DE102014115619A1 - Spiralfeder und zugehöriges Herstellungsverfahren - Google Patents
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Abstract
Insbesondere erfolgt die Herstellung einer Spiralfeder in Kombination von zwei Verfahrensschritten, wobei der erste Verfahrensschritt aus einem tordierten Extrusionsverfahren und der zweite Verfahrensschritt aus einem Kaltbiegeprozess, gemäß traditioneller Federherstellung, besteht.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Spiralfeder und außerdem auf ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Spiralfeder
- Aus der
WO 2014/014481 A1 WO 96/14519 A1 DE 10 2006 010 543 A1 eine Spiralfeder bekannt geworden, bei der ein nicht flexibler rohrförmiger Kern aus Faserwerkstoff mit Wicklungen aus weiteren Faserwerkstoffen versehen wird. Um eine Spiralform zu realisieren, wird das Fasermaterial um einen Kern gewickelt. - Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spiralfeder und ein zugehöriges Herstellungsverfahren zu schaffen, mit dem in einem zeitlich schnellen und kontinuierlichen Prozess die Spiralfeder herstellbar ist, bei dem keine speziellen Form-Werkzeuge erforderlich sind und auf manuelle Arbeitsschritte weitestgehend verzichtet werden kann.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 3 gelöst. Weiter vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.
- Nach der Erfindung soll eine Spiralfeder und ein Verfahren zur Herstellung dieser Spiralfeder geschaffen werden, die formtreu in einem kontinuierlichen Prozess auf einer Biegeeinrichtung mit integrierter Kaltbiegemaschine herstellbar ist. Dies wird nach der Erfindung erreicht, indem auf ein dünnwandiges Kernrohr Fasern aus einem Faserverbundwerkstoff über eine entsprechende Zuführeinrichtung gewunden angebracht werden und das Kernrohr rundherum bedeckt ist, welches mit den angebrachten Fasern des Faserverbundwerkstoffes auf der Biegeeinrichtung bzw. der Kaltbiegemaschine verformbar ist.
- Insbesondere ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Biegeeinrichtung eine äußere druckbeaufschlagte Steuerrolle umfasst, welche einer inneren Biegerolle unter Zwischenschaltung des Federmaterials gegenüber steht. Mit der Biegeeinrichtung ist eine Vorschubeinrichtung zusammenwirkend, die ein den Verbund aus Kernrohr und Fasern aufnehmenden Führungsvorschub vorgeschaltet ist. Durch diese Biegeeinrichtung in Verbindung mit der Kaltbiegemaschine und der Vorschubeinrichtung und dem Führungsvorschub kann die Spiralfeder kontinuierlich ohne spezielles Formwerkzeug hergestellt werden. Es ist auch vorgesehen, dass die Steuerrolle geneigt ansteuerbar ist, um den Durchmesser und die Steigung der Spiralfeder zu variieren.
- Die Herstellung der Spiralfeder erfolgt nach der Erfindung durch zwei kombinierte Verfahrensschritte, wobei der erste Verfahrensschritt aus einem kontinuierlichen Aufbringen der Fasern des Faserverbundwerkstoffs auf das Kernrohr beispielsweise mittels eines tordierten Extrusionsprozesses erfolgt und in dem zweiten nachfolgenden Verfahrensschritt der Verbund aus dem Kernrohr und den aufgebrachten Fasern des Faserverbundwerkstoffs durch einen Kaltbiegeprozess in der Kaltbiegemaschine der Beigeeinrichtung zur Spiralfeder umformbar ist. Durch diese beiden kombinierten Verfahrensschritte eines Extrusionsprozesses mit einem Kaltbiegeprozess, einer traditionellen Federherstellung, wird eine kontinuierliche Herstellung der Spiralfeder erzielt.
- Ferner ist nach der Erfindung vorgesehen, dass das Kernrohr mit aufgebrachten Fasern des Faserverbundwerkstoffes der Biegeeinrichtung über die Vorschubeinrichtung dem Führungsvorschub zuführbar ist und die Steuer- und Biegerolle der Biegeeinrichtung die einzelnen Federwindungen der Spiralfeder kontinuierlich und nacheinander biegbar sind. Nach einer Variante der Erfindung kann die Vorschubeinrichtung sowohl auf den Verbund Kernrohr und Faserumwicklung als auch nur auf dem Kernrohr einwirkend angewendet werden.
- Insbesondere besteht das Kernrohr aus einem plastifizierbaren Werkstoff, wie beispielsweise Aluminium. Das deformierte innere Kernrohr gibt der Spiralfeder eine Formstabilität, welche bis zum abgeschlossenen Aushärten der Fasern benötigt wird.
- Nach der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Fasern des Faserverbundwerkstoffs der Spiralfeder aus einem epoxydischen oder thermoplastischen Matrix-Werkstoff bestehen. Gegebenenfalls können auch wenige gegenläufige Rowings zur Stabilisierung in die Fasern mit eingelegt werden.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
- Es zeigen:
-
1 eine beispielsweise Ausführung einer Spiralfeder, -
2 einen Schnitt durch eine Windung der Spiralfeder nach der Linie II-II der1 , -
3 eine schematische Ansicht auf eine Kaltbiegemaschine zur Herstellung der Spiralfeder und -
4 eine schematische Ansicht auf eine vollständige Biegeeinrichtung mit integrierter Kaltbiegemaschine sowie Zuführeinrichtung und Führungsvorschub. - Eine Spiralfeder
1 umfasst im Wesentlichen auf einem dünnen Kernrohr2 angebrachte Fasern3 , die aus einem Faserverbundwerkstoff bestehen. Die Fasern3 sind auf dem Kernrohr2 über eine sog. Zuführeinrichtung4 gewunden angebracht. Die Fasern3 bedecken das Kernrohr2 rundherum. Über eine Kaltbiegemaschine5 der Biegeeinrichtung6 wird der Verbund aus dem Kernrohr2 und den Fasern3 gemeinsam verformt. - Die Biegeeinrichtung
6 der Kaltbiegemaschine5 umfasst eine äußere, verstellbare druckbeaufschlagte Steuerrolle7 , welche einer inneren Biegerolle8 , unter Zwischenschaltung des Federmaterials9 gegenübersteht. - Die Biegeeinrichtung
6 weist vorderseitig eine Vorschubeinrichtung10 auf. Des Weiteren ist hinter der Zuführeinrichtung4 ein das Kernrohr2 mit aufgebrachten Fasern3 aufnehmender Führungsvorschub11 angeordnet, der den Verbund aus Kernrohr2 und Fasern3 der Steuerrolle7 unmittelbar zuführt. - Das Verfahren zur Herstellung der Spiralfeder
1 erfolgt durch zwei kombinierte Verfahrensschritte, wobei der erste Verfahrensschritt aus einem kontinuierlichen Aufbringen der Fasern7 des Faserverbundwerkstoffes unmittelbar auf dem Kernrohr2 mittels eines beispielsweise tordierten Extrusionsprozesses erfolgt. In dem zweiten nachfolgenden Verfahrensschritt wird der Verbund aus dem Kernrohr2 und den aufgebrachten Fasern3 des Faserverbundwerkstoffs durch einen Kaltbiegeprozess in der Kaltbiegemaschine5 der Biegeeinrichtung6 zur Spiralfeder1 umgeformt. - Das Kernrohr
2 wird mit den aufgebrachten Fasern3 des Faserverbundwerkstoffes der Biegeeinrichtung6 über die vordere Vorschubeinrichtung10 und über den Führungsvorschub11 zugeführt, wobei die Steuer- und Biegerolle7 ,8 der Kaltbiegemaschine der Biegeeinrichtung6 die einzelnen Federwindungen kontinuierlich und nacheinander herstellen. - Die vordere Vorschubeinrichtung
10 kann sowohl auf dem Verbund Kernrohr2 mit verbundenen Fasern3 , als auch allein auf dem Kernrohr2 einwirken. - Das Kernrohr
2 besteht vorzugsweise aus einem plastifizierbaren Werkstoff, wie beispielsweise Aluminium. - Die Faser
3 des Faserverbundwerkstoffes der Spiralfeder1 bestehen vorzugsweise aus einem epoxydischen oder thermoplastischen Matrix-Werkstoff. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- WO 2014/014481 A1 [0002]
- WO 96/14519 A1 [0002]
- DE 102006010543 A1 [0002]
Claims (7)
- Spiralfeder, gekennzeichnet durch ein dünnwandiges Kernrohr (
2 ), auf dem Fasern (3 ) aus einem Faserverbundwerkstoff über eine Zuführeinrichtung (4 ) gewunden angebracht sind und das Kernrohr (2 ) rundherum bedecken, das mit den angebrachten Fasern (3 ) auf einer Biegeeinrichtung (6 ) mit integrierter Kaltbiegemaschine (5 ) gemeinsam verformbar ist. - Spiralfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegeeinrichtung (
6 ) eine äußere druckbeaufschlagte Steuerrolle (7 ) umfasst, welche einer inneren Biegerolle (8 ) unter Zwischenschaltung des Federmaterials (9 ) gegenübersteht und mit der Biegeeinrichtung (6 ) eine Vorschubeinrichtung (10 ) zusammenwirkend ist, die einen den Verbund aus Kernrohr (2 ) und Fasern (3 ) aufnehmenden Führungsvorschub (11 ) nachgeschaltet ist. - Verfahren zum Herstellen der Spiralfeder durch zwei kombinierte Verfahrensschritte, wobei der erste Verfahrensschritt aus der Aufbringung der Fasern (
3 ) des Faserverbundwerkstoffes auf das Kernrohr (2 ) mittels eines tordierten Extrusionsprozesses und dass in dem zweiten nachfolgenden Verfahrensschritt der Verbund aus dem Kernrohr (2 ) und den aufgebrachten Fasern (3 ) des Faserverbundwerkstoffes durch einen Kaltbiegeprozess in der Kaltbiegemaschine (5 ) der Biegeeinrichtung (6 ) zur Spiralfeder (1 ) umgeformt wird. - Verfahren zur Herstellung einer Spiralfeder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernrohr (
2 ) mit den aufgebrachten Fasern (3 ) des Faserverbundwerkstoffes der Biegeeinrichtung (6 ) über die Vorschubeinrichtung (10 ) dem Führungsvorschub (11 ) kontinuierlich zuführbar ist und die Steuer- und Biegerolle (7 ,8 ) der Biegeeinrichtung (6 ) die einzelnen Federwindungen der Spiralfeder (1 ) kontinuierlich und nacheinander biegbar sind. - Verfahren nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubeinrichtung (
10 ) sowohl auf dem Verbund Kernrohr (2 ) und Fasern (3 ) oder nur auf das Kernrohr (2 ) einwirkend ist. - Verfahren nach den Ansprüchen 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernrohr (
2 ) aus einem plastifizierbaren Werkstoff besteht. - Verfahren nach den Ansprüchen 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (
3 ) des Faserverbundwerkstoffes der Spiralfeder (1 ) aus einem epoxydischen oder thermoplastischen Matrix-Werkstoff bestehen.
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