem Biegen des bandförmigen Materials um die Z-Achse ein Ausweichen des Materials verhindert werden und eine zwangsweise Führung des bandförmigen Materials entlang der Trommel zur Einbringung des Biegeradius erfolgen.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform ist das zumindest eine Führungselement rechtwinklig zur Drehachse der Trommel ausgerichtet beziehungsweise erstreckt sich in einer Ebene rechtwinklig zur Drehachse. Dadurch erfolgt lediglich eine Biegung des bandförmigen Materials um die Z-Achse. Dabei bestimmt der Durchmesser der Trommel den Biegeradius des bandförmigen Materials um die Z-Achse.
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Alternativ ist das zumindest eine Führungselement mit dessen Führungsflächen geneigt gegenüber einer XY-Ebene ausgerichtet, die senkrecht zur Drehachse beziehungsweise Z-Achse der Trommel ausgerichtet ist, um während des Biegevorgangs des bandförmigen Materials zu einem ringscheibenförmigen Segment gleichzeitig ein Aufstellen des ringscheibenförmigen Segments zu ermöglichen. Dadurch können zwei Verfahrensschritte – das Biegen und das Aufstellen des ringscheibenfömigen Segments – gleichzeitig durchgeführt werden.
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Das bandförmige Material wird zur Bildung des Segments in Abhängigkeit des erforderlichen Umfangswinkels der Bandfeder abgeschnitten. Dieser Umfangs- bzw. Umschlingungswinkel kann in Abhängigkeit der Anzahl der einzelnen Segmente an Bandfedern für den Anwendungsfall bestimmt sein. Beispielsweise können Umschlingungswinkel von ca. 180° beim Einsatz von zwei Segmenten der Bandfeder vorgesehen sein. Ebenso können auch Umschlingungswinkel von wenigstens 60° vorgesehen sein. Beispielsweise liegt der Umschlingungswinkel bei 120° beim Einsatz von beispielsweise drei einander zugeordneten Bandfeder-Segmenten. In einzelnen Fällen können auch Umschlingungswinkel von größer 180° und ein weiterer Umschlingungswinkel von kleiner 180° ausgebildet werden, der vorzugsweise komplementär zum Segment mit einem Umschlingungswinkel größer 180° ist.
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Eine alternative Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das bandförmige Material mehrfach um die Trommel gewickelt und als Spirale hergestellt wird. Ein Zuschneiden der einzelnen Segmente aus der Spirale kann entweder nach vollständigem Entfernen der Spirale von der Trommel oder beim Freiwerden der Spirale von der Mantelfläche der Trommel erfolgen.
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Eine erste Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die Trommel eine in der Mantelfläche liegende Anlagefläche aufweist. Dies stellt die einfachste Ausführungsform der Biegeeinrichtung dar und ermöglicht, dass die Seitenwand des bandförmigen Materials sich an der Mantelfläche abrollen bzw. während des Biegevorgangs abstützen kann und das bandförmige Material während des Biegevorgangs durch zumindest ein Führungselement und zumindest ein Umlenkelement zur Trommel zwangsweise zur Biegung geführt wird.
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Alternativ ist die Anlagefläche in die Mantelfläche der Trommel der Biegeeinrichtung eingebracht und vertieft angeordnet sowie vorzugsweise eine umlaufende Nut vorgesehen, in der ein an die Seitenwand des bandförmigen Materials angrenzender Randbereich des bandförmigen Materials während dem Biegevorgang geführt wird. Diese umlaufende Nut kann sowohl bei einer Ausrichtung des bandförmigen Materials zur Trommel in einer XY-Ebene senkrecht zur Z-Ebene beziehungsweise Drehachse der Trommel als auch in einer gegenüber der XY-Ebene geneigten Ebene vorgesehen sein.
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Bevorzugt ist bei einer geneigten Führung des bandförmigen Materials zur Mantelfläche der Trommel vorgesehen, dass die Anlagefläche der Nut an dem Aufstellwinkel des bandförmigen Materials zur Herstellung des Segmentes angepasst und ausgerichtet wird, so dass die Seitenfläche sich an der Grundfläche der Nut abstützen kann.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens, bei der das um die Z-Achse gebogene und in einer XY-Ebene geführte bandförmige Material als Segment zugeschnitten ist, wird dieses in ein Werkzeug, insbesondere Biege- oder Aufstellwerkzeug, eingebracht, um das Segment aufzustellen. Dadurch kann eine Vorspannung in das Segment für eine bestimmte Federcharakteristik eingebracht werden.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird das aus dem bandförmigen Material gebogene und aufgestellte Segment in zumindest ein Stanzwerkzeug eingebracht, in welchem eine Kontur, insbesondere eine Endkontur des Segments, ausgestanzt wird. Anschließend kann in einem weiteren Werkzeug ein Plandrücken des aufgestellten Segmentes durchgeführt werden oder umgekehrt. Bevorzugt ist ein Folgewerkzeug vorgesehen, um die Handhabung der einzelnen Segmente zu verringern sowie eine exakte Positionierung der Segmente im Werkzeug aufrecht zu erhalten. Bevorzugt wird in einem Stanzwerkzeug sowohl ein Plandrücken als auch ein gleichzeitiges Stanzen in eine Endkontur durchgeführt.
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In einem darauf folgenden Verfahrensschritt kann das konturierte Segment gehärtet werden für den Fall, dass das bandförmige Material als sogenanntes Weichband bereitgestellt wird. Für den Fall, dass das bandförmige Material aus einem vergüteten Werkstoff besteht, kann umgehend und nicht erst nach dem Härten ein Temperieren beziehungsweise ein Anlassen des Werkstoffs vorgesehen sein, auf dem eine nachfolgende Oberflächenbeschichtung oder Vergütung der Oberfläche erfolgen kann. Bei solchen Oberflächenbehandlungen kann es sich zum Beispiel um Ölen, Phosphatieren oder dergleichen handeln.
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Beim Verfahren zur Herstellung der Bandfeder wird bevorzugt ein im Querschnitt rechteckförmiges oder trapezförmiges, insbesondere geringfügig trapezförmiges, Material zugeführt.
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Bei diesem Verfahren zur Herstellung der Bandfeder wird das bandförmige Material bevorzugt mit einem Verhältnis von einer Breite zu einer Dicke von gleich oder größer 3 gesetzt. Dadurch können während des Biegevorgangs am Innendurchmesser keine Stauchungen und am Außendurchmesser keine Risse auftreten.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird des Weiteren durch eine Biegeeinrichtung zur Herstellung einer Bandfeder, welche zumindest als ringscheibenförmiges Segment ausgebildet ist, und insbesondere zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens gelöst, bei dem eine Trommel mit einer Anlagefläche an einer Mantelfläche der Trommel für eine Schmalseite des bandförmigen Materials vorgesehen ist und zumindest eine Umlenkeinrichtung umfasst, die im Abstand zur Trommel einstellbar ist, wobei der Abstand der Breite des bandförmigen Materials entspricht und die Anlagefläche der Trommel einen Radius aufweist, welcher im Wesentlichen dem Innenradius eines zu biegenden ringscheibenförmigen Segmentes entspricht. Diese Biegeeinrichtung weist den Vorteil auf, dass das gebogene, bandförmige Material mit seiner inneren Schmalseite entlang der Trommel geführt ist, wodurch ein präziseres Einbringen des Radius ermöglicht ist. Durch die zumindest eine Umlenkeinrichtung, welche der Trommel zugeordnet ist, wird auch bei zunehmendem Umschlingungswinkel des bandförmigen Materials eine Führung des bandförmigen Materials entlang der Trommel ermöglicht. Dadurch wird ein Aufweiten des gebogenen bandförmigen Materials verhindert.
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Die Anlage der Trommel an der Biegeeinrichtung ist bevorzugt in der Mantelfläche der Trommel vorgesehen. Dadurch kann die Trommel als ein zylindrischer Körper ausgebildet werden. Alternativ kann die Anlagefläche gegenüber der Mantelfläche der Trommel vertieft und vorzugsweise eine umlaufende Nut in der Mantelfläche ausgebildet sein. Dadurch kann zumindest ein an die Schmalseite angrenzender Randbereich des bandförmigen Materials durch die Trommel geführt werden, so dass der Innenumfang des bandförmigen Materials nicht in oder entgegen einer Z-Achse der Trommel ausweichen kann.
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Des Weiteren ist die Tiefe der Nut in der Trommel auf die Breite des bandförmigen Materials angepasst, wobei wenigstens 5 % der Breite des bandförmigen Materials in der Nut aufgenommen ist. Dadurch kann eine Nutführung des bandförmigen Materials durch die Trommel erfolgen, wodurch zusätzlich Führungselemente zur Ausrichtung des bandförmigen Materials zur Trommel entfallen können.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Trommel für die Biegeeinrichtung sieht vor, dass die Anlageflächen der umlaufenden Nut in einem Winkel zur Längsachse der Trommel von vorzugsweise weniger als 90° ausgerichtet wird, so dass ein Biegen und gleichzeitiges Aufstellen des bandförmigen Materials gegeben ist. Dadurch kann während dem Biegen des ringscheibenförmigen Segments ein weiterer Arbeitsschritt, das Aufstellen des Segmentes, integriert werden.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die Trommel der Biegeeinrichtung zweiteilig mit einem Oberteil und einem Unterteil ausgebildet und in einen ersten Teil einer umlaufenden Nut als Absatz an einem Unterteil der Trommel eingebracht wird sowie der zweite Teil der Nut durch eine Anlagefläche am Oberteil gebildet wird, welches plan oder in einem Winkel zum Unterteil positioniert wird. Dies kann eine Vereinfachung bei der Herstellung von verschiedenen Dicken des bandförmigen Materials ermöglichen, indem der Abstand zwischen dem Oberteil und dem Unterteil einstellbar ist.
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Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
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1a eine schematische Ansicht von oben auf zwei Bandfedern,
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1b eine schematische Schnittansicht entlang der Linie I-I in 1a,
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2a eine perspektivische Ansicht eines bandförmigen Materials zur Herstellung einer Bandfeder,
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2b eine schematische Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform zu 2a,
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2c bis 2e schematische Ansichten von Verfahrensschritten zur Herstellung der Bandfeder gemäß den 1a und 1b,
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3 eine schematische Seitenansicht des Verfahrensschritts gemäß 2d,
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4 eine weitere schematische Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform zu 3,
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5 eine schematische Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform zu 3,
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6 eine schematische Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform zu 3,
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7 eine schematische Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform zu 6,
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8 eine schematische Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform zu 7,
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9 eine schematische Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform zu 3 und
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10 eine schematische Ansicht einer alternativen Ausführungsform einer Trommel für eine Biegeeinrichtung.
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In 1a ist eine schematische Ansicht von oben auf zwei Bandfedern 11 dargestellt, welche jeweils als ringscheibenförmiges Segment 12 ausgebildet sind. Die beiden Bandfedern 11 können bei deren Anordnung zueinander eine Ringscheibe bilden, die beispielsweise als Abdeckung einer Kühlölrinne an einem Kolben für Verbrennungsmotoren einsetzbar ist. Dabei können die jeweiligen Enden der Bandfedern 11 bei der Anordnung in der Kühlölrinne einen Spalt bilden, um eine Zu- oder Abfuhr für die Kühlflüssigkeit bzw. ein Öl zu ermöglichen.
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In 1b ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie I-I in 1a dargestellt, welche zeigt, dass im Ausführungsbeispiel die Segmente 12 aufgestellt sind. Dies bedeutet, dass ein Innendurchmesser 14 außerhalb bzw. oberhalb einer Auflageebene des Außendurchmessers 15 der Segmente 12 liegt, so dass die Segmente 12 eine tellerfederförmige Anordnung aufweisen. Diese Segmente 12 sind bevorzugt ringscheibenförmig ausgebildet. Der Umschlingungswinkel der Segmente 12 steht in Abhängigkeit der Anzahl der zu verwendenden Segmente und der abzudeckenden Bereiche. Die Segmente 12 können spezifisch geformte Endabschnitte 16 aufweisen, welche an die Einbausituation angepasst sind, um bündig aneinander anzuliegen oder einen Spalt mit vordefinierter Breite zu bilden. Ebenso können diese am Außen- oder Innendurchmesser entsprechend angepasste Konturen oder auch innerhalb der Segmentfläche beispielsweise Bohrungen 17 oder anderweitige Einbringungen, Ausstanzungen, Konturen oder dergleichen aufweisen. Das Segment 12 weist eine Oberseite 18 und eine Unterseite 19 auf. Diese werden am Innendurchmesser 14 durch eine innere Seitenwand 20 und am Außendurchmesser 15 durch eine äußere Seitenwand 21 begrenzt.
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Diese Segmente 12 bestehen bevorzugt aus einem bandförmigen Material 23, welches einen beispielsweise in 2a dargestellten rechteckförmigen Querschnitt umfasst. Solche bandförmigen Materialien werden bevorzugt durch Walzen hergestellt. Dabei ist vorgesehen, dass eine Breite b ein Vielfaches einer Dicke oder Höhe h umfasst. Zumindest ist das Verhältnis b/h ≥ 5, insbesondere b/h ≥ 10. Das bandförmige Material 23 kann als Rollenware oder in Form von einzelnen Streifen ausgebildet sein. Zur Vereinfachung der nachfolgenden Erläuterungen wird auf das in 2a dargestellte Koordinatensystem Bezug genommen, wobei die Ausrichtung der Koordinaten abweichend von den dargestellten Raumrichtungen sein kann.
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In 2b ist eine alternative Ausführungsform eines Querschnitts für ein bandförmiges Material 23 dargestellt, welches ebenso – wie das in 2a dargestellte Material – Einsatz finden kann. Bei diesem Querschnitt ist dieser nur geringfügig trapezförmig ausgebildet, so dass eine Innenseite 20 dünner als die Außenseite 21 ausgebildet ist.
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Zur Herstellung der Bandfeder 11 ist aus einem bandförmigen Material 23 gemäß 2a oder 2b eine Biegeeinrichtung 27 vorgesehen, welche in einer Draufsicht und in einzelnen Arbeitsschritten in den 2c, 2d und 2e in einer Seitenansicht sowie in 3 dargestellt ist.
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Die Biegeeinrichtung 27 umfasst eine Trommel 29, welche um eine vorzugsweise feststehende Drehachse 31 drehbar angetrieben ist. Diese Drehachse 31 kann in Z-Richtung ausgerichtet sein. Beabstandet zur Trommel 29 ist zumindest eine Umlenkeinrichtung 32 vorgesehen, welche beispielsweise als Walze oder Rolle ausgebildet ist und vorzugsweise ebenfalls um eine zur Drehachse 31 parallele Drehachse drehbar ist. Die Biegeeinrichtung 27 umfasst des Weiteren zumindest ein Führungselement 33 mit zumindest einer Gleitfläche 34, welche zur Führung und Ausrichtung des bandförmigen Materials 23 zur Anlagefläche 37 einer Mantelfläche 36 der Trommel 29 dient. Dabei kann das Führungselement 33 feststehende Gleitflächen 34 aufweisen. Alternativ können die Gleitflächen 34 ebenfalls durch Rollen oder Walzen, die rotierbar oder umlaufend sind, gebildet werden.
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Nachfolgend wird die Herstellung eines Segmentes 12 gemäß den 1a und 1b näher erörtert:
In einem ersten Verfahrensschritt gemäß 2c wird das bandförmige Material 23 tangential einer Mantelfläche 36 der Trommel 29 zugeführt. Eine innere Seitenwand 20 kommt dabei zur Anlage an der Anlagefläche 37 der Mantelfläche 36 der Trommel 29. Die Ober- und Unterseite 18, 19 des bandförmigen Materials 23 sind dabei senkrecht stehend zur Drehachse 31 ausgerichtet. Bei der Darstellung gemäß 2c kann die Drehachse 31 die Z-Achse sein, aber auch in einer XY-Ebene ausgerichtet sein. Die Trommel 29 kann bevorzugt drehbar durch einen Antrieb angetrieben sein. Gleichzeitig wird das bandförmige Material 23 weiter gemäß Pfeil A gefördert, so dass dieses über die Umlenkeinrichtung 32 um dessen Hochachse beziehungsweise Z-Achse gebogen wird und die innere Seitenwand 20 weiterhin zur Anlage an der Mantelfläche 36 kommt. Die innere Seitenwand 20 wird dadurch gestaucht, und eine äußere Seitenwand 21 wird dadurch gedehnt. Der Krümmungsradius oder Biegeradius des Segmentes 21 steht in Abhängigkeit des Materials, der Dicke und/oder der Breite des bandförmigen Materials. Zur Fixierung und Ausrichtung des bandförmigen Materials 23 zur Trommel 29 ist beispielsweise ein Führungselement 33 vorgesehen, so dass das bandförmige Material, wie dies beispielsweise in 3 dargestellt ist, mit der Seitenfläche 20 an der Mantelfläche 36 anliegt und das bandförmige Material 23 um die Schmalseite – also die innere Seitenwand 20 – gebogen wird. Bei weiterem Zuführen des bandförmigen Materials 23 gemäß 2e kann beispielsweise eine weitere Biegung des bandförmigen Materials 23 um die Z-Achse erfolgen, so dass beispielsweise eine 180°-Biegung erreicht wird. Die Anzahl und Anordnung der Umlenkeinrichtungen 32 und/oder der Führungselemente 33 steht in Abhängigkeit des Biegeradius, des verwendeten Materials, der Materialbreite und/oder weiteren Parametern.
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Nachdem ein vorderes Ende des bandförmigen Materials 23 einen hinreichenden Umschlingungswinkel umfasst, wird im Bereich der Zuführung des bandförmigen Materials 23 zur Trommel 29 ein Schnitt gesetzt, um das Segment 12 zu schneiden.
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Alternativ kann die Länge des bandförmigen Materials 23 vorbestimmt werden, so dass einzelne Streifen des bandförmigen Materials 23 mit der vorbestimmten Länge der Biegeeinrichtung 27 zugeführt werden und eine Trennung des Segmentes 23 von dem bandförmigen Material entfallen kann.
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Eine weitere alternative Ausführungsform sieht vor, dass ein bandförmiges Material 23 zugeführt wird und das um die Trommel 29 herumgebogene Bandmaterial sich schrauben- oder spiralförmig um die Trommel 29 bildet und nach oben oder nach unten abgeführt wird, so dass entweder beim Herausführen der Spirale gegenüber der Mantelfläche 36 ein Schneidvorgang erfolgt oder nach dem vollständigen Entfernen der Spirale von der Trommel 29 die Segmente 12 geschnitten werden.
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Bei dieser ersten Ausführungsform der Trommel 29 der Biegeeinrichtung 27 ist vorgesehen, dass diese eine plane, beziehungsweise glatte Mantelfläche 36 aufweist und die Anlagefläche 37 in der Mantelfläche 36 liegt, wie dies in 3 dargestellt ist. Ein die Anlagefläche 37 bestimmender Radius R der Trommel 29 entspricht einem Innenradius ri des Segments 12, wie dies beispielsweise in den 2e und 1a dargestellt ist. Bei der Ausführungsform gemäß 3 entspricht der Radius R der Mantelfläche 36 dem Radius der Anlagefläche 37.
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Eine alternative Ausführungsform der Trommel 29 der Biegeeinrichtung 27 ist in 4 dargestellt. In die Mantelfläche 36 ist die Anlagefläche 37 eingebracht und bildet dadurch beispielsweise eine umlaufende Nut 38, welche vorzugsweise in der Breite der Höhe h des zu bearbeitenden bandförmigen Materials 23 angepasst ist, so dass dieses bandförmige Material 23 mit der inneren Seitenwand 20 in dieser Nut 38 gehalten und im Randbereich der Oberseite 18 und Unterseite 19 des Segmentes 12 gefangen ist. Die Tiefe der Nut 38 ist bevorzugt bei dieser Ausführungsform derart bemessen, dass nur ein schmaler Randbereich der Oberseite und Unterseite 18, 19 in die Nut 38 eingreift. Die Tiefe der Nut 38 ist durch den Radius der Anlagefläche 37 gebildet, welcher wiederum dem Innenradius ri des herzustellenden Segmentes 12 entspricht. Alternativ kann die Nut 38 auch derart ausgebildet werden, dass die zwischen der Mantelfläche 36 und der Anlagefläche 37 ausgebildeten Wandabschnitte auch flach V-förmig ausgebildet sind bzw. sich ausgehend von der Anlagefläche 37 zur Mantelfläche 3 hin stark aufweiten, so dass beispielsweise keine Führungsfunktion bezüglich der Ober- und Unterseite 18, 19 des bandförmigen Materials 23 gegeben ist.
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In 5 ist eine alternative Ausführungsform zu 4 dargestellt. Die Anlagefläche 37 der Trommel 29 weist dabei eine Tiefe auf, welche sich wenigstens über die Hälfte der Breite des bandförmigen Materials 23 erstreckt. Vorteilhafterweise ist eine Nut 38 gebildet, deren Breite der Materialstärke des Materials 23 entspricht bzw. geringfügig größer ist. Bei dieser Ausführungsform können die Führungselemente 33 entfallen, da aufgrund der Tiefe der Nut 38 die nutbildenden Randabschnitte die Führungselemente 33 bilden. Lediglich durch die Umlenkeinrichtung 32 wird das bandförmige Material in der Nut 38 der Mantelfläche 36 gehalten.
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In 6 ist eine weitere alternative Ausführungsform der Trommel 29 der Biegeeinrichtung 37 dargestellt. Bei dieser Führungsform ist abweichend zu 5 die Trommel 29 zweiteilig ausgebildet und besteht aus einem Unterteil 41 und einem Oberteil 42. Das Unterteil 41 weist einen Absatz 44 auf, an welchem die Anlagefläche 37 vorgesehen ist, wobei der Absatz 44 zusammen mit dem Oberteil 42 wiederum die Nut 38 bildet. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass in Abhängigkeit der Einstellung des Abstandes einer Anlagefläche 43 am Oberteil 42 zum Unterteil 41 die Breite der Nut 38 veränderbar ist.
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Diese alternative Ausführungsform gemäß 6 kann auch eine Nut 38 umfassen, welche in 4 dargestellt und beschrieben ist.
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In 7 ist eine weitere alternative Ausführungsform der Biegeeinrichtung 27 dargestellt, wobei diese Ausführungsform im Aufbau der zweiteiligen Trommel 29 gemäß 6 entspricht. Bei dieser Ausführungsform in 7 ist die Drehachse 31 des Oberteils 42 in einem abweichenden Winkel zu der des Unterteils 41 angeordnet. Vorzugsweise sind das Oberteil 42 und das Unterteil 41 durch ein Kardangelenk drehfest zueinander verbunden. Das Oberteil 42 ist im Abstand zum Unterteil 41 zur Einstellung der Nutenbreite veränderbar. Dadurch ist das Oberteil 42 in einem Winkel zum Unterteil 41 angeordnet, wobei eine Berührfläche 46 am äußeren Rand des Oberteils ausgebildet ist und an dem bandförmigen Material 23 angreift und dieses zur Auflagefläche beziehungsweise der Auflagefläche am Absatz 44 niederhält. Bei dieser zweiteiligen Ausführungsform der Trommel 29 kann wiederum auf das Führungselement 33 verzichtet werden. Zudem kann durch diese Ausführungsform ein einfaches Einfädeln des bandförmigen Materials 23 in die Nut 38 erfolgen, welche im Bereich der aufeinander zu geneigten Abschnitte des Oberteils 42 und des Unterteils 41 gebildet ist. Dadurch, dass das Oberteil 42 und das Unterteil 41 drehfest und in einem Winkel zueinander ausgerichtet sind, kann dieses Einfädeln erleichtert und erzielt werden. Zusätzlich können eine oder mehrere Umlenkeinrichtungen 32 wie auch bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen vorgesehen sein, um die Biegung des bandförmigen Materials 23 um die Z-Achse zu erwirken.
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Bei diesen vorbeschriebenen Ausführungsformen wird ein Segment 12 hergestellt, welches als ebenes Element ausgebildet ist. Um eine Gestalt einzunehmen, wie dies in 1b dargestellt ist, wird es erforderlich, dass diese Segmente 12 anschließend in ein Werkzeug eingelegt und durch einen Press- oder Biegevorgang aufgestellt werden. In einem nachfolgenden oder in einem vorausgehenden Arbeitsschritt wird durch ein Stanzwerkzeug eine Kontur in die Segmente 12 eingebracht, wie beispielsweise die Endabschnitte 16 und/oder Bohrungen 17 oder dergleichen. Nach dem Aufstellen des Segmentes 12 erfolgt in einem weiteren Werkzeug ein Plandrücken zum Setzen des Segmentes 12. Sofern zuvor noch keine Kontur oder Endkontur in das Segment 12 eingebracht wurde, kann nach dem Aufstellen des Segmentes sowohl die Endkontur als auch das Plandrücken in einem Arbeitsschritt in einem Stanz-Setz-Werkzeug eingebracht werden.
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In darauffolgenden Arbeitsschritten kann bei einem vergüteten Material als bandförmiges Material 23 ein Temperieren beziehungsweise Anlassen und eine Oberflächenbehandlung und/oder Oberflächenbeschichtung zur Fertigstellung des Segmentes erfolgen. Sofern als Ausgangsmaterial für das bandförmige Material 23 ein Weichband verwendet wird, erfolgt nach dem Aufstellen/Stanzen ein Härten und darauffolgend ein Anlassen und gegebenenfalls eine Oberflächenbehandlung.
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In 8 ist eine alternative Ausführungsform der Biegeeinrichtung 27 zu 7 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist die Anlagefläche 43 am Absatz 44 des Unterteils 41 geneigt und die Berührfläche 46 oder Anpressfläche des Oberteils 42 bzw. die Winkelausrichtung des Oberteils 42 zum Unterteil 41 daran angepasst. Dadurch kann bei der Bildung eines ringscheibenförmigen Segmentes 12 gleichzeitig auch ein Aufstellen des ringscheibenförmigen Segmentes 12 erzielt werden, so dass im Vergleich zum vorstehend unter 7 beschriebenen Verfahren ein Arbeitsschritt eingespart werden kann.
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In 9 ist eine alternative Ausgestaltung der Trommel 29 der Biegeeinrichtung 27 dargestellt, welche ein alternatives Verfahren zur Herstellung der Bandfeder 11 ermöglicht. Die Zuführung des bandförmigen Materials 23 gemäß 2c erfolgt auch bei der Trommel 29 gemäß 8. Auch die weiteren beschriebenen Schritte in den 2d und 2e sowie 3 finden bei dieser Ausführungsform statt, wobei in den Schritten gemäß den 2d und 2e bei einer Trommel 29 gemäß 8 gleichzeitig zum Biegen des bandförmigen Materials 23 um die Z-Achse auch ein Aufstellen des bandförmigen Materials 23 erzielt wird. Hierfür ist beispielsweise das zumindest eine Führungselement 33 mit deren Gleitflächen 34 nicht rechtwinklig zur Drehachse 31 ausgerichtet, sondern in einem Winkel hierzu, der durch den Grad der gewünschten Aufstellung des Segmentes 12 bestimmt wird, also durch den Abstand der Höhe des Innendurchmessers 14 gegenüber einer Auflagefläche von dem Außendurchmesser 15. Bevorzugt ist bei dem gleichzeitigen Biegen und Aufstellen vorgesehen, dass in der Mantelfläche 36 der Trommel 29 eine umlaufende Nut 38 eingebracht ist, um eine sichere Auflage und Führung der inneren Seitenwand 20 des bandförmigen Materials 23 zu ermöglichen. Bevorzugt weist dabei die Nut 38 eine Grundfläche 49 auf, welche ermöglicht, dass die innere Seitenfläche 20 vorzugsweise plan an der Grundfläche 49 anliegt und sich daran abstützt. Diese Grundfläche 49 ist also gegenüber der parallelen Ausrichtung zur Drehachse um den Winkel geneigt, um den die Gleitflächen 34 gegenüber einer rechtwinkligen Ausrichtung zur Drehachse geneigt sind.
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Die in 9 dargestellte Trommel 29 kann ebenso auch zweiteilig mit einem Unterteil 41 und einem Oberteil 42 ausgebildet sein, wobei die Trennebene analog zu der in 6 liegen kann.
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In 10 ist eine alternative Ausführungsform einer Trommel 29 dargestellt. Diese Trommel 29 weist in der Mantelfläche 36 eine Anlagefläche 37 auf, welche parallel zur Längsachse ausgerichtet ist und sich in einer Ebene senkrecht zur Längsachse der Trommel 29 erstreckt. Davon ausgehend läuft die Anlagefläche 37 spiralförmig nach oben. Durch eine solche Trommel 29 kann eine Bandfeder mit mehreren Windungen als Spiralbandfeder hergestellt werden. Sobald die oberste Windung die Trommel 29 verlässt, kann diese abgeschnitten werden. Dabei kann der Schnitt auch erst nach dem Herausführen der gewünschten Anzahl der Windungen gegenüber der Oberseite der Trommel 29 erfolgen.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist der Verschnitt bei der Herstellung der Segmente 12 für die Bandfeder 11 erheblich minimiert, da die gesamte Bandbreite zur Bildung des Segmentes 12 verwendet wird und somit eine erhebliche Kosteneinsparung einhergeht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4208037 C2 [0002]
- JP 2002-307121 A1 [0003]
