LU102983B1 - Verfahren zum Kleben einer Schraubenfeder auf eine Federunterlage - Google Patents
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Abstract
Es ist ein Verfahren zum Kleben einer beschichteten Schraubenfeder für ein Fahrzeug auf eine Federunterlage offenbart, wobei die Schraubenfeder einen Endwindungsbereich aufweist und wobei die Federunterlage eine Aufnahme für den Endwindungsbereich der Schraubenfeder aufweist. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: a1) Aufbringen eines warm aushärtenden Klebstoffs auf eine Klebefläche der Aufnahme für den ersten Endwindungsbereich der Federunterlage; und/oder a2) Aufbringen des warm aushärtenden Klebstoffs auf eine Klebefläche des Endwindungsbereichs der Schraubenfeder; b) Zusammenfügen des ersten Endwindungsbereichs der Schraubenfeder (12) mit der Aufnahme für den ersten Endwindungsbereich der Federunterlage, so dass sich der warm aushärtende Klebstoff (16) zwischen der Klebefläche und des Endwindungsbereichs befindet; c) Erwärmen des ersten Endwindungsbereichs der Schraubenfeder (12) auf eine Zieltemperatur, um den Klebstoff (16) indirekt durch den erwärmten Endwindungsbereich ebenfalls zu erwärmen und somit auszuhärten wobei die Schritte b) und c) in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
Description
200165P00LU
LU102983
Verfahren zum Kleben einer Schraubenfeder auf eine Federunterlage
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kleben einer beschichteten
Schraubenfeder für ein Fahrzeug auf eine Federunterlage.
Durch das Abwälzverhalten von Schraubenfedern in ihrem Arbeitsbereich, also zwischen oberem Anschlag (LOA) und unterem Anschlag (LUA) entsteht an den
Federendwindungen eine Relativbewegung zwischen Federwindung und
Federunterlage. Durch die Relativbewegung entsteht ein Spalt, der das Eindringen von Schmutz (Steine/Staub/Flüssigkeiten) zwischen Windung und Unterlage erlaubt.
Durch die Federbewegung wirken diese Schmutzpartikel wie eine Schleifpaste und können die Lackschicht und somit den Korrosionsschutz der Feder zerstören. Dies hat zur Folge, dass die Feder durch starken Korrosionseinfluss an den Enden eine
Schwachstelle besitzt und dadurch die Lebensdauer sinkt.
Diese Nachteile werden beseitigt, indem die Feder mit der Federunterlage verklebt wird. Bei den derzeit bekannten Lösungen werden zum Verkleben der Feder mit der
Federunterlage meist kaltaushärtende Klebstoffsysteme verwendet. Meist handelt es sich um 2-Komponenten-Systeme, die erst aushärten, nachdem beide Komponenten miteinander vermischt wurden. Bei Raumtemperatur benötigen solche Systeme meist einige Minuten bis zu mehreren Stunden zum Aushärten. Bei einigen
Systemen führen erhöhte Aushärtetemperaturen zu verkürzten Aushärtezeiten.
Das Problem dabei ist, dass während der gesamten Aushärtezeit die Bauteile in
Position gehalten werden müssen. Beim Aushärten bei Raumtemperatur müssen entsprechend Gestelle (auch als Positionierwerkzeug bezeichnet) vorgehalten werden, in denen die Federn bis zur vollständigen Aushärtung einige Minuten oder evtl. auch bis zu mehreren Stunden eingespannt bleiben. Für eine effiziente
Großserienfertigung können mehrere hundert solcher Spannvorrichtungen bzw.
Positionierwerkzeuge benötigt werden, um den notwendigen Durchsatz zu erreichen.
Dementsprechend fallen Kosten für die Gestelle und den Lagerplatz an. Zum 1
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Aushärten bei erhöhter Temperatur braucht es zusätzlich zu den Gestellen auch LU102983 noch eine Erwärmeinrichtung, z.B. einen Ofen. Die Aushärtezeit ist dabei zwar kürzer, dafür fallen zusätzliche Energie- und Anlagenkosten an. Ein solches
Aushärten offenbart z.B. die WO 2019 172 327 A1.
DE 10 2011 002 06 541, EP 2 697 084 B1, EP 3 109 500 B1, EP 3 724 821 B1 beschreiben entweder klassische kalt aushärtende Klebstoffe oder die Art des
Aushärtens wird nicht genannt.
WO 2019 167 780 A1 offenbart ein Erwärmen der Feder für den
Beschichtungsprozess. Die Restwärme wird verwendet, um den Klebstoff schneller aushärten zu lassen. Dieses Verfahren offenbart jedoch einige Mängel. Zunächst ist es nicht gut in bestehende Fertigungsprozesse integrierbar. Haufig werden beschichtete Federn vorproduziert oder von anderen Herstellern geliefert, so dass eine Vereinigung von Beschichten und Kleben mit der Federunterlage durch
Ausnutzen der Restwarme des Beschichtungsprozesses aufgrund des zeitlichen und teilweise auch räumlichen Auseinanderfallens des Beschichtens und des Klebens wenig praktikabel. Darüber hinaus benötigt der Federlack nach dem Aushärten noch einige Zeit, bis er seine letztendliche Festigkeit und Gebrauchseigenschaften erreicht. Kleben direkt nach dem Lackieren kann den Federlack schädigen bzw. zu einer fehlerhaften Ausbildung der Klebeverbindung führen. Ferner ist die Feder hier bereits erwarmt, wenn diese in Kontakt mit dem Klebstoff kommt. D.h., der Klebstoff beginnt direkt mit großem Tempo auszuhärten und kleine Korrekturen in der Position der Feder zu der Federunterlage sind nur noch schwer möglich. Ein weiterer negativer Effekt ist es, dass die Warmestrahlung zu einem frühzeitigen Aushärten der Klebstoffoberflache bzw. Klebstoffrandschicht führt, wenn die Feder bereits erwärmt ist, bevor sie mit dem Klebstoff in Kontakt kommt. Es würde sich eine (teil- )ausgehärtete Haut auf der Klebstoffraupe bilden, so dass keine adhäsive
Verbindung zwischen Federlack und Klebstoff mehr hergestellt werden kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein verbessertes
Konzept für das Kleben einer Schraubenfeder auf eine Federunterlage zu schaffen. 2
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. LU102983
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der Gegenstand der abhängigen
Patentansprüche.
Ausflhrungsbeispiele zeigen ein Verfahren zum Kleben einer beschichteten
Schraubenfeder (nachfolgend auch kurz: Feder) für ein Fahrzeug auf eine
Federunterlage. Die Feder ist mit einer Beschichtung versehen, welche die Feder vor
Steinschlag und Korrosion schützen soll. Die Beschichtung kann z.B. eine
Pulverbeschichtung oder eine Tauchbeschichtung sein. Als Beschichtungsmaterial kommt vorzugsweise ein geeigneter Kunststoff, insbesondere Epoxidharz, infrage.
Es kann sich um eine Einfachbeschichtung, wobei die Feder zunächst zinkphosphatiert und anschließend pulverlackiert wird, oder um eine
Doppelbeschichtung handeln. Auch andere Beschichtungen aus anderen geeigneten
Beschichtungsmaterialien sind möglich.
Die Federunterlage kann aus einem elastischen Material, insbesondere einem
Kunststoff, vorzugsweise aus Natur- oder synthetischem Gummi (Kautschuk), bestehen oder dieses aufweisen. Die Federunterlage kann ringartig ausgebildet sein und sich über einen Winkel von wenigstens 180°, vorzugsweise von wenigstens 270° und insbesondere von bis zu 360° erstrecken. Beträgt der Winkel weniger als 360°, so ist die Federunterlage nach Art eines geöffneten Ringes ausgeführt, und weist bei einem Winkel von 180° beispielsweise die Form eines Halbmondes auf. Beträgt der
Winkel, mit dem sich die Federunterlage um eine Mittelachse herum erstreckt, beispielsweise 360°, so kann diese als geschlitzter Ring ausgeführt sein. Dabei ruht ein erster Endbereich der Federunterlage auf dem Federteller, und ein zweiter
Endbereich der Federunterlage ist mit der Federwindung der Feder mitbewegt. Die
Federunterlage ist nicht zu verwechseln mit dem an dem Fahrzeug angeordneten
Federteller, auf dem die Federunterlage aufliegt.
Die Schraubenfeder weist einen hier betrachteten Endwindungsbereich auf. Die
Ausführungen zu dem Endwindungsbereich können jedoch auch auf den gegenüberliegenden (zweiten) Endwindungsbereich der Schraubenfeder übertragen werden. D.h., beide Endwindungsbereiche können gleich ausgebildet sein. Als
Endwindungsbereich wird ein Bereich der Schraubenfeder bezeichnet, der 3
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Endwindungsbereich der Schraubenfeder auf.
Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: al) Aufbringen eines warm aushartenden Klebstoffs auf eine Klebeflache der
Aufnahme für den ersten Endwindungsbereich der Federunterlage. Die
Federunterlage weist eine Klebeflâche auf, an der die Federunterlage mit dem
Endwindungsbereich der Schraubenfeder verklebt wird. Die Klebefldche kann die
Form einer umlaufenden Vertiefung haben, in die der Endwindungsbereich einklebbar ist. Die Vertiefung kann einen etwa halbkreisfôrmigen Querschnitt aufweisen. Ergänzend oder alternativ kann in einem Schritt a2) der warm aushartende Klebstoff auf die Klebeflache des Endwindungsbereichs der
Schraubenfeder aufgebracht werden. In dem Schritt a1) und/oder a2) wird somit der warm aushartende Klebstoff auf die Flache(n) aufgebracht, die später geklebt werden sollen.
Der Klebstoff ist als ein oberhalb der Raumtemperatur aushartender Klebstoff ausgebildet. Der Klebstoff kann ein Ein- oder Mehr-Komponentenklebstoff, beispielsweise ein Zwei-Komponentenklebstoff, sein. Als Klebstoff eignen sich beispielsweise 1- oder 2-Komponenten-Reaktionsklebstoffe, z.B. Epoxidharz- oder
Polyurethan-Klebstoffe. Vorzugsweise härtet der Klebstoff oberhalb einer bestimmten
Temperatur (>50°C, >75°C oder >85°C) innerhalb weniger Sekunden vollständig aus.
In einem Schritt b) wird der erste Endwindungsbereich der Schraubenfeder mit der
Aufnahme für den ersten Endwindungsbereich der Federunterlage zusammengefügt, so dass sich der warm aushärtende Klebstoff zwischen der Klebefläche und des
Endwindungsbereichs befindet.
Es folgt in Schritt c) ein Erwärmen des ersten Endwindungsbereichs der
Schraubenfeder auf eine Zieltemperatur, um den Klebstoff, insbesondere indirekt, durch den erwärmten Endwindungsbereich ebenfalls zu erwärmen und somit 4
200165P00LU auszuhärten. Als indirektes Erwärmen wird ein mittelbares Erwärmen des Klebstoffs LU102983 bezeichnet, das nicht direkt durch die zum Erwärmen eingesetzte Energie, sondern über den Kontakt zu einem erwärmten, anderen Stoff, hier der Schraubenfeder, erfolgt. Das Erwärmen der Feder kann beispielsweise mittels Induktion oder mittels
Strahlung, beispielsweise Infrarotstrahlung, erfolgen, so dass es sich bei dem
Erwärmen um induktives Erwärmen oder Erwärmung durch Strahlung (nachfolgend kurz: Wärmebestrahlung) handelt.
Durch das induktive Erwärmen oder die Wärmebestrahlung wird der
Endwindungsbereich sehr effektiv und schnell erhitzt, so dass der Klebstoff durch
Wärmeübergang von der Schraubenfeder an der kompletten Kontaktfläche zwischen
Schraubenfeder und Klebstoff erhitzt wird. Die Wärme dringt somit genau an der
Stelle in den Klebstoff ein, an der die Klebewirkung benötigt wird. Ferner erfolgt das
Erwärmen des Klebstoffs großflächig und gleichmäßig, so dass der Klebstoff schnell vollständig aushärtet.
Das induktive Erwärmen hat gegenüber der Wärmebestrahlung einige Vorteile.
Zunächst werden durch Induktion sowohl die bedeckten als auch die unbedeckten
Teile des Endwindungsbereichs erwärmt. Somit wird der Endwindungsbereich schnell und gleichmäßig erwärmt.
Ferner hat das induktive Erwärmen gegenüber dem Erwärmen in einem Ofen viele
Vorteile. So sind die Induktionsspulen viel kleiner als ein Ofen, der die
Schraubenfeder samt Federunterlage und optional Gestell, dass Federunterlage und
Schraubenfeder in Position hält, aufnehmen kann. Ferner benötigen die
Induktionsspulen für das Erwärmen der Feder und damit für das Aushärten des
Klebstoffs weniger Energie als der Ofen und das Erwärmen der Feder geschieht deutlich schneller. Ebenso ist zu beachten, dass die Feder im Ofen nur als Ganzes erwärmt werden kann und nicht nur lokal an den Endwindungsbereichen wie mit der induktiven Erwärmung. Somit können Temperaturgrenzen für das Erwärmen der
Feder nicht so gut eingehalten werden, da die Wärme der Endwindungsbereiche durch das gleichmäßige Erwärmen nicht an andere Teile der Feder abgegeben werden kann. Ferner ist ein Ofen in Anschaffung und Unterhalt teurer als die
Induktionsspulen. 5
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Dem Fachmann erschließt es sich von selbst, dass die Schraubenfeder ein ferromagnetisches Material, beispielsweise Stahl, aufweisen muss, um mittels
Induktion erwärmt zu werden. Die gleichen Vorteile gelten für das Erwärmen mittels
Strahlung, wobei die Induktionsspulen durch eine Strahlungsquelle ersetzt werden.
Abschließend folgt optional in Schritt d) ein Halten der Zieltemperatur des
Endwindungsbereichs, bis der warm aushärtende Klebstoff ausgehärtet ist und die
Schraubenfeder auf der Federunterlage klebt. In einem weiteren optionalen Schritt e) kann die Schraubenfeder abgekühlt werden, wobei der Klebstoff nach dem, insbesondere vollständigen, Abkühlen der Schraubenfeder vollständig ausgehärtet ist. Die Schraubenfeder kühlt beispielsweise dann ab, wenn die Energiezufuhr zum
Erwärmen der Schraubenfeder (s. Schritt c)) abgeschaltet wird und die
Schraubenfeder der Umgebungstemperatur ausgesetzt ist.
Es kann ausreichend sein, wenn das Aushärten des Klebstoffs während des Haltens (Schritt d)) der Zieltemperatur nicht vollständig, sondern nur partiell erfolgt. Ebenso kann es ausreichend sein, auf das Halten der Zieltemperatur vollständig zu verzichten. Es kann möglich sein, auf das Halten zu verzichten, wenn eine eher hohe
Zieltemperatur verwendet wird. Ergänzend oder alternativ kann es möglich sein, auf das Halten zu verzichten, wenn die Umgebungsbedingungen ein langsames
Abkühlen der Schraubenfeder begünstigen, beispielsweise also bei einer hohen
Umgebungstemperatur der Schraubenfeder. Auch ohne weitere Energiezufuhr kann die Restwärme in der Schraubenfeder dann groß genug sein, um den Klebstoff bis zum vollständigen Abkühlen der Schraubenfeder vollständig auszuhärten. Das vollständige Aushärten des Klebstoffs bis zum vollständigen Abkühlen der
Schraubenfeder ist bevorzugt das Kriterium, um zu entscheiden, ob es notwendig ist,
Schritt d) auszuführen oder nicht.
Zumindest die Schritte b), c) und optional d) müssen in der angegebenen
Reihenfolge ausgeführt werden. Die Schritte a1) bzw. a2) werden typischerweise vor
Schritt b) erfolgen. Werden die Schritte a1) und a2) zusammen ausgeführt, ist die
Reihenfolge der Ausführung dieser beiden Schritte obsolet. 6
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Idee ist es somit, bevorzugt mittels induktivem Erwärmen der Schraubenfeder, das 10102983
Aushärten des Klebstoffs zu optimieren. Das Optimieren betrifft sowohl die Zeitdauer als auch den Energieeinsatz, der zum Aushärten benötigt wird. Somit wird eine schnellere und effizientere Serienfertigung bei geringerem Energieeinsatz ermöglicht.
Ebenso wird die Fertigung günstiger, da kein Ofen zum Erwärmen benötigt wird und es werden weniger Spanngestelle benötigt. Abschließend kann die Anlage kompakter ausgeführt werden.
In Ausführungsbeispielen erfolgt das Erwärmen in Schritt c) auf eine Zieltemperatur größer als 50°C, insbesondere größer als 75°C oder größer als 85°C. Bei einer
Temperatur des Klebstoffs ab 50°C stellt sich eine signifikante Beschleunigung des
Aushärtens von warm aushärtendem Klebstoff ein. Ab einer Temperatur von 85°C erfolgt ein homogeneres Aushärten, so dass das Aushärten nochmals schneller erfolgt. Je größer die Zieltemperatur der Schraubenfeder ist, desto schneller wird auch der Klebstoff in seiner vollständigen Dicke, ausgehend von dem Bereich, der mit der Schraubenfeder in Kontakt steht, erwärmt.
In Ausführungsbeispielen erfolgt das Erwärmen in Schritt c) auf eine Zieltemperatur kleiner als 200°C, insbesondere kleiner als 150°C oder kleiner als 130°C. Zwar härtet der Klebstoff bei größeren Temperaturen schneller aus, allerdings können sich bei zu hohen Temperaturen die Eigenschaften der Schraubenfeder verändern. So ist die
Schraubenfeder bereits fertig angelassen, d.h. auf eine vorgegebene Festigkeit eingestellt. Die geschieht bei Anlasstemperaturen von z.B. >320°C. Dies ist jedoch auch abhängig von dem verwendeten Material für die Schraubenfeder. Wird die
Schraubenfeder nochmals so stark erwärmt, dass sie ähnliche Temperaturen erreicht, ändert sich die eingestellte Festigkeit und die Schraubenfeder ist für die vorgesehene Verwendung nicht mehr einsetzbar.
Ferner ist die Schraubenfeder typischerweise kugelgestrahlt. Durch das
Kugelstrahlen werden Druckeigenspannungen in der Schraubenfeder erzeugt. Durch eine zu hohe Temperatur können diese abgebaut werden. Dies kann bei
Temperaturen ab ca. 200°C geschehen. 7
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Ebenso kann ein Federlack, mit dem die Schraubenfeder lackiert ist, bei einer LU102983
Temperatur ab ca. 160°C bis 180°C beschadigt werden.
Es ist somit beispielsweise vorteilhaft, die Zieltemperatur in einem Bereich zwischen 50°C und 200°C, insbesondere zwischen 75°C und 150°C, zwischen 75°C und 130°C, zwischen 85°C und 150°C oder zwischen 85°C und 130°C zu wählen.
In weiteren Ausführungsbeispielen werden die Schraubenfeder und die
Federunterlage in Schritt b) ergänzend in einer vorbestimmten relativen Orientierung zueinander positioniert und diese Position wird bis zum Aushärten des Klebstoffs in
Schritt ¢) und optional in Schritt d), sofern dieser ausgeführt wird, gehalten. Hierzu können die Schraubenfeder und die Federunterlage in ein Positionierwerkzeug eingelegt, insbesondere eingespannt werden.
In Ausführungsbeispielen kann die Schraubenfeder in Schritt c) und optional in
Schritt d), sofern dieser ausgeführt wird, mit einer Kraft auf die Federunterlage wirken, die der Gewichtskraft der Schraubenfeder oder der Summe der Gewichtskraft der Schraubenfeder und optional einem Positionierwerkzeug zum Einstellen der relativen Orientierung entspricht. Das Gewicht des Positionierwerkzeugs wirkt beispielsweise dann ebenfalls auf die Federunterlage und somit den zwischen
Federunterlage und Schraubenfeder angeordneten Klebstoff, wenn das
Positionierwerkzeug fest mit der Schraubenfeder verbunden ist, die Federunterlage in dem Positionierwerkzeug jedoch beweglich in Richtung der Schraubenfeder, beispielsweise in einer Führung, angeordnet ist. Anders ausgedrückt reicht in diesem
Fall die Schwerkraft aus, damit der Klebstoff die Schraubenfeder und die
Federunterlage zuverlassig verbindet.
Alternativ kann die Schraubenfeder in Schritt ¢) und optional in Schritt d), sofern dieser ausgeführt wird, mit einer Kraft auf die Federunterlage gespannt werden, die größer ist als die Gewichtskraft der Schraubenfeder und optional dem
Positionierwerkzeug zum Einstellen der relativen Orientierung. In diesem Fall kann das Positionierwerkzeug ausgebildet sein, Schraubenfeder und Federunterlage zu verspannen und eine definierte Kraft auszuüben. 8
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Das heißt, während des Erwärm- und Aushärtevorgangs kann die Feder im LU102983
Wesentlichen drucklos oder mit einer Vorspannkraft beaufschlagt sein. Mit im
Wesentlichen drucklos soll insbesondere mit umfasst sein, dass die Feder aufgrund ihres Eigengewichts und gegebenenfalls des Eigengewichts eines
Positionierwerkzeugs, mit dem die Feder für die Zeit des Aushartens des Klebstoffs gegenüber der Federaufnahme ausgerichtet wird, an die Federaufnahme angedrückt wird.
In weiteren Ausführungsbeispielen wird vor dem Schritt b) bzw. wenn der Schritt a1) ausgeführt wird vor dem Schritt a1) die Federunterlage aktiviert werden. Ergänzend oder alternativ kann vor dem Schritt b) oder wenn der Schritt a2) ausgeführt wird vor dem Schritt a2) die Schraubenfeder aktiviert werden. Durch das Aktivieren der
Federunterlage wird die Adhäsion/Haftung zwischen Klebstoff und Federunterlage bzw. Federbeschichtung verbessert. Insbesondere kann die mit dem Klebstoff in
Kontakt zu bringende Oberfläche der Federunterlage aktiviert werden. So kann die
Oberfläche in der umlaufenden Vertiefung der Federunterlage aktiviert werden, in die die Federwindung der Feder eingeklebt wird. Alternativ oder zusätzlich kann auch die
Oberflache der Federwindung aktiviert werden, um eine bessere Haftung des
Klebstoffes auf der Oberflache der Federwindung zu erzielen. Die Aktivierung der
Federunterlage kann vor dem Aufbringen des Klebstoffs auf die Federunterlage bzw. die Schraubenfeder erfolgen. Bei der Aktivierung kann es sich beispielsweise um eine chemische Aktivierung, eine Aktivierung durch Plasmabehandlung oder eine
Aktivierung durch Laserbehandlung oder eine beliebige Kombination hieraus handeln.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen weist der Klebstoff eine Schichtdicke zwischen Schraubenfeder und Federunterlagen von mindestens 0,1 mm, insbesondere von mindestens 0,5 mm auf. Ferner kann der Klebstoff eine
Schichtdicke zwischen Schraubenfeder und Federunterlagen von maximal 3,0 mm, insbesondere von maximal 1,5 mm oder maximal 1 mm aufweisen. Bevorzugt ist die
Klebstoffschicht in einer Mindestdicke ausgeführt, die es ermöglicht, dass der vollständig ausgehärtete Klebstoff (und somit folglich auch der nicht ausgehärtete
Klebstoff) etwaige Verschiebungen bis zu einem vorgegebenen Grad mitgeht und
Spalte überbrücken kann. D.h., dass der Klebstoff zu einem gewissen Grad elastisch 9
200165P00LU sein sollte. Zu Dicke Schichten sind jedoch nicht vorteilhaft, da der Klebstoff dann LU102983 nicht aushärtet bzw. nicht mit den gewünschten Materialeigenschaften aushärtet.
Beispielsweise kann die Federunterlage, insbesondere dessen Klebeflache,
Abstandshalter zur Sicherstellung der Mindestklebstoffdicke enthalten. Die
Abstandshalter können als Teil der Federunterlage integral mit dieser gefertigt sein.
So können die Abstandshalter beispielsweise als Noppen ausgebildet sein, die sich auf der Klebeflache befinden. Beispielsweise wird die Federunterlage in einem
Spritzgussverfahren hergestellt, so dass die Noppen Teil der Spritzform sind und mit gespritzt werden. Ebenfalls ist es möglich, dass die Abstandshalter in dem Klebstoff integriert sind. So kann der Klebstoff beispielsweise kleine Festkérperkugeln als
Abstandshalter enthalten.
In Ausführungsbeispielen sind der Klebstoff (d.h. Art des Klebstoffs, Schichtdicke des
Klebstoffs, etc.) und die Zieltemperatur derart ausgewählt und aufeinander abgestimmt, dass das Halten der Zieltemperatur in Schritt d) für eine Haltezeit von maximal 30 Sekunden, bevorzugt maximal 20 Sekunden oder maximal 10 Sekunden notwendig ist, um den Klebstoff, zumindest ausreichend, auszuhärten. So erfordern unterschiedliche Klebstoffe verschiedene Zieltemperaturen, um optimal auszuhärten.
Die Zieltemperatur ist daher in Abhängigkeit des verwendeten Klebstoffs, insbesondere der Art des Klebstoffs und der Schichtdicke des Klebstoffs, so zu wählen, dass die genannte Aushärtezeit eingehalten wird.
Als Halten bzw. Haltezeit wird die Phase bzw. die Zeit verstanden, in der Energie zugeführt wird, um die Schraubenfeder etwa konstant auf der Zieltemperatur zu halten. Es ist jedoch nicht das Ziel, dass sich die Feder weiter erwärmt. Nach Ablauf der Haltezeit wird die Energiezufuhr abgeschaltet. Dadurch kühlt die Schraubenfeder langsam ab.
Der Klebstoff ist dann ausreichend ausgehärtet, wenn der Klebstoff bis zum vollständigen Abkühlen der Schraubenfeder vollständig ausgehärtet ist. Hierbei ist zu beachten, dass der Klebstoff auch unterhalb der Zieltemperatur noch weiter aushärtet, bis er eine Mindesttemperaturschwelle unterschreitet. Es ist demnach nicht unbedingt notwendig, dass der Klebstoff innerhalb der Haltezeit bereits 10
200165P00LU vollständig ausgehärtet ist. Insoweit reicht das ausreichende Aushärten in dieser LU102983
Phase aus. Da die Abkühlzeit jedoch beispielsweise auch von der
Umgebungstemperatur abhängig ist und auch das Aushärteverhalten des Klebstoffs nicht vollständig vorherzusagen ist, sollte bei der Einbeziehung der Abkühlzeit in den
Aushärteprozess des Klebstoffs bevorzugt ein großzügiger Puffer vorgesehen werden. In anderen Worten sollte die Haltezeit so gewählt werden, dass der Klebstoff bereits deutlich oberhalb der Mindesttemperaturschwelle vollständig ausgehartet ist.
Weitere Ausführungsbeispiele zeigen, dass der Klebstoff derart ausgewählt ist, dass dieser eine größere Bruchdehnung aufweist als die Federbeschichtung und die
Federunterlage. Somit weist der Klebstoff eine gewisse Flexibilität auf und stellt keine
Sollbruchstelle zwischen Federunterlage und Schraubenfeder dar.
In weiteren Ausführungsbeispielen weist der Klebstoff im vollständig ausgehärteten
Zustand eine geringere Harte auf, als die Federbeschichtung. Dies ist vorteilhaft, da der Klebstoff im Belastungsfall einen Teil der auf die Anordnung aus Schraubenfeder und Federunterlage wirkenden Energie absorbiert. Die Belastung für Schraubenfeder und Federunterlage wird somit verringert. Insbesondere wird die Belastung in der
Grenzschicht zwischen Federunterlage und Schraubenfeder durch den flexiblen
Klebstoff reduziert. Somit werden auch Scherkräfte reduziert, die den Verschleiß verringern. Bei sehr hohen Belastungen verhindert der weiche Klebstoff ferner, dass die Beschichtung der Schraubenfeder beschadigt wird.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend
Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1:eine schematische perspektivische Seitenansicht einer Schraubenfeder auf einer Federunterlage;
Fig. 2:eine schematische Detailansicht eines Endwindungsbereichs der
Schraubenfeder aus Fig. 1, der auf die Federunterlage aufgeklebt ist.
Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass 11
200165P00LU identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte und/oder LU102983
Strukturen in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte
Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.
Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Seitenansicht einer Schraubenfeder 12 auf einer Federunterlage 14. Die Federunterlage 14 ist geschlitzt ausgefthrt. Der
Endwindungsbereich der Schraubenfeder 12 liegt in einer umlaufenden Vertiefung der Federunterlage 14.
Fig. 2 zeigt eine Detailansicht des Endwindungsbereichs bzw. einen Querschnitt durch den Endwindungsbereich der Schraubenfeder 12 aus Fig. 1. Hier ist der
Klebstoff 16 zu erkennen, der zwischen den Klebebereichen der Schraubenfeder 12 und der Federunterlage 14 angeordnet ist
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer
Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im
Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine
Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und
Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden
Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der
Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei. 12
200165P00LU
Bezugszeichenliste: LU102983 12 Schraubenfeder 14 Federunterlage 16 Klebstoff 13
Claims (17)
1. Verfahren zum Kleben einer beschichteten Schraubenfeder (12) für ein Fahrzeug auf eine Federunterlage (14), wobei die Schraubenfeder (12) einen Endwindungsbereich aufweist und wobei die Federunterlage (14) eine Aufnahme für den Endwindungsbereich der Schraubenfeder (12) aufweist, mit folgenden Schritten: a1) Aufbringen eines warm aushärtenden Klebstoffs auf eine Klebefläche der Aufnahme für den ersten Endwindungsbereich der Federunterlage; und/oder a2) Aufbringen des warm aushärtenden Klebstoffs auf eine Klebefläche des Endwindungsbereichs der Schraubenfeder; b) Zusammenfügen des ersten Endwindungsbereichs der Schraubenfeder (12) mit der Aufnahme für den ersten Endwindungsbereich der Federunterlage, so dass sich der warm aushärtende Klebstoff (16) zwischen der Klebefläche und dem Endwindungsbereich befindet; c) Erwärmen des ersten Endwindungsbereichs der Schraubenfeder (12) auf eine Zieltemperatur, um den Klebstoff (16) indirekt durch den erwärmten Endwindungsbereich ebenfalls zu erwärmen und somit auszuhärten; wobei die Schritte b) und c) in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Erwärmen in Schritt c) mittels Induktion erfolgt.
3. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, 14
200165P00LU wobei die Schraubenfeder (12) ein ferromagnetisches Material aufweist oder 10102983 daraus besteht.
4. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Erwärmen in Schritt c) auf eine Zieltemperatur größer als 50°C, insbesondere größer als 75°C oder größer als 85°C erfolgt.
5. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Erwärmen in Schritt c) auf eine Zieltemperatur kleiner als 200°C, insbesondere kleiner als 150°C oder kleiner als 130°C erfolgt.
6. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei Schraubenfeder (12) und Federunterlage (14) in Schritt b) ergänzend in einer vorbestimmten relativen Orientierung zueinander positioniert werden und diese Position bis zum Aushärten des Klebstoffs in Schritt c) gehalten wird.
7. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei Schraubenfeder (12) in Schritt c) mit einer Kraft auf die Federunterlage (14) wirkt, die der Gewichtskraft der Schraubenfeder (12) oder der Summe der Gewichtskraft der Schraubenfeder (12) und optional einem Positionierwerkzeug zum Einstellen der relativen Orientierung gemäß Anspruch 6 entspricht.
8. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, 15
200165P00LU wobei Schraubenfeder (12) in Schritt c) mit einer Kraft auf die Federunterlage 10102983 (14) gespannt wird, die größer ist als die Gewichtskraft der Schraubenfeder (12) und optional einem Positionierwerkzeug zum Einstellen der relativen Orientierung gemäß Anspruch 6.
9. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei vor dem Schritt b), bzw. wenn der Schritt a1) ausgeführt wird vor dem Schritt a1), die Federunterlage (14) aktiviert wird.
10. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei vor dem Schritt b), bzw. wenn der Schritt a2) ausgeführt wird vor dem Schritt a2), die Schraubenfeder (12) aktiviert wird.
11. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Klebstoff (16) eine Schichtdicke zwischen Schraubenfeder (12) und Federunterlagen von mindestens 0,1 mm, insbesondere von mindestens 0,5 mm aufweist.
12. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Klebstoff (16) eine Schichtdicke zwischen Schraubenfeder (12) und Federunterlagen von maximal 3,0 mm, insbesondere von maximal 1,5 mm oder maximal 1 mm aufweist.
13. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, 16
200165P00LU wobei nach Schritt c) der Schritt LU102983 d) Halten der Zieltemperatur des Endwindungsbereichs, bis der warm aushärtende Klebstoff (16), insbesondere ausreichend, ausgehärtet ist und die Schraubenfeder (12) an der Federunterlage (14) klebt ausgeführt wird.
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei der Klebstoff (16) und die Zieltemperatur derart ausgewählt und aufeinander abgestimmt sind, dass das Halten der Zieltemperatur in Schritt d) für maximal 30 Sekunden, bevorzugt maximal 20 Sekunden oder maximal 10 Sekunden notwendig ist, um den Klebstoff (16) auszuhärten.
15. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Klebstoff (16) derart ausgewählt ist, dass dieser eine größere Bruchdehnung aufweist als die Federbeschichtung und die Federunterlage.
16. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Klebstoff im vollständig ausgehärteten Zustand eine geringere Harte aufweist, als die Federbeschichtung.
17. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei nach Schritt c) oder sofern ausgeführt nach Schritt d) der Schritt 17
200165P00LU e) Abkühlen der Schraubenfeder, wobei der Klebstoff nach dem LU102983 Abkühlen der Schraubenfeder vollständig ausgehartet ist ausgeführt wird.
18
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| LU102983A LU102983B1 (de) | 2022-07-26 | 2022-07-26 | Verfahren zum Kleben einer Schraubenfeder auf eine Federunterlage |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| LU102983A LU102983B1 (de) | 2022-07-26 | 2022-07-26 | Verfahren zum Kleben einer Schraubenfeder auf eine Federunterlage |
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|---|---|
| LU102983B1 true LU102983B1 (de) | 2024-01-26 |
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ID=89621374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| LU102983A LU102983B1 (de) | 2022-07-26 | 2022-07-26 | Verfahren zum Kleben einer Schraubenfeder auf eine Federunterlage |
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