Triebfedern

Die klassische Bauform der Bandfeder ist die Triebfeder.  

Das Besondere an einer MAXIMO-Triebfeder ist, dass durch die Kombination von Vorrollen und nachfolgendem Rückwickeln die Leistungsdichte erhöht und die verfügbaren Materialeigenschaften optimal genutzt werden.

Auslieferungsformen

Für die Auslieferung von Triebfedern gibt es unterschiedliche Möglichkeiten, die anwendungsbezogene Vorteile bieten.
Triebfedern können in einfache Drahtringe/Drahtbriden, in Haltescheiben oder direkt in Gehäuse gewickelt werden. Bis hin zu komplett montierten Baugruppen, stehen zahlreiche Varianten zur Auswahl.
Die beste Lieferform wird während der Produktentwicklung unter Beachtung wirtschaftlicher und logistischer Gesichtspunkte festgelegt.

Feder gewickelt in Drahtring oder Halteband

Die Auslieferung in einem Zwischenträger, Drahtring oder Halteband wird dann gewählt, wenn die Feder nicht direkt in die Originalbaueinheit montiert werden kann. Der Drahtring kann nur ein Mal verwendet werden und wird nach der Endmontage entsorgt. Zur Montage wird die Triebfeder aus dem Drahtring in den Federbauraum umgesetzt.

Der Drahtring ist eine einfache und kostengünstige Auslieferform und wird daher gerne für Musterfedern oder erste Funktionsmuster verwendet. Der Drahtdurchmesser wird so gewählt, dass der Ring (die Bride) sich möglichst formschlüssig um die gewickelte Triebfeder schmiegt und diese während des Transports sicher vor einer radialen Entspannung sichert. Im Zuge der Bemusterung wird der geeignete Innendurchmesser des Drahtrings festgelegt, um später eine gute Montage zu gewährleisten. Bei stärkeren Triebfedern ist diese Form der Auslieferung jedoch nur begrenzt einsetzbar. Insbesondere das Umsetzen aus dem Drahtring in den endgültigen Federbauraum birgt das Risiko, dass die Feder aus der Drahtringsicherung springt. Zu den Sicherheitshinweisen

Für größere Abmessungen werden oft Haltebänder eingesetzt. Das sind überlappend und zum Ring verschweißte Streifen aus Bandstahl, die ähnlich dem Drahtring, der radialen Transportsicherung der Triebfeder dienen. Die Dicke und Breite des Haltebandmaterials hängt von der Federabmessung ab.

Das Halteband verbleibt gewöhnlich auch nach der Endmontage auf der gewickelten Triebfeder und wird zusammen mit dieser in den Federbauraum montiert. Bei der Auslegung und Konstruktion des Endprodukts ist zu beachten, dass ausreichend Platz für das Halteband vorgesehen wird, welches radial im Durchmesser auf den Durchmesser der Triebfeder aufträgt. Ein Abstreifen des Haltebands und Umsetzen der Triebfeder ist meist aufgrund der größeren Abmessungen und Kräfte nicht mehr möglich.

 

Feder gewickelt in Haltescheibe oder Haltering

Diese Art der Transportsicherung kann mehrfach verwendet werden. 
Ähnlich der Ausführung in einem Drahtring muss die Triebfeder bei der Endmontage in das Originalbauteil umgesetzt werden. Sie wird hauptsächlich für Produkte gewählt, welche in sehr hohen Stückzahlen laufen.

Die Haltescheibe oder der Haltering zeichnet sich gegenüber Drahtringen durch eine höhere Präzision und Beständigkeit des Montagedurchmessers aus. Diese Montagehilfe wird für die Endmontage und das Umsetzen der Triebfeder an die konstruktiven Gegebenheiten des Federbauraums bereits in der Phase der Produktentwicklung definiert und optimal angepasst.

Feder gewickelt in Gehäuse

Eine der wirtschaftlichsten und am häufigst genutzen Varianten ist es, die Feder direkt in das Gehäuse zu wickeln. Dafür müssen Triebfeder und Federgehäuse schon im frühem Stadium der Produktentwickung aufeinander abgestimmt werden, um den Wickelprozess wirtschaftlich optimal zu gestalten. Federgehäuse können sowohl aus Metall als auch aus verschiedenen Kunststoffen hergestellt sein.

Bei der Konstruktion des Gehäuses sind unter anderem folgende Aspekte zu berücksichtigen:

  • Der Gehäuseboden muss flach und eben sein, da sich eine Lagerstelle (Erhöhung oder Zapfen für Lagerbuchsen, Achsaufnahmen, usw.) im Gehäuseboden nachteilig auf Montage und Ablauf der Triebfeder im Serienbetrieb auswirkt.
  • Das Gehäuse muss insgesamt die nötige Stabilität haben, um der Feder und insbesondere den radialen Kräften Stand zu halten.
  • Die Bohrung für die Durchführung der Achse soll möglichst mittig zentriert sein.
  • Das Gehäuse muss in der Anwendung zum Schutz gegenüber Umwelteinflüssen geschlossen sein.
  • Die Gehäusetiefe muss entsprechend der Federbreite gewählt werden. Entspricht die Gehäusetiefe exakt der Federbreite, kann dies zum Blockieren der Federwindungen während der Funktion führen. Bei einer zu großen Gehäusetiefe können einzelne Windungen aus dem Federpaket austreten, wodurch der Ablauf der Feder beeinträchtigt wird.

Für einen reibungsarmen Einsatz der Triebfeder, muss die Federkassette zusätzlich befettet werden, was bereits in den Wickelprozess integriert werden kann.

               

Montierte und vorgespannte Baugruppen

Es können komplett montierte und vorgespannte Baugruppen mit Triebfedern hergestellt werden.

Dazu wird eine Triebfeder in ein Gehäuse gewickelt und zusätzlich noch andere Bauteile wie Achse oder Deckel montiert. Für den Anwender entfällt sowohl das Umsetzen der Feder in das Originalbauteil als auch die Entsorgung oder Rücksendung der Transportsicherung.

Ein weiterer Vorteil ist, dass eine vollständig montierte Baugruppe mit oder ohne Vorspannung geliefert werden kann. Eine vorgespannte Baugruppe muss dann nur noch in die Endanwendung eingesetzt werden und ist sofort betriebsbereit. Für eine vorgespannte Federkassette, wird die Triebfeder auf speziellen Wickelvorrichtungen in das Federgehäuse gewickelt. Anschließend wird der Federkern (Federachse) eingesetzt und ein Deckel (Federsicherung) montiert. Federgehäuse und Federsicherung müssen miteinander verbunden und gesichert werden. Dazu kommen verschiedene Systeme wie Clips, gebogene Laschen oder Verschraubungen zum Einsatz. Anschließend wird die so montierte Baugruppe auf einen festgelegten Drehmomentwert um eine entsprechende Anzahl Umdrehungen vorgespannt. Die vorgespannte Baugruppe muss dann mit einer Sicherungsklammer (auch Halteklammer oder Sicherungsclip genannt) bzw. mit einem Stift arretiert werden. Dabei wird das geforderte Mindestdrehmoment innerhalb des Arbeitsbereichs definiert und chargenbezogen eine entsprechende Vorspannung gewählt.

Eine frühzeitige und gründliche Abstimmung der einzelnen Komponenten und Prozessschritte ist für die wirtschaftliche Herstellung und einwandfreie Funktion der Baugruppe sehr wichtig.

Ausführung als Nietfeder

Eine weitere Form zur Auslieferung von Triebfedern ist die Ausführung als genietete Feder.
Diese Variante kommt meist nur bei sehr schweren Federn für den Maschinenbau zum Einsatz.
Bei dieser Variante wird die äußerste Windung der Triebfeder bereits direkt nach dem Wickelprozess zum Ring vernietet.
Diese Vernietung dient als radiale Begrenzung und Sicherung der Triebfeder und bleibt auch nach der Endmontage erhalten. Zudem erfüllt der vernietete Ring die Funktion der Federstütze, was für ein gutes Ablaufverhalten von Nietfedern sorgt.

Eine zusätzliche Transportsicherung von einfach oder mehrfach verwendeten Ringen ist somit nicht nötig. Als weiterer Vorteil kann bei dieser Lieferform die einfache Montage angeführt werden. Der genietete Durchmesser wird bereits während der Produktentwicklung so festgelegt, dass die Feder passgenau in den Federbauraum eingesetzt werden kann. Die Nietfeder muss somit nur noch in die äußere und innere Einhängung im Federbauraum eingesetzt werden. Ein Umsetzen der Triebfeder oder die Entsorgung der Transportsicherung entfällt.

Eine Ausführung als Nietfeder ist nicht bei allen Abmessungen von Triebfedern möglich. Bei sehr schmalen und dünnen Federabmessungen ist nicht ausreichend Federmaterial vorhanden, um eine stabile Nietung auszuführen. Bei besonderes großen Federquerschnitten können auch mehrere Nietstellen vorgesehen werden, um eine ausreichende Haltekraft sicherzustellen.