DE19507244C2 - Verfahren zur Herstellung von Rollfedern mit definiertem Kennlinienverlauf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Rollfedern gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Zur Herstellung von Rollfedern ist in der Patentschrift US 2609191 ein Verfahren und dazu erforderliche Vorrichtungen bekannt gemacht worden, bei der das Federband mit gleichbleibender Querschnittsgeometrie mit einer Krümmung beaufschlagt wird, die gleichbleibend oder gleichmäßig anstei­ gend bzw. fallend ausgeführt wird. Nach der Verformung erfolgt ein Anlassen der Federn. Durch die Vielzahl der Windungen bei Rollfedern ergeben sich große Unterschiede zwischen dem inneren und dem äußeren Windungsra­ dius. Beim Anlaßprozeß nehmen die Windungen zu einem erheblichen Grad den Radius an, mit dem sie zu diesem Zeitpunkt beaufschlagt sind. Es tritt der in der Praxis bekannte Formanlaßprozeß ein. Die durch komplizierte und aufwendige Steuermechanismen aufgebrachte Verkrümmung wird zu einem bedeutenden Teil wieder abgebaut und führt zu einer Verfälschung des ge­ wünschten Drehmomentenverlaufes.

Ein weiteres Verfahren, insbesondere zur Herstellung einer Rollfeder mit leicht abfallendem Drehmomentenverlauf, ist in der DE 24 54 688 A1 bekannt gemacht worden. Nach dem Wickeln des Federbandes über einen Dorn wird die Feder angelassen und anschließend umgewickelt. Durch das Umwickeln wird der stärker gekrümmte Bereich im Inneren nach außen verlegt und der weniger gekrümmte Bereich außen in das Innere gebracht. Damit hat man zwar eine leicht negative Federcharakteristik erreicht, es stellen sich jedoch eine ganze Reihe erheblicher Nachteile ein. Die notwendige Arbeitsgangfol­ ge, die darin besteht die Feder erst zu wickeln, dann einer Anlaßbehandlung zu unterziehen und anschließend umzuwickeln, ist mit erheblichem Zeit- und Kostenaufwand verbunden. Beim Umwickeln wird das Federende, das eine größere Krümmung besitzt, in das Federinnere gebracht. Damit vergrößert sich auch der Innendurchmesser der Rollfeder. Die Summe der dabei wirken­ den Toleranzen führt zu erheblichen Schwankungen im sich einstellenden Innendurchmesser, bedingt einen größeren Durchmesser der Vorratsrolle und darüber hinaus ist ein notwendiger Festsitz nicht gewährleistet bzw. im höchsten Maße gefährdet. Die Kennlinie dieser Feder kann nicht oder nur bedingt beeinflußt werden, da der Effekt des Anlassens in einer bestimmten Form, d. h. in der Form Windung auf Windung, nicht veränderbar ist. So kommt es, daß beim Einsatz solcher Federn, beispielsweise in Rollgurten, Kabelaufwicklern und dgl. das Anfangsmoment zu schwach ist, um beim Rückzug das vollständige Aufwickeln zu ermöglichen. Das Endmoment da­ gegen ist trotz leicht fallender Tendenz noch zu hoch und beeinflußt negativ die Lebensdauer der Federn.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Rollfedern zu schaffen, bei dem die Nachteile beseitigt und ein definierter Kennlinienverlauf bei gleichzeitig hoher Lebensdauer realisiert werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 aufgeführt.

Ein Ausführungsbeispiel wird nachstehend beschrieben und den beigefügten Zeichnungen die Eigenschaften desselben und weitere Möglichkeiten darge­ stellt. Es zeigen

Fig. 1 die zonale Einteilung des Krümmungsradius über die gestreckte Länge bei gleichem Krümmungsradius innerhalb der Arbeits­ zone,

Fig. 2 die Darstellung des Drehmomentenverlaufes gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Darstellung wie Fig. 1, jedoch mit kontinuierlich zunehmen­ dem Krümmungsradius in der Arbeitszone,

Fig. 4 eine Darstellung wie Fig. 1, jedoch mit kontinuierlich abnehmen­ dem Krümmungsradius in der Arbeitszone.

Zur Herstellung der Rollfedern gemäß Ausführungsbeispiel wurde ein Feder­ band mit den Abmessungen 8 × 0,23 mm verwendet. Das Federband bestand aus texturgewalztem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,8%. Dieses Federband wurde zunächst einer Anlaßbehandlung bei 280°C unter­ zogen. Anschließend wurde das Federband in erfindungsgemäßer Weise ver­ formt und zwar zunächst 14 Windungen mit einem konstanten Krümmungs­ radius von 10,5 mm, dargestellt in Fig. 1 als Anfangszone A zur Errei­ chung eines möglichst hohen Anfangsdrehmomentes. Anschließend haben 41 Windungen eine Verformung mit einem Krümmungsradius von 11,25 mm erhalten und bilden die Arbeitszone B. 20 Windungen mit einem Krümmungs­ radius von 13 mm bilden die Auslaufzone C und sich daran anschließenden 5-8 Windungen mit 10,5 mm Krümmungsradius, also wie in der Anfangszone A bilden die Endzone D und sichern den Festsitz auf der Vorratswelle. Zwischen den einzelnen Zonen A-D sind Übergangswindungen von jeweils zwei ersichtlich und mit a1-c1 gekennzeichnet.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung von Rollfedern mit definiertem Kennlinienverlauf aus wärmebehandeltem und kaltverfestigtem Federband mit gleichbleibendem Querschnitt durch Wickeln, dadurch gekennzeichnet, daß das Federband zum Zwecke der Alterung zunächst einer Anlaßbe­ handlung unterzogen wird und danach eine Verformung aufgebracht wird, die in mindestens vier Zonen, einer Anfangszone (A) mit kleinem Krüm­ mungsradius, einer Arbeitszone (B) mit größerem Krümmungsradius, einer Auslaufzone (C) mit weiter vergrößertem Krümmungsradius und einer Endzone (D) bei der der Krümmungsradius annähernd gleich groß wie in der Anfangszone (A) ist, unterteilt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Krüm­ mungsradius in der Arbeitszone (B) kontinuierlich abnimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius in der Arbeitszone (B) kontinuierlich zunimmt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Zonen ein Übergang von zwei bis vier Windungen besteht.