DE102015113857A1

DE102015113857A1 - Feder, Federkern und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102015113857A1
Application number: DE102015113857.3A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Grothaus
Original assignee: Agro Holding GmbH
Current assignee: Agro Holding GmbH
Priority date: 2015-08-20
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2017-02-23
Also published as: WO2017029077A1; CN108271344A; BR112018002377A2; US20180249842A1; EP3337354A1; MX2018001977A

Abstract

Eine Feder (2, 20) für einen Federkern (1, 10), wobei die Feder spiralfömige Windungen und eine ersten Endwindung (201, 2001) sowie eine zweite Endwindung (202, 2002) aufweist, wobei zumindest die erste Endwindung (201, 2001) ein freies Ende (203, 2003) aufweist und das freie Ende (203, 2003) zumindest einen Durchsatz (204, 2004) aufweist und die Öffnung des Durchsatzes (204, 2004) in Bezug auf die Endwindung (201, 2001 bzw. 202, 2002) der Feder (2, 20) nach außen gerichtet ist, zeichnet sich dadurch aus, dass der Durchsatz (204, 2004) aus einer horizontalen Ebene vorzugsweise um einen Winkel α in Einfederrichtung der Feder (2, 20) geneigt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Feder, einen Federkern sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Federn für offene Federkerne wie. z.B. sogenannte Bonell- oder Leichtfederkerne zur Herstellung von Matratzen oder Polstern sind aus dem Stand der Technik bekannt. Offene Federkerne weisen als wesentliche Eigenschaft eine – im Gegensatz zu Taschenfederkernen – flächigere Verteilung von Kräften, die ein Benutzer auf den Federkern ausübt, auf. Dadurch federn bei Benutzung eines solchen offenen Federkerns mehr Federn pro Flächeneinheit ein als bei einem vergleichbaren Taschenfederkern.
Erreicht wird diese Eigenschaft zum Beispiel durch das Verbinden einer in Spalten- oder Zeilenstreckung des offenen Federkerns verlaufenden Reihe der Federn eines offenen Federkerns jeweils durch eine Verbindungsfeder. Die Verbindungsfeder verbindet die freien Enden der Federn, in dem sie um die freien Enden gewunden oder gewickelt ist. Eine Eintaschung bzw. vollständige Umschließung jeder einzelnen Feder des Federkerns z.B. durch einen Vliesstoff – wie bei einem Taschenfederkernerfolgt deshalb bei offenen Federkernen nicht.
Der Federkern wird üblicherweise nach seiner Fertigstellung zur Erreichung eines möglichst kleinen, platzsparenden Packmaßes für den Versand aufgerollt. Um eine problemlose Handhabung bei der Weiterverarbeitung der Federkerne zu Matratzen oder Polstern zu gewährleisten, müssen wegen der nicht vorhandenen Taschen Maßnahmen ergriffen werden, um ein Verhaken von jeweils benachbarter Federn des Federkerns beim Einfedern während des Aufrollvorganges bzw. während des Ausfederns bei der Handhabung des Federkerns bei der Weiterverarbeitung des Federkerns zu Matratzen oder Polstern zu vermeiden.
Deshalb wird der Federkern vor dem Aufrollvorgang z.B. mit einer Lage Packpapier abgedeckt. Diese Maßnahme ist jedoch oft nicht ausreichend, um ein Verhaken der Federn während des Aufrollvorgangs sicher zu vermeiden. Aus dem Stand der Technik sind deshalb verschiedene Maßnahmen bekannt, um das Verhaken der Federn des Federkerns während des Aufrollvorgangs zu vermeiden.
Nach der EP 2 719 307 A1 ist es vorgesehen, dass das freie Ende der Endwicklung einer Feder in gerader Richtung verlängert ist und mit mindestens einem V-förmigen oder U-förmigen Durchsatz versehen ist. Durch den V- oder U-förmigen Durchsatz soll vermieden werden, dass sich die Endwicklungen der Federn aus der Verbindungsfeder herausarbeiten können. Aus dem Stand der Technik sind ferner sogn. Leichtfederkerne bekannt, die dies durch einen weiteren Federschenkel lösen.
Mit dem Begriff „Durchsatz“ ist im Folgenden das Ergebnis eines umformtechnischen Durchsetzens eines Abschnitts eines Federstahldrahtes aus einer Ebene oder Fläche in eine andere Ebene oder Fläche gemeint.
Durch diese und andere Maßnahmen wurde auch die Handhabung eines Federkerns bei der Weiterverarbeitung der Federkerne zu Matratzen oder Polstern nach der technische Lehre der EP 2 719 307 A1 verbessert, so dass ein Verhaken der Enden der Federn während des Aufrollvorgangs weniger häufig auftritt, jedoch bietet auch dieser Stand der Technik Anlass zur weiteren Optimierung.
Demnach hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, die Handhabbarkeit eines Federkerns bei der Weiterverarbeitung der Federkerne zu Matratzen oder Polstern weiter zu verbessern und insbesondere die Möglichkeit eines Verhakens der Federn beim Aufrollen des Federkerns und/oder bei der Handhabung des Federkerns bei der Weiterverarbeitung des Federkerns zu Matratzen oder Polstern weiter zu reduzieren.
Der Erfindung löst die Aufgabe durch eine Feder des Anspruchs 1, einen Federkern des Anspruchs 11 sowie ein Verfahren nach Anspruch 14.
Demnach ist vorgesehen, dass der Durchsatz bezogen auf die Einbauposition aus einer horizontalen Ebene vorzugsweise um einen Winkel α in Einfederrichtung der Feder geneigt ist.
Der Erfindung liegt also der Gedanke zu Grunde, durch die Anordnung eines Durchsatzes, derart, dass durch den Durchsatz ein in die Feder hinein geneigter „Abweiser“ gebildet ist, zu verhindern, dass sich eine erste Endwindung und die übrigen federnden Windungen der Feder beim Einfedern – z.B. während des Packvorgangsmiteinander verhaken.
Durch die Neigung des Durchsatzes in Einfederrichtung der Feder wird darüber hinaus vorteilhaft eine schiefe Gleitebene geschaffen, durch die die Abweiserfunktion des Durchsatzes vorteilhaft optimiert wird, so dass ein Verhaken des Durchsatzes mit den übrigen federnden Windungen der Feder vorteilhaft mit hoher Wahrscheinlichkeit vermieden wird.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die erste Endwindung und die zweite Endwindung der Feder ein freies Ende auf. Das freie Ende weist eine Krümmung auf, die kleiner ist als die Krümmung der übrigen federnden Windungen der Feder.
Durch die Krümmung des freien Endes der ersten Endwindung bzw. der zweiten Endwindung berührt das freie Ende im montierten Zustand des Federkerns die Seite einer Verbindungsfeder, die den Innendurchmesser der Verbindungsfeder bildet, in einer Zwei-Punkt-Berührung oder Drei-Punkt-Berührung.
Dadurch wird in vorteilhafter Weise eine definierte Position der Feder relativ zur Verbindungsfeder sichergestellt, wobei das freie Ende der ersten Endwindung bzw. der zweiten Endwindung beim Einfedern der Feder eine Drehbewegung relativ zur Verbindungsfeder ausführen kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die erste Endwindung und die zweite Endwindung jeweils wechselseitig eine Ausbuchtung auf.
Durch die Ausbuchtung ist die Verbindungsebene der jeweiligen Endwindung mit der jeweiligen Verbindungsfederjeweils außerhalb des Außendurchmessers der jeweiligen Endwindung angeordnet. Dadurch können die Endwindungen beim Einfedern während des Aufrollvorgangs, wenn die Feder nahezu auf Block einfedert, den übrige Teil der Feder jeweils in vorteilhafter Weise aufnehmen, so dass das gegenseitige Verklemmen von benachbarten Federn zwischen den sich beim Einfedern der Feder in vertikaler Richtung aufeinanderzubewegenden Federwindungen weitestgehend vermieden wird.
In einer weiteren Ausführungsform weist die erste Endwindung und die zweite Endwindung der Feder eine Ausbuchtung auf. Die Ausbuchtung erinnert in ihrer Topologie an eine Bushaltebucht. Durch die Ausbuchtung ist der Verbindungsabschnitt der ersten und der zweiten Endwindung vorteilhaft so gestaltet, dass er außerhalb des Außendurchmessers der ersten Endwindung bzw. zweiten Endwindung liegt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist eine letzte federnde Windung der Feder vor der ersten Endwindung bzw. vor der zweiten Endwindung auf, die so gewunden ist, dass sich ihr Durchmesser in einem definierten Abschnitt der letzten federnden Windung innerhalb einer halben Windung kontinuierlich vergrößert.
Die Zunahme des Durchmessers liegt für diesen Abschnitt vorzugsweise in einem Bereich von 5% bis 30%, besonders bevorzugt von 15% bis 20%, bezogen auf den Durchmesser der übrigen federnden Windungen der Feder.
Dadurch können die Endwindungen beim Einfedern während des Aufrollvorgangs, wenn die Feder nahezu auf Block einfedert, den übrige Teil der Feder jeweils in vorteilhafter Weise aufnehmen, so dass das gegenseitige Verklemmen von benachbarten Federn zwischen den sich beim Einfedern der Feder in vertikaler Richtung aufeinanderzubewegenden Federwindungen weitestgehend vermieden wird.
Durch die erfinderische Feder ergibt sich ein Federkern, bei dem ein Verhaken von Federn während des Verpackungsvorgangs in vorteilhafter Weise weitestgehend vermieden wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Es zeigt:
1: einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Federkerns mit einer Mehrzahl von erfindungsgemäßen Federn;
2: eine Ausschnittsvergrößerung einer Verbindung von zwei Federn durch eine Verbindungsfeder in dem Federkern nach 1;
3: eine Ausschnittsvergrößerung einer Vorderansicht einer Feder eines Federkerns aus 1;
4 eine Draufsicht einer Feder eines Federkerns aus 1;
5: eine Draufsicht im Schnitt einer Endwindung einer Feder eines Federkerns aus 1
6: eine Draufsicht einer Endwindung mit einer Ausführungsvariante eines freien Ende einer Feder, die in einen Federkern nach 1 eingesetzt ist;
7: eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsvariante eines freien Ende einer Feder, die in einen Federkern nach 1 eingesetzt ist;
8: eine Draufsicht einer Ausführungsvariante einer jeweils ersten Endwicklung von zwei nebeneinander angeordneten Federn eines Federkerns;
9: eine Draufsicht einer jeweils zweiten Endwicklung von zwei nebeneinander angeordneten Federn eines Federkerns;
In 1 ist ein Federkern 1 für Matratzen oder Polster dargestellt. Der Federkern 1 weist eine Mehrzahl von Federn 2 auf, die in Zeilen und Spalten nebeneinander bzw. untereinander angeordnet sind. Die Federn 2 sind spiralförmig gewundene Federn aus Federdraht mit einem runden Querschnitt.
Die Feder 2 weist jeweils an ihrem einen Ende jeweils eine erste Endwindung 201 auf und jeweils an ihrem anderen Ende jeweils eine zweite Endwindung 202 auf. Die Federn 2 sind abwechselnd wechselseitig in den Federkern 1 eingesetzt. Insofern sind die Federn 2 im Federkern 1 so angeordnet, dass jeweils die erste Endwindung 201 neben der zweiten Endwindung 202 angeordnet ist.
Die erste Endwindung 201 und die zweite Endwindung 202 weisen jeweils einen Durchmesser auf, der größer ist als der übrige Teil der Feder 2. Dadurch weist die Feder 2 eine progressive Federkennlinie auf. Durch den größeren Durchmesser können die Endwindungen 201, 202 beim Einfedern während des Aufrollvorgangs, wenn die Feder 2 nahezu auf Block einfedert, den übrige Teil der Feder 2 jeweils aufnehmen, so dass durch den vergrößerten Durchmesser der Endwindungen 201, 202 das gegenseitige Verklemmen von benachbarten Federn 2 zwischen den sich beim Einfedern der Feder 2 in vertikaler Richtung aufeinanderzubewegenden Federwindungen in vorteilhafter Weise weitestgehend vermieden wird.
Die erste Endwindung 201 und die zweite Endwindung 202 von jeweils im Federkern 1 benachbart angeordneten Federn 2 sind jeweils durch eine Verbindungsfeder 3 miteinander verbunden. Die Verbindungsfeder 3 ist eine spiralförmig gewundene Feder mit rundem Drahtquerschnitt. Die Verbindungsfeder 3 weist vorzugsweise eine Steigung auf, die größer ist als der Drahtdurchmesser der Verbindungsfeder 3. Die Verbindungsfedern 3 können in Zeilen- oder in Spaltenrichtung des Federkerns 1 angeordnet sein. Eine Anordnung der Verbindungsfedern 3 in Zeilenrichtung des Federkerns 1, d.h. quer zur Längserstreckung des Federkerns 1 ist jedoch bevorzugt.
Die Verbindungsfedern 3 und das Fehlen von Taschen, in die jeweils eine Feder eines Federkerns eingesetzt und durch die eine Feder jeweils umschlossen ist, kennzeichnen den Federkern 1 als sogn. Bonell-Federkern.
In 2 ist eine Ausschnittsvergrößerung einer Verbindung von zwei Federn 2 durch eine Verbindungsfeder 3 in dem Federkern 1 nach 1 dargestellt. In 2 ist gut sichtbar dargestellt, wie die Verbindungsfeder 3 die erste Endwindungen 201 und die zweite Endwindung 202 von zwei Federn 2 verbindet.
Die erste Endwindung 201 der Feder 2 weist ein freies Ende 203 auf. Das freie Ende 203 der ersten Endwindung 201 weist eine Krümmung auf, die kleiner ist als die Krümmung der übrigen federnden Windungen der Feder 2.
Durch die Krümmung des freien Endes 203 der ersten Endwindung 201 berührt das freie Ende 203 im montierten Zustand des Federkerns 1 die Innenseite der Verbindungsfeder – also die Seite der Verbindungsfeder 3, die den Innendurchmesser der Verbindungsfeder 3 bildet – in einer Zwei-Punkt-Berührung oder in einer Drei-Punkt-Berührung.
Dadurch wird in vorteilhafter Weise eine definierte Position der Feder 2 relativ zur Verbindungsfeder 3 sichergestellt, wobei das freie Ende 203 der ersten Endwindung 201 beim Einfedern der Feder 2 eine Drehbewegung relativ zur Verbindungsfeder 3 ausführen kann.
Das freie Ende der Endwindung 201 weist ferner einen V-förmigen Durchsatz 204 auf. Der Durchsatz 204 kann alternativ auch U-förmig ausgeführt sein. Der V-förmige Durchsatz 204 ist so im freien Ende 203 der ersten Endwindung 201 angeordnet, dass die Öffnung des „V“ in Bezug auf die erste Endwindung 201 der Feder 2 nach außen gerichtet ist.
Der V-förmige Durchsatz 204 ist aus einer horizontalen Ebene vorzugsweise um einen Winkel α von 5° bis 25°, besonders bevorzugt um einen Winkel α von 10° bis 15° in Einfederrichtung der Feder 2 geneigt (siehe dazu auch 3).
Durch die Anordnung des V-förmigen bzw. U-förmigen Durchsatzes, derart, dass durch den Durchsatz 204 ein in die Feder 2 hinein geneigter „Abweiser“ gebildet ist, wird in vorteilhafter Weise mit hoher Wahrscheinlichkeit verhindert, dass sich die erste Endwindung 201 und die übrigen federnden Windungen der Feder 2 beim Einfedern – z.B. während des Packvorgangs – miteinander verhaken. Durch die Neigung des Durchsatzes 204 in Einfederrichtung der Feder 2 wird darüber hinaus vorteilhaft eine schiefe Gleitebene geschaffen, durch die die Abweiserfunktion des Durchsatzes 204 vorteilhaft optimiert wird, so dass ein Verhaken des Durchsatzes 204 mit den übrigen federnden Windungen der Feder 2 vorteilhaft mit hoher Wahrscheinlichkeit vermieden wird.
Das freie Ende 203 der ersten Endwindung 201 ist durch die Verbindungsfeder 3 umwunden, so dass sich das freie Ende 203 – mit Ausnahme des V-förmigen oder U-förmigen Durchsatz 204 – innerhalb des lichten Innendurchmessers der Verbindungsfeder 3 befindet.
Das freie Ende 203, um das die Verbindungsfeder 3 gewunden oder gewickelt ist, wirkt im Zusammenspiel mit der Verbindungsfeder 3 als scharnierartige Verbindung zwischen der Feder 2 und der Verbindungsfeder 3.
Durch die Scharnierwirkung ergibt sich eine weitestgehend vertikale Einfederung der Feder 2, da sich das freie Ende 203 relativ zur Verbindungsfeder 3 drehen kann, so dass auch dieser „Scharniereffekt“ vorteilhaft dazu beiträgt, ein Verhaken der federnden Windungen beim Einfedern der Feder 2 zu vermeiden, da die Feder 2 beim Einfederungsvorgang nicht aus der Vertikalen ausgelenkt wird.
Die zweite Endwindung 202 der Feder 2 weist eine Ausbuchtung 205 auf. Die Ausbuchtung erinnert in ihrer Topologie an eine Bushaltebucht. Die Ausbuchtung 205 weist einen ersten Schenkelabschnitt 206 und einen zweiten Schenkelanschnitt 207 sowie einen Verbindungsabschnitt 208 auf. Durch die Ausbuchtung 205 ist der Verbindungsabschnitt der zweiten Endwindung 202 vorteilhaft so gestaltet, dass er außerhalb des Außendurchmessers der zweiten Endwindung 202 liegt.
Der Verbindungsabschnitt 208 weist eine Krümmung auf, die kleiner ist als die Krümmung der übrigen federnden Windungen der Feder 2.
Der Verbindungsabschnitt 208 der zweiten Endwindung 202 ist durch die Verbindungsfeder 3 umwunden, so dass sich der Verbindungsabschnitt 208 innerhalb des lichten Innendurchmessers der Verbindungsfeder 3 befindet.
Der Verbindungsabschnitt 208, um das die Verbindungsfeder 3 gewunden oder gewickelt ist, wirkt im Zusammenspiel mit der Verbindungsfeder 3 als scharnierartige Verbindung zwischen der Feder 2 und der Verbindungsfeder 3.
Durch die Scharnierwirkung ergibt sich eine weitestgehend vertikale Einfederung der Feder 2, da sich das freie Ende relativ zur Verbindungsfeder drehen kann, so dass auch dieser „Scharniereffekt“ vorteilhaft dazu beiträgt, ein Verhaken der federnden Windungen beim Einfedern der Feder 2 zu vermeiden.
In 3 und 4 ist jeweils eine Feder 2 ohne eine benachbarte Feder 2 und ohne eine Verbindungsfeder 3 dargestellt.
In 3 ist die erste Endwindung 201 und aus einer horizontalen Ebene in die Feder 2 hinein geneigte V-förmige oder U-förmigen Durchsatz 204 gut erkennbar dargestellt.
In 4 ist die Feder 2 in einer Draufsicht dargestellt. Die erste Endwindung 201 und die zweite Endwindung 202 weisen jeweils wechselseitig den aus einer horizontalen Ebene in die Feder 2 hinein geneigte V-förmige oder U-förmigen Durchsatz 204 auf.
Die erste Endwindung 201 und die zweite Endwindung 202 weisen ebenfalls jeweils wechselseitig die Ausbuchtung 205 auf.
Durch die Ausbuchtung 205 ist die Verbindungsebene der jeweiligen Endwindung 201, 202 mit der jeweiligen Verbindungsfeder 3 jeweils außerhalb des Außendurchmessers der jeweiligen Endwindung 201, 202 angeordnet. Dadurch können die Endwindungen 201, 202 beim Einfedern während des Aufrollvorgangs, wenn die Feder 2 nahezu auf Block einfedert, den übrige Teil der Feder 2 jeweils in vorteilhafter Weise aufnehmen, so dass das gegenseitige Verklemmen von benachbarten Federn 2 zwischen den sich beim Einfedern der Feder 2 in vertikaler Richtung aufeinanderzubewegenden Federwindungen weitestgehend vermieden wird.
In 4 ist gut erkennbar, dass die letzte federnde Windung 209 der Feder 2 vor der ersten Endwindung 201 so gewunden ist, dass sich ihr Durchmesser in einem definierten Abschnitt 210 der letzten federnden Windung 209 innerhalb einer halben Windung kontinuierlich vergrößert.
Die Zunahme des Durchmessers liegt für diesen Abschnitt 210 vorzugsweise in einem Bereich von 5% bis 30%, besonders bevorzugt von 15% bis 20%, bezogen auf den Durchmesser der übrigen federnden Windungen der Feder 2.
Dem Abschnitt 210 schließt sich der erste Schenkelabschnitt 206 der Ausbuchtung 205 an, wobei der erste Schenkelabschnitt bereits auf der Ebene der ersten Endwindung 201 der Feder 2 liegt.
Die zweite Endwindung 202 weist ebenfalls jeweils wechselseitig zur ersten Endwindung eine letzte federnde Windung 209 vor der zweiten Endwindung 202 auf, deren Durchmesser ebenfalls in einem definierten Abschnitt 210 der letzten federnden Windung 209 innerhalb einer halben Windung kontinuierlich vergrößert.
Die Zunahme des Durchmessers liegt für diesen Abschnitt 210 vorzugsweise in einem Bereich von 5% bis 30%, besonders bevorzugt von 15% bis 20%, bezogen auf den Durchmesser der übrigen federnden Windungen der Feder 2.
Dadurch können die Endwindungen 201, 202 beim Einfedern während des Aufrollvorgangs, wenn die Feder 2 nahezu auf Block einfedert, den übrige Teil der Feder 2 jeweils in vorteilhafter Weise aufnehmen, so dass das gegenseitige Verklemmen von benachbarten Federn 2 zwischen den sich beim Einfedern der Feder 2 in vertikaler Richtung aufeinanderzubewegenden Federwindungen weitestgehend vermieden wird.
In 5 ist eine Draufsicht im Schnitt der ersten Endwindung 201 der Feder 2 des Federkerns 1 dargestellt. Der Schnitt verläuft durch die Verbindungsfeder 3 in einer Ebene des größten zu messenden Federaußendurchmessers. Von Verbindungsfeder 3 sind zu Gunsten der besseren Übersichtlichkeit nur die Drahtquerschnitte 301 der federnden Windungen im Bereich des freien Endes 203 mit dem V-förmigen oder U-förmigen Durchsatz 204 der ersten Endwicklung 201 dargestellt.
Das freie Ende 203 weist einen ersten Abschnitt 210 auf, der sich von einem Ende 211 des freien Endes 203 bis zum V-förmigen oder U-förmigen Durchsatz 204 erstreckt. Das freie Ende 203 weist ferner einen zweiten Abschnitt 212 auf, der sich von dem V-förmigen oder U-förmigen Durchsatz 204 bis in die erste Endwindung 201 erstreckt.
Die Verbindungsfeder 3 weist eine Steigung p auf. Die Länge des ersten Abschnitts 210 des freien Endes 203 weist eine Länge auf, die gleich der oder größer als die Steigung p der Verbindungsfeder 3 ist. Der zweite Abschnitt 212 weist eine Länge auf, die mindestens 2p beträgt. Eine derartige Gestaltung der Abschnitte 210 und 212 mit entsprechenden Längen ermöglicht eine sichere und damit vorteilhafte Verbindung von zwei benachbart angeordneten Federn 2 durch eine Verbindungsfeder 3.
Der V-förmige oder U-förmige Durchsatz 204 – in 5 beispielhaft als V-förmiger Durchsatz 204 ausgeführt – ist so im freien Ende 203 der Endwindung 201 angeordnet, dass sich ein Versatz 213 zwischen einem Scheitelpunkt 214 des Durchsatzes 204 und einer Zentralebene X–Y der Feder 2 in Anordnungsrichtung der Mittelachse der Verbindungsfeder 3 ergibt.
Durch eine Anordnung des Durchsatzes 204 mit dem Versatz 213 aus der Mittelebene der Feder 2 heraus ergibt sich vorteilhaft eine Anordnung des Durchsatzes 204 der wirkungsvoll und damit vorteilhaft ein Verhaken der federnden Windungen der Feder beim Einfedern weitestgehend verhindert.
In 6 ist eine Draufsicht der ersten Endwindung 201 mit einer Ausführungsvariante des freien Endes 203 der Feder 2, die in den Federkern 1 eingesetzt ist, dargestellt. Zur besseren Übersicht ist nur die erste Endwindung 201 einer Feder 2 dargestellt. In 6 ist der V-förmige Durchsatz 204 so dimensioniert, dass er zwischen zwei Windungen der Verbindungsfeder 3 angeordnet ist. Die beiden Windungen der Verbindungsfeder 3 dienen dabei als Widerlager der beiden Schenkel 215, 216 des V-förmigen Durchsatzes 4. Dadurch wird der V-förmige Durchsatz 204 an der Verbindungsfeder gesichert. Das freie Ende 203 der ersten Endwindung der Feder 2 ist so relativ zur Verbindungsfeder 3 positioniert.
In 7 ist eine alternative Gestaltung des freien Endes 203 der ersten Endwindung 201 der Feder 2 dargestellt. Der Durchsatz 204 ist hier als U-förmiger Durchsatz 204 ausgeführt. Der U-förmige Durchsatz 204 weist einen Verbindungsabschnitt 217 auf. Der Verbindungsabschnitt 217 ist am Umfang des Außendurchmessers der Verbindungsfeder 3 positioniert. Der U-förmige Durchsatz 204 ist so dimensioniert, dass er hier – rein beispielhaft – zwei Windungen der Verbindungsfeder 3 überspannt. In einer alternativen Ausführungsform des U-förmigen Durchsatzes 204 kann der U-förmigen Durchsatzes 204 auch weniger oder mehr als zwei Windungen der Verbindungsfeder 3 überspannen.
Die beiden Windungen der Verbindungsfeder 3 dienen dabei als Widerlager der beiden Schenkel 218, 219 des U-förmigen Durchsatzes 204. Dadurch wird der U-förmige Durchsatz 204 an der Verbindungsfeder gesichert. Das freie Ende 203 der ersten Endwindung der Feder 2 ist so relativ zur Verbindungsfeder 3 positioniert.
In den 8 bis 13 ist eine alternative Ausführungsform der Feder 2 dargestellt. Um Wiederholungen zu vermeiden werden deshalb im Folgenden nur Abweichungen und 7 oder Ergänzungen zu der Feder 2 nach den 1 bis 7 beschrieben.
Bei der Fertigung der Biegungen in den Endwindungen 201, 202 der Feder 2 tritt bei niedrigen Federn 20 das Problem auf, dass eine relativ niedrige Feder 20 zu niedrig ist, um für ein Biegewerkzeug genügend Arbeitsraum zur Verfügung zu stellen, um Biegungen in beiden Endwindungen 2001, 2002 ohne signifikante Reduzierung der Taktzeit einer Feder-Produktionsmaschine herzustellen.
Die Feder 20 in 8 nach der alternativen Ausführungsform weist deshalb nur in der ersten Endwindung 2001 Biegungen auf. Die erste Endwindung 2001 weist demnach analog zur ersten Endwindung 201 der Feder 2 – ein freies Ende 2003 auf, wobei das freie Ende 2003 gekrümmt ist. Das freie Ende 2003 weist ebenfalls eine V-förmigen oder U-förmigen Durchsatz 2004 sowie eine Ausbuchtung 2005 auf.
Wesentlicher Unterscheid zu der Feder 2 ist, dass die zweite Endwindung 2002 der Feder 20 nach der alternativen Ausführungsform nicht analog zur zweiten Endwindung 202 der Feder 2 geformt ist.
Demnach weist die zweite Endwindung 2002 der Feder 20 nach der alternativen Ausführungsform ein freies Ende 2030 auf. Das freie Ende 2030 weist eine Krümmung auf, die kleiner ist als die Krümmung der übrigen Windungen der Feder 20 nach der alternativen Ausführungsform. Die zweite Endwindung 2002 weist ferner einen Verbindungsbereich 2031 auf. Der Verbindungsbereich 2031 weist ebenfalls eine Krümmung auf die kleiner ist als die Krümmung der übrigen Windungen der Feder 20 nach der alternativen Ausführungsform.
Die Verbindung von zwei benachbarten Federn 20 zu einem Federkern 10 erfolgt durch Umwinden des freien Endes 2003 mit dem V-förmigen oder U-förmigen Durchsatz 2004 der ersten Endwindung 2001 der einen Feder 20 und der Ausbuchtung 2005 der ersten Endwindung 2001 der anderen Feder 20 durch eine Verbindungsfeder 30. Die Verbindung erfolgt ferner durch das Umwinden des freien Endes 2030 der zweiten Endwindung 2002 der einen Feder 20 und dem Verbindungsbereich 2031 der zweiten Endwindung 2002 der anderen Feder 20 durch eine weitere Verbindungsfeder 30.
Bei der Montage der Federn 2, 20 zu einem Federkern 1, 10 sind die Federn 2, 20 üblicherweise in Zeilen und Spalten angeordnet.
Die Orientierung der Federn 2, 20 kann dabei abwechseln, so dass zwei benachbarte Federn 2, 20 paarweise jeweils mit ihrem freien Ende 203, 2003 oder mit ihrer Ausbuchtung 205, 2005 der ersten Endwindung 201, 2001 durch eine Verbindungsfeder 3 verbunden sind. Analog ergibt sich eine entsprechende Orientierung der Federn 2, 20 an der zweiten Endwindung 202, 2002.
Alternativ oder zusätzlich ist die jeweils letzte Feder 2, 20 einer Reihe oder einer Spalte des Federkerns 1, 10 so orientiert, dass sie relativ zur benachbarten Feder 2, 20 um ca. 180° um ihre Hochachse gedreht angeordnet ist.
Solche Anordnungen der Federn 2, 20 in dem Federkern 1, 10 reduzieren vorteilhaft das Risiko des Verhakens der Federn 2, 20 beim Einfedern im Rahmen des Zusammenrollen des Federkerns 1, 10 für den Versand.
Zur Herstellung der Feder 2, 20 und des Federkerns 1, 10 wird folgendes Verfahren angegeben:
In einem ersten Verfahrensschritt wird ein Federstahldraht bereitgestellt.
In einem zweiten Verfahrensschritt werden/wird aus dem bereitgestellten Federstahldraht die federnden Windungen sowie die erste Endwindung 201, 2001 und die zweite Endwindung 202, 2002 und jeweils die letzte federnde Windung 209 vor der ersten Endwindung 201 und der zweiten Endwindung 202 mit dem definierten Abschnitt 210 der Feder 2, 20 hergestellt. Vorzugsweise erfolgt das Winden der federnden Windungen sowie der ersten Endwindung 201, 2001 und der zweiten Endwindung 202, 2002 der Feder 2, 20 auf einer Federwindemaschine.
In einem folgenden Verfahrensschritt wird zumindest eine Biegung, insbesondere der V-förmige oder U-förmige Durchsatz 204, 2004 und/oder die Ausbuchtung 205, 2005 in der ersten Endwindung 201, 2001 der Feder 2, 20 hergestellt. Vorzugsweise erfolgt das Biegen in einem separaten Biegewerkzeug, das in die Federwindemaschine integriert sein kann.
Fakultativ wird in einem darauf folgenden Verfahrensschritt zumindest eine Biegung, insbesondere der V-förmige oder U-förmige Durchsatz 204, 2004 und/oder die Ausbuchtung 205, 2005 in der zweiten Endwindung 202, 2002 der Feder 2, 20 hergestellt. Vorzugsweise erfolgt das Biegen in einem separaten Biegewerkzeug, das in die Federwindemaschine integriert sein kann.
In einem weiteren Verfahrensschritt werden jeweils zwei Federn 2, 20 an ihrer jeweils ersten Endwindung 201, 2001 und jeweils an ihrer zweiten Endwindung 202, 2002 mit einer Verbindungsfeder 3 zu einem Federkern 1, 10 verbunden. Die Verbindung der Federn 2, 20 zu einem Federkern 1, 10 erfolgt vorzugsweise auf einer dafür vorgesehenen automatisierten Montageeinrichtung.
Bezugszeichenliste

1, 10: Federkern
2, 20: Feder
3: Verbindungsfeder
201, 2001: erste Endwindung
202, 2002: zweite Endwindung
203, 2003: freies Ende
204, 2004: Durchsatz
205, 2005: Ausbuchtung
206: erster Schenkelabschnitt
207: zweiter Schenkelabschnitt
208: Verbindungsabschnitt
209: letzte federnde Windung
210: Abschnitt
211: Ende
212: Abschnitt
213: Versatz
214: Scheitelpunkt
215: Schenkel
216: Schenkel
217: Verbindungsabschnitt
218: Schenkel
219: Schenkel

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

EP 2719307 A1 [0006, 0008]

Claims

Feder (2, 20) für einen Federkern (1, 10), wobei die Feder spiralfömige Windungen und eine ersten Endwindung (201, 2001) sowie eine zweite Endwindung (202, 2002) aufweist, wobei zumindest die erste Endwindung (201, 2001) ein freies Ende (203, 2003) aufweist und das freie Ende (203, 2003) zumindest einen Durchsatz (204, 2004) aufweist und eine Öffnung des Durchsatzes (204, 2004) in Bezug auf die Endwindung (201, 2001 bzw. 202, 2002) der Feder (2, 20) nach außen gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchsatz (204, 2004) aus einer horizontalen Ebene vorzugsweise um einen Winkel α in Einfederrichtung der Feder (2, 20) geneigt ist.
Feder (2, 20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α vorzugsweise 5° bis 25°, besonders bevorzugt 10° bis 15° beträgt.
Feder (2, 20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchsatz (204, 2004) V-förmig oder U-förmig ist.
Feder (2, 20) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchsatz (204, 2004) so im freien Ende (203, 2003) der ersten-Endwindung (201, 2001) bzw. der zweiten Endwindung (202) angeordnet ist, dass sich ein Versatz (213) zwischen einem Scheitelpunkt (214) des Durchsatzes (204) und einer Zentralebene X–Y der Feder (2, 20) in Anordnungsrichtung der Mittelachse einer Verbindungsfeder (3) ergibt.
Feder (2, 20) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende (203, 2003) eine Krümmung aufweist.
Feder (2, 20) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung des freien Endes (203, 2003) kleiner ist als die Krümmung der übrigen federnden Windungen der Feder (2, 20).
Feder (2, 20) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende (203, 2003) im montierten Zustand des Federkerns (1, 10) mit einer Zwei-Punkt-Berührung oder einer Drei-Punkt-Berührung den Innendurchmesser der Verbindungsfeder (3) berührt.
Feder (2, 20) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die letzte Windung (209) vor der Endwindung (201, 2001 bzw. 202) einen Abschnitt (210) aufweist, in dem sich der Durchmesser der letzten Windung (209) kontinuierlich vergrößert.
Feder (2, 20) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunahme des Durchmessers für diesen Abschnitt (210) vorzugsweise in einem Bereich von 5% bis 30%, besonders bevorzugt von 15% bis 20%, bezogen auf den Durchmesser der übrigen federnden Windungen der Feder liegt.
Federkern (1, 10) aufweisend mindestens zwei Federn (2, 20) nach einem der vorgenannten Ansprüche, sowie mindestens zwei Verbindungsfedern (3), mit denen die mindestens zwei Federn (2, 20) verbunden sind.
Federkern (1, 10) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Orientierung der Federn (2, 20) je Zeile oder Spalte abwechselt, so dass zwei benachbarte Federn (2, 20) paarweise jeweils mit ihrem freien Ende (203, 2003) oder mit ihrer Ausbuchtung (205, 2005) der ersten Endwindung (201, 2001) oder der zweiten Endwindung (202, 2002) durch eine Verbindungsfeder (3) verbunden sind.
Federkern (1, 10) nach Anspruch 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils letzte Feder (2, 20) einer Reihe oder einer Spalte des Federkerns (1, 10) so orientiert ist, dass sie relativ zur benachbarten Feder (2, 20) um ca. 180° um ihre Hochachse gedreht angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Federkerns (1, 10) nach Anspruch 10 bis 12, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: a) Bereitstellen von einem Federstahldraht; b) Herstellen der federnden Windungen sowie der ersten Endwindung (201, 2001) und der zweiten Endwindung (202, 2002) der Feder (2, 20), sowie jeweils der letzten federnde Windung (209) vor der ersten Endwindung (201, 2001) und der zweiten Endwindung (202, 2002) mit dem jeweils definierten Abschnitt (210); c) Herstellen von zumindest einer Biegung, insbesondere eines V-förmigen oder U-förmigen Durchsatzes (204, 2004) und/oder die Ausbuchtung (205, 2005) in der ersten Endwindung (201, 2001) der Feder (2, 20); d) Verbinden von jeweils zwei Federn (2, 20) an ihrer jeweils ersten Endwindung (201, 2001) und jeweils an ihrer zweiten Endwindung (202, 2002) mit einer Verbindungsfeder (3) zu einem Federkern (1, 10).
Verfahren zur Herstellung eines Federkerns (1, 10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verfahrensschritt c) der folgende Verfahrenschritt erfolgt: Herstellen zumindest einer Biegung, insbesondere der V-förmige oder U-förmige Durchsatz (204, 2004) und/oder die Ausbuchtung (205, 2005) in der zweiten Endwindung (202, 2002) der Feder (2, 20).