Verfahren zum Herstellen eines hülsenförmigen Zwischenprodukts aus Federstahlgewirk

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines hülsenförmigen Zwischenprodukts aus Federstahlgewirk gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ganzmetall-Federkissen werden generell so hergestellt, daß man zunächst den Federstahl in einer Rundstrickmaschine zu einem Schlauch strickt. Dieser Schlauch wird dann in ein zweilagiges Band breitgelegt. Letzteres wird auf einer Spezialmaschine zu einem mehrlagigen losen Wickel aus Gewirkmaterial gewickelt. Das Bandende wird auf der letzten Bandlage unter Verwendung von Draht oder durch Schweißpunkte fixiert. Der so erhaltene hülsenförmige Rohling wird dann in einer Preßform durch einen Preßstempel stark kompaktiert. Man erhält so ein verformtes dichtes Material, bei welchem einzelne Abschnitt des Federdrahts in inniger Reibberührung mit anderen Abschnitten des Federdrahts stehen. Auf diese Weise erhält man insgesamt eine harte Feder mit hoher Dämpfung.

Aus geometrischen Gründen und wegen der hohen Fertigungskosten lassen sich auf diese Weise kleine Federkissen nicht erzeugen, die einen Durchmesser von nur wenigen Zentimetern aufweisen. Für derart kleine Federkissen wäre es auch wünschenswert, wenn die Steifigkeit des Kissenmaterials etwas geringer wäre. Bei dem bekannten Vorgehen, bei welchem die Lagen des doppellagigen Gewirkbands stramm übereinander gewickelt werden, können geringe Dichten schlecht realisiert werden.

Durch die vorliegende Erfindung soll nun ein Verfahren zum Herstellen eines hülsenförmigen Zwischenprodukts aus Federstahlgewirk so weitergebildet werden, daß man auch kleinen Durchmesser aufweisende Federkissen preisgünstig herstellen kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein nur eine Doppellage aufweisender hülsenförmiger Rohling hergestellt, der bei sich anschließender Kompaktierung in einer Preßkammer das gewünschte Produkt mit verglichen mit herkömmlichen Ganzmetallkissen guter Nachgiebigkeit ergibt.

Da erfindungsgemäß das Zwischenprodukt nur eine Doppellage (eine Windung) umfaßt, kann man es auch mit kleinen Durchmessern kostengünstig erzeugen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Mit dem im Anspruch 2 angegebenen Verfahren erhält man auf sehr einfache Weise eine mechanische Verbindung an der axparallelen Stoßlinie zwischen den freien Enden des Gewirkstücks. Zur Herstellung dieser Verbindung werden keine Hilfsmittel wie Verbindungsdrähte, Klebemittel oder Schweißstellen benötigt. Schweißstellen wären bei nicht überlappenden Lagen nur schwer herzustellen. Klebemittel sind für viele Anwendungsfälle nicht erwünscht, insbesondere dann, wenn das fertige Federkissen später auch hohen Temperaturen standhalten muß. Das mechanische Zusammenhäkeln von Enden eines Gewirkstücks ist zeitaufwendig und teuer.

Nach dem im Anspruch 3 angegebenen Verfahren kann man einen ersten Schritt des Umformens des ebenen Gewirkstücks in eine Hülse dadurch bewerkstelligen, daß man das flexible Gewirkstück in eine Preßkammer hineinbewegt, deren Boden halbzylindrisch ist.

Gemäß dem im Anspruch 4 angegebenen weiteren Verfahrensschritt kann man die dann noch ebenen seitlichen Schenkel des U-förmigen gebogenen Gewirkstücks vollends zu Hülsenform schließen.

Das im Anspruch 5 angegebene Verfahren stellt sicher, daß die Stoßkanten mit hoher radialer Kraft ineinandergedrückt werden. Hierbei verhaken sich die endständigen Maschen des einen Gewirkstückendes mit denen des anderen Gewirkstückendes, so daß man eine zuverlässige mechanische Verbindung erhält.

Mit dem Kompaktieren des hülsenförmigen Zwischenprodukts ergeben sich dann weitere Verhakungen zwischen Maschen, so daß das kompaktierte Federkissen zwar eine in Mantellängsrichtung verlaufende Verbindungslinie aufweist, die aber nur bei sehr genauer visueller Inspektion sichtbar ist. Das Federkissen hat eine gute mechanische Festigkeit und die in Mantellängsrichtung verlaufende Verbindungsfläche zwischen den gestauchten Maschenreihen bleibt auch unter langen Dauerbelastungen zuverlässig geschlossen.

Bei Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6 kann das hülsenförmige Zwischenprodukt im gleichen Werkzeug axial kompaktiert werden, welches auch zum Herstellen des Zwischenproduktes aus einem ebenen Gewirkstück verwendet wird.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Figur 1:

Schematische Darstellungen einiger erster Phasen des Herstellungsprozesses eines kleine Abmessungen aufweisenden nachgiebigen Ganzmetall-Federkissens mit ringförmiger Gestalt;

Figur 2:

Einen schematischen Längschnitt durch ein Biege-und Preßwerkzeug und ein Gewirkstück, das zu einem hülsenförmigen Zwischenprodukt geformt werden soll;

Figur 3:

Eine zu dem Schnitt nach Figur 2 senkrechten Längschnitt durch das Biege- und Preßwerkzeug und das Gewirkstück, das zu einem hülsenförmigen Zwischenprodukt geformt werden soll;

Figur 4:

Eine schematische Ansicht eines weiteren Preßwerkzeugs, das zur Umformung (zum Kompaktieren) eines hülsenförmigen Zwischenprodukts aus Federstahlgewirk in ein ringförmiges Ganzmetall-Federkissen dient;

Figur 5:

Eine Schnittansicht des nach Kompaktieren aus dem hülsenförmigen Zwischenprodukt erhaltenen Ganzmetall-Federkissens; und

Figur 6:

Eine ähnliche Darstellung wie Figur 2, in welcher aber ein abgewandeltes Preßwerkzeug gezeigt ist.

In Figur 1 ist mit 10 ein Edelstahl-Federdraht bezeichnet. Dieser wird auf einer nicht dargestellten Rundstrickmaschine zu einem Gewirkschlauch 12 gestrickt, der in Umfangsrichtung verlaufende Reihen von Maschen aufweist.

In einem weiteren Herstellungsschritt wird der Gewirkschlauch 12 breitgelegt, so daß man ein doppellagiges Gewirkband 16 erhält, welches seitliche Faltlinien 18 aufweist. Die Maschenreihen laufen im Gewirkbank 16 transversal.

In einem weiteren Verfahrensschritt werden aus dem Gewirkband 16 doppellagige Gewirkstücke 20 hergestellt, wobei die Schnittlinien senkrecht zur Bandlängsrichtung verlaufen, also parallel zu den Maschenreihen.

Die Länge des Gewirkstücks 20 ist so bemessen, daß sie entweder dem Umfang eines gewünschten hülsenförmigen Zwischenprodukt aus Federstahlgewirk oder dessen axialer Abmessung entspricht. Im ersten Fall entspricht dann die Breite des Gewirkbands 16 der Höhe des hülsenförmigen Zwischenprodukts, während im zweiten Fall die Breite des Gewirkbands 16 dem Umfang des hülsenförmigen Zwischenprodukts entspricht.

Das auf die erste Weise erhaltene Zwischenprodukt ist in Figur 1 mit 22-1 bezeichnet, während das auf die zweite Weise erhaltene Zwischenprodukt das Bezugszeichen 22-2 trägt.

Figur 2 zeigt ein insgesamt mit 24 bezeichnetes Biege-und Preßwerkzeug, das dazu dient, ein von Haus aus ebenes Gewirkstück 20 in ein hülsenförmiges Zwischenprodukt 22 umzuformen.

Das Biege- und Preßwerkzeug 24 hat eine feststehende Matrize 26, welche in einem ersten, in Figur 1 links gelegenen Abschnitt rechteckigen Querschnitt aufweist. Die Matrize 26 gibt einen Preßraum 28 vor, welcher in der Zeichnung vertikale Seitenwände 30 und horizontale Seitenwände 32 aufweist. Ein Boden 34 des Preßraums 28 hat halbzylindrische Gestalt.

In dem Preßraum 28 ist ein insgesamt mit 36 bezeichneter Preßstempel verfahrbar. Dieser hat zum rechteckigen Querschnitt des Preßraums 28 passende Außenform und eine Endfläche 38, die zum Boden 34 spiegelbildlich halbzylindrisch ausgebildet ist. Die Endfläche 38 erstreckt sich bis in vertikale Seitenflächen 40 des Preßstempels 36, so daß letzterer an den Seiten scharfe messerähnliche Spitzen 42 aufweist.

Die Matrize 26 hat ein Boden 34 konzentrische Führungsbohrungen 44, in welchen ein Stützdorn 46 im Gleitspiel aufnehmbar ist. Er kann aus einer den Querschnitt des Preßraums 28 freigebenden, zurückgezogenen Ruhestellung (Figur 2) in eine Arbeitsstellung (Figur 3) bewegt werden, in welch2r er sich quer durch den Preßraum 28 erstreckt, wobei er um etwas mehr als die Dicke des Gewirkstückes 20 vor dem Boden 34 steht.

Das Umformen des ebenen Gewirkstücks 20 in das hülsenförmige Zwischenprodukt 22 erfolgt unter Verwendung des Biege-und Preßwerkzeugs 24 nach Figuren 2 und 3 wie folgt:

Zunächst wird das Gewirkstück 20 symmetrisch quer über die in der Zeichnung links gelegenee freie Öffnung des Preßraums 28 gelegt. Dann wird das Gewirkstück 20 durch ein in der Zeichnung nicht wiedergegebenes Einstoßteil ins Innere der Preßkammer und über den Boden 34 bewegt. Das Einstoßteil hat im Hauptabschnitt ebenfalls zum Querschnitt des Preßraums 28 passende rechteckige Querschnittsgeometrie, während sein halbzyndrischer Endabschnitt unter vorgegebenem Abstand parallel zum Boden 34 verläuft, wenn das Einstoßwerkzeug voll eingefahren ist.

Das Einstoßwerkzeug wird dann aus dem Preßraum 28 herausgezogen, und der Stützdorn 46 wird transversal in den Preßraum 28 hineingefahren, so daß er über der Oberseite des mittleren Abschnitts des nun U-förmig gebogenen Gewirkstücks 20 liegt.

Nun wird der Preßstempel 36 in den Preßraum 28 hineinbewegt, wobei die Spitzen 42 die freien Enden der Schenkel 20S des U-förmig gebogenen Gewirkstücks 20 von den vertikalen Seitenwänden 30 abheben, worauf sich diese dann zunehmend auf der Endfläche 38 nach innen bewegen. Kurz bevor der Preßstempel 36 seine voll eingefahrene Stellung erreicht, kommen die freien Enden des Gewirkstücks 20 in Kontakt. Auf einer letzten kleinen Strecke des Gesamthubs des Preßstempels 36 erfolgt nun ein radiales Kompaktieren der freien Endbereiche des Gewirkstücks 20, wodurch sich die endständigen Maschenreihen (Zwischenprodukt 22-1) bzw. bei den Faltlinien 18 liegenden Abschnitte der Maschenreihen (Zwischenprodukt 22-2) miteinander verhaken. Das Gewirkstück 20 ist nun zu einer Hülse geschlossen. Diese kann anschließend kompaktiert werden.

Zum Kompaktieren wird das hülsenförmige Zwischenprodukt 22 in ein weiteres in Figur 4 gezeigtes Preßwerkzeug 48 eingesetzt. Letzteres hat einen mittleren Preßdorn 50, dessen Durchmesser dem gewünschten Innendurchmesser des ringförmigen Federkissens entspricht. Konzentrisch zum Preßdorn 50 ist eine zylindrische Preßkammer 52 vorgesehen. Auf diese Weise begrenzen der Preßdorn 50 und die Preßkammer 52 zusammen einen ringförmigen Preßraum 54, der die radialen Abmessungen des fertigen Federkissens vorgibt. In den Preßraum 54 ist ein hülsenförmiger Preßstempel 56im Gleitspiel einfahrbar. Durch letzteren wird das hülsenförmige Zwischenprodukt 22 axial zusammengedrückt, wobei sich das Gewirkmaterial im Inneren der Preßkammer 52 über einem hülsenförmigen Austoßstempel 58 hin- und herfaltet.

Das so erhaltene ringförmige Ganzmetall-Federkissen ist in Figur 5 bei 60 gezeigt.

Bei dem Werkzeug 24 nach Figur 6 sind anhand von Figur 2 schon erläuterte Bauteile wieder mit denselben Bezugszeichen versehen. Diese Bauteile brauchen auch nicht nochmals beschrieben zu werden.

Der Stützdorn 46 hat nun einen vergrößerten Durchmesser aufweisenden oberen Dornabschnitt 62 der zur Krümmung des Bodens 34 paßt. Dieser ist von der Endfläche des Stützdornes um mehr als die Höhe des Pressraumes 28 entfernt. Entsprechend haben beide Führungsbohrungen 44 der Bodenkrümmung entsprechenden Durchmesser. In die untere Führungsbohrung 44 greift ein hülsenförmiger Ausstoßstempel 64 ein, dessen Innendurchmesser dem unteren Abschnitt des Stützdornes 46 im Gleitspiel aufnimmt.

Die Herstellung eines hülsenförmigen Zwischenproduktes 22 erfolgt mit dem Werkzeug 24 nach Figur 6 wie oben unter Bezugnahme auf Figur 2 und 3 beschrieben. Danach wird der Stützstempel 46 weiter nach unten gefahren, wobei die Ringfläche am unteren Ende des Dornabschnittes 62 das Zwischenprodukt 22 axial staucht und kompaktiert. Das so erhaltene Federkissen wird dann durch Nachobenbeegen des Ausstoßstempels aus dem Preßraum 28 herausbewegt.

Man erkennt, daß die oben beschriebene Herstellung von Federkissen auch bei kleinen Abmessungen kostengünstig und einfach realisierbar ist.