DE1427382B2 - Verfahren zum herstellen eines sich konisch verjuengenden federblattes als blattfeder fuer kraftfahrzeuge oder dgl - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines sich konisch verjüngenden Federblattes als Blattfeder für Kraftfahrzeuge od. dgl., bei welchem ein aus Federstahlband bestehender Blattfederrohling durch Hämmern oder Kugelstrahlen auf beiden Längsflächen von Walzzunder befreit, wärmebehandelt, durch Walzen in die sich verjüngende Form gebracht und danach wenigstens auf der späteren Zugseite der fertigen Blattfeder mechanisch, beispielsweise durch nochmaliges Hämmern oder Kugelstrahlen bearbeitet wird.

Aus der nicht veröffentlichten deutschen Auslegeschrift 1254 481 ist ein sich konisch verjüngendes Federblatt bekannt, das an Stelle eines aus mehreren Federblättern zusammengesetzten Federpaketen als Einzelblattfeder bei Federaufhängungen von Kraftfahrzeugen od. dgl. verwendet wird. Eine derartige fertige Blattfeder hat an den Enden angerollte Federaugen und zwischen ihren Enden einen Einspannabschnitt von gleichmäßiger Dicke.

In der USA.-Patentschrift 2 245 678 ist bereist vorgeschlagen worden, nach dem Walzen und Biegen des Federblattes zur Verbesserung des Ermüdungswiderstandes und zur Erhöhung der Lebensdauer der Feder die spätere Zugseite der Blattfeder, beispielsweise durch Hämmern oder Kugelstrahlen, mechanisch zu bearbeiten. Durch diese mechanische Bearbeitung werden in der Oberfläche der Blattfeder befindliche, beispielsweise durch das Walzen erzeugte Fehler beseitigt, wodurch die vorgenannten vorteilhaften Wirkungen erzielt werden, da bekanntlich die Anwesenheit solcher Oberflächenfehler, wie Risse und kleine Vertiefungen, den Ermüdungswiderstand verringern.

Es wurde nun festgestellt, daß in vielen Fällen.

trotz der vorgenannten mechanischen Bearbeitung sich die erwartete größere Dauerfestigkeit und die längere Lebensdauer nicht ergab, sondern daß sich oft nach viel kürzeren Zeiten ein Federbruch einstellte. Während bei mehrschichtigen Federpaketen ein Bruch eines einzelnen Federblattes, wenn sich das Fahrzeug in Fahrt befindet, keine akute Gefahrensituation hervorruft, führt bei einer Einzelblattfeder ein Federbruch sofort eine äußerst kritische Situation herbei. Daher ist es gerade bei Einzelblattfedern von besonderer Bedeutung, daß die Blattfeder auch tatsächlich die vorberechnete Lebensdauer erreicht, die natürlich erheblich über der äußersten Lebensdauer des Fahrzeuges liegt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Verfahren zum Herstellen eines sich konische verjüngenden Federblatts so zu gestalten, daß die längere Lebensdauer und der erhöhte Ermüdungswiderstand der Blattfeder uneingeschränkt verwirklicht werden.

Erfindungsgemäß besteht die Lösung dieser Aufgabe darin, daß der Blattfederrohling nach dem Hämmern oder Kugelstrahlen und vor dem Wärme- „-» behandeln auf der späteren Zugseite der Blattfeder '-geschliffen wird.

Mit der damit als erfinderisch beanspruchten Maßnahme wird die Wirkung erzielt, daß alle Oxydeinschlüsse, eingewalzten Schuppen oder Oberflächenfehler von der Oberfläche vollständig beseitigt werden. Es wurde festgestellt, daß diese Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche der späteren Zugseite dafür verantwortlich waren, daß der Ermüdungswiderstand der Feder durch die vorgespannte endgültige mechanische Bearbeitung nicht in dem gewünschten Umfang erzielt wurde.

Das Biegen einer Blattfeder in eine gewölbte Form mit einer konkaven Krümmung auf der späteren Zugseite der Feder und eine gleichzeitige Wärmebehandlung ist bereits aus der schweizerischen Patentschrift 260 133 bekannt. In der USA.-Patentschrift 2 234 850 wird ebenfalls vorgeschlagen, nach der Wärmebehandlung zur Erhöhung der Lebensdauer und Dauerfestigkeit der Blattfeder die Zugseite oder beide Seiten der Feder durch Kugelstrahlen zu reinigen und zu härten, wodurch in den Oberflächenfa- (_ f

sern bleibende Druckspannungen erzeugt werden. "

Gemäß dem oben angeführten Stand der Technik ist es bekannt, daß Oberflächenfehler, wie Kerben und Risse, sowie in die Oberfläche eingewalzte Schuppen und in dieser Oberfläche befindliche Oxydeinschlüsse die Hauptgründe für eine Verminderung des Federermüdungswiderstandes und damit für eine verkürzte Lebensdauer der Feder sind. Zur Beseitigung dieser Fehler und Einschlüsse von der Oberfläche wurde bisher die Oberfläche, beispielsweise durch Kugelstrahlen gereinigt. In Fachkreisen war man bisher der Ansicht, daß das Schleifen der Oberfläche von Federn nachteilig ist, da hierdurch unerwünschte Restspannungen erzeugt werden, die die Arbeitsspannungen verstärken und zu einer vorschnellen Federermüdung führen, wie dies auch in der zweiten Ausgabe des »Metals Handbook«, das von der »American Society for Metals«, 1954, herausgegeben wurde, auf den S. 238 und 252 in Verbindung mit den nachteiligen Wirkungen von Restspannungen in biegewechselbeanspruchten Metallen beschrieben ist.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der

Erfindung, wobei die einzelnen Verfahrensstufen bei der Herstellung der Blattfeder durch die aufeinander-

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folgenden Figuren schematisch wiedergegeben wer- in einem nächsten Verfahrensschritt die Seite 39 des

den. Es betrifft Federrohlings geschliffen, die bei der fertiggestellten

F i g. 1 die Entfernung von Walzzunder von einem Blattfeder die auf Zug beanspruchte Seite ist. Wie in

ebenen Blattfederrohling, F i g. 2 gezeigt ist, erfolgt das Schleifen durch Schleif -

F i g. 2 das Schleifen der späteren Zugseite der 5 räder 46. Durch das Schleifen wird die auf Zug beBlattfeder, anspruchte Seite 39 des Federrohlings 40 vorbereitet,

F i g. 3 das Erhitzen des Federrohlings, indem jegliche Oberflächenunebenheiten beseitigt

F i g. 4 das Überführen des Federrohlings von dem werden, bevor die nachfolgenden Bearbeitungen erHeizofen zu der nächsten Bearbeitungsstation, folgen.

F i g. 5 die Behandlung des Federrohlings zur Ver- io Der Federrohling 40 wird anschließend auf eine

hinderung einer Zunderbildung und Oxydation, Temperatur von etwa 750 bis etwa 1230° C durch

F i g. 6 das Überführen des Federrohlings zu der eine Induktionsheizung erhitzt (F i g. 3).

nächsten Bearbeitungsstation, Unmittelbar im Anschluß an das Erhitzen wird der

F i g. 7 das Stanzen eines Mittellochs in den Feder- Federrohling 40 in eine Behandlungskammer ge-

rohling, 15 bracht, in der eine Behandlung zur Verhinderung

F i g. 8 ein Überführen des Federrohlings zu der einer Zunderbildung und Oxydation erfolgt (F i g. 4

nächsten Bearbeitungsstation, und 5).

F i g. 9 das Walzen des Federrohlings zur Herstel- Der gereinigte und auf seiner späteren Zugseite 39'

lung der sich konisch verjüngenden Form, geschliffene heiße Federrohling 40 wird dann zu

Fig. 10 die Überführung des gewalzten Federroh- 20 einer Bearbeitungsstation geführt, in der ein Fixier-

lings zu der nächsten Bearbeitungsstation, oder Verankerungsbolzenloch 50 eingestanzt wird

F i g. 11 das Entfernen des Grates, (F i g. 6 und 7).

F i g. 12 die Überführung des verjüngten Federroh- Anschließend wird der Federrohling 40 zu einer in

lings zu der nächsten Bearbeitungsstation, Fig. 9 gezeigten Walzvorrichtung transportiert, in

F i g. 13 die Kontrolle der Formgenauigkeit des 25 der durch Walzen die sich konisch verjüngende Form

verjüngten Federrohlings, hergestellt wird. Die Verjüngung erstreckt sich vor-

Fig. 14 die Überführung des verjüngten Federroh- zugsweise von einer Stelle maximaler Dicke nahe

lings zu der nächsten Bearbeitungsstation, beim Achsmontageabschnitt zu einer Stelle geringster

Fig. 15 das Erhitzen der flachen Enden des Dicke nahe dem Ende des Federblattes. Das Blat-

Federrohlings vor dem Anrollen der Federaugen, 30 tende selbst hat für die Bildung der Federaugen eine

F i g. 16 das Anrollen der Federaugen, konstante Dicke. Beim Walzen ist dafür Sorge zu tra-

Fig. 17 die Überführung des Federrohlings zu der gen, daß in der bereits geschliffenen Oberfläche

nächsten Bearbeitungsstation, keine Oberflächenfehler mehr entstehen.

Fig. 18 das Erhitzen des Federrohlings für den Zum Walzen wird der heiße Federrohling in einem

Biegevorgang, 35 Gesenk 52 auf einem Tisch 54 der Walzvorrichtung

Fig. 19 den Biegevorgang, angeordnet. Dann wird eine Formwalze 56, die um

F i g. 20 das Anlassen des gebogenen Federblattes, eine zu der Längsachse des Federrohlings quer ver-

Fig. 21 die Überführung des Federblattes zu der laufende Achse drehbar gelagert ist, von dem Mittelnächsten Bearbeitungsstation, teil des Federrohlings aus in Längsrichtung über die-

Fig.22 eine Vorrichtung zum Zusammenklem- 40 sen hinweggeführt, und zwar zuerst zu dem einen

men zweier gespannter Federblätter vor dem Kugel- und dann zu dem anderen Ende hin, wobei an den

strahlen, äußeren Enden für die Bildung der Federaugen ein

F i g. 23 das Kugelstrahlen eines Federblattes im Abschnitt gleichmäßiger Dicke hergestellt wird,

gestreckten Zustand, Wenn nur eine einzige Walze 56 verwendet wird, wie

F i g. 24 die Rückführung zweier zusammenge- 45 dies in der Praxis häufig der Fall ist, so wird die Verklemmter Federblätter zum Kugelstrahlen des zwei- jüngung zunächst auf der einen Hälfte des Federrohten Federblattes, lings 40 gebildet, woraufhin der Rohling 40 unter

F i g. 25 das Kugelstrahlen des anderen Federblat- Vertauschung der Enden gewendet wird und dann

tes im gestreckten Zustand, dessen andere Hälfte gewalzt wird. Die Walze 56

F i g. 26 das Auseinandernehmen der beiden zu- 50 wird mittels einer Kurvenbahn 58 gegen den Feder-

sammengeklemmten Federblätter, rohling gepreßt, welche über dem Gesenk 52 für eine

F i g. 27 die Überführung des Federblattes zu der Bewegung in Längsrichtung des Rohlings aufgehängt

nächsten Bearbeitungsstation, ist.

Fig. 28 das Belasten und Vorverformen des Für Blattfedern, die hohen Betriebsbeanspruchun-

Federblattes und 55 gen ausgesetzt sind, ist es oft zweckmäßig, den

F i g. 29 das Aufbringen eines korrosionsbeständi- Federrohling nach dem Walzen in die sich konisch

gen Überzuges auf das Federblatt. verjüngende Form wieder zu schleifen, um beim

Bei der Herstellung eines sich konisch verjüngen- Walzen eventuell entstandene Oberflächenungenau-

den Federblattes wird gemäß F i g. 1 ein Stück eines igkeiten und Fehler zu beseitigen.

Federstahlbandes in einem Kugelstrahlapparat an- 60 Nach dem Walzen und eventuellen nochmaligen

geordnet. Der Kugelstrahlapparat hat Düsen 42 zum Schleifen des Federrohlings wird das soweit fertigge-

Erzeugen eines Kugelstrahles 44, die so angeordnet stellte Federblatt 60 durch Vorrichtungen 62 entgra-

sind, daß die Kugelstrahlen gegen beide Seiten des tet (F i g. 11) und danach durch Dickenmeßvorrich-

Blattfederrohlings 40 gerichtet sind. Mit dem Kugel- tungen 64 auf seine Maßhaltigkeit überprüft

strahlapparat wird jeglicher beim Walzen im Stahl- 65 (F i g. 13).

werk entstandener Zunder entfernt, und der Feder- Nach dem Prüfvorgang werden in zwei gegenüber-

rohling wird so gereinigt. liegenden Öfen 66 die flachen Endabschnitte 65 des

Nach Beendigung der Kugelstrahloperation wird Federblattes 60 erhitzt (Fig. 15). Unmittelbar im

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Anschluß daran werden die beiden Endabschnitte 65 gende Kugelstrahloperation mit einem zweiten glei-

des Federblattes 60 gemäß F i g. 16 gleichzeitig zu chen Federblatt zusammengeklemmt wird. Die spä-

Federaugen 68 durch Walzen 70 angerollt. Danach tere Zugseite 39' jedes Federblattes 60 wird durch

erfolgt ein Erhitzen als Vorbereitung zur Biegung des von Kugelschleuderrädern 80 und 82 erzeugten Ku-

Federblattes, das anschließend gemäß Fig. 19 zwi- 5 gelstrahlen mechanisch bearbeitet (Fig.23 und 25),

sehen gekrümmten, komplementären oberen und un- während das Federblatt sich in einer nahezu ge-

teren Formwerkzeugblöcken 72 und 74 angeordnet streckten Stellung befindet. Danach werden die bei-

und eingeklemmt wird. Die Blöcke 72 und 74 sind den Federblätter 60 in einer Vorrichtung 84 wieder

bezüglich der erwünschten Krümmung des fertigen voneinander gelöst (F i g. 26).

Federblattes so geformt, daß Änderungen der Höhe io Das nahezu fertiggestellte Einzelfederblatt 86 wird

und der Wölbung während des nachfolgenden Kugel- dann einer Verlegevorrichtung zugeführt, welche

Strahles und der nachfolgenden Vorbiegeoperation, einen starren Block 88 mit einer gekrümmten Ober-

die später beschrieben sind, möglich sind. Die ge- fläche aufweist, über welche die Blattfeder 86 in der

samte, aus den Formblöcken 72 und 74 und der da- Richtung, in welcher die Last während des Betriebes

zwischen eingeklemmten Blattfeder 60 bestehende 15 auf sie einwirkt, mittels Schubstangen 90 in einem

Einrichtung wird zum Abschrecken des heißen Maß durchgebogen wird, welches die maximale

Federblattes über einen vorbestimmten Zeitraum in Nenndurchbiegung während des Betriebes und die

öl eingetaucht. Elastizitätsgrenze des Materials überschreitet. Durch

Nach dem Entfernen aus dem Ölbad wird das diese Vorbiegeoperation wird das Federblatt 86 aus

Federblatt 60 aus den Formblöcken 72 und 74 her- 20 seiner unbelasteten Form heraus über eine flache

ausgenommen und in üblicher Weise in einem, mit Form in die in Fig.28 gezeigte umgekehrt gebogene

einem Förderer arbeitenden Temperofen 76 getem- Form durchgebogen.

pert (F i g. 20), damit Spannungen, die während des Nach diesem Verfahrensschritt wird die fertigge-

Formens und Abschreckens in der Feder entstanden stellte Blattfeder 86 mit einem korrosions- und zun-

sind, beseitigt werden. 25 derbeständigen Überzug versehen, wie dies in

Im Anschluß an das Tempern wird das gewölbte Fig.29 dargestellt ist, wobei die Blattfeder 86 in

Federblatt 60 dann in einer Vorrichtung 78 angeord- eine in einem Behälter 94 befindliche Flüssigkeit 92

net (F i g. 22), in der es gespannt und für die nachfol- eingetaucht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines sich konisch verjüngenden Federblattes als Blattfeder für Kraftfahrzeuge od. dgl., bei welchem ein aus Federstahlband bestehender Blattfederrohling durch Hämmern oder Kugelstrahlen auf beiden Längsflächen von Walzzunder befreit, wärmebehandelt, durch Walzen in die sich verjüngende Form gebracht und danach wenigstens auf der späteren Zugseite der fertigen Blattfeder mechanisch, beispielsweise durch nochmaliges Hämmern oder Kugelstrahlen bearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Blattfederrohling nach dem Hämmern, oder Kugelstrahlen und vor dem Wärmebehandeln auf der späteren Zugseite der Blattfeder geschliffen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Hämmern oder Kugelstrahlen nachfolgende Schleifen der späteren Zugseite der Blattfeder unmittelbar vor der Wärmebehandlung des Blattfederrohlings erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Blattfederrohling nach dem Walzen in die sich verjüngende Form und vor dem nochmaligen Hämmern oder Kugelstrahlen auf der späteren Zugseite der Blattfeder nochmals geschliffen wird.