Automobilbau

Mehr Freiraum für konstruktive Optimierungen

Die Wellenfedern und Sicherungsringe des US-amerikanischen Herstellers Smalley, vertrieben von TFC, kommen in den Baugruppen von Getrieben und Kupplungen zum Einsatz.

Einsatz einer Crest-to-Crest-Wellenfeder im Inneren eines Gandini-Kolbens beziehungsweise -Ventils (links) und eine Anwendung von Spirolox-Sicherungsringen zur Vorspannung von Wälzlagern (rechts). © TFC/Smalley

Sie setzen Wälzlager unter Vorspannung, fixieren Zahnräder und Wellen, kontern Drehgelenke und vieles andere mehr: Im Automobilbau decken die Flachdraht-Wellenfedern und Spirolox-Sicherungsringe des Multi-Tier-Zulieferers Smalley im Portfolio von TFC inzwischen eine Bandbreite an Anwendungen ab. Gerade bei den Produktentwicklern und Konstrukteuren der Branche werden sie eingesetzt: Beide Produkte machen den Weg frei für konstruktive Vereinfachungen und die Reduzierung von Bauräumen; sie bieten den Automotive-Konstrukteuren daher Optimierungspotenzial in zwei entscheidenden Disziplinen.

Die Flachdraht-Wellenfedern von Smalley/TFC benötigen bei gleichem Federweg und gleicher Belastbarkeit bis zu 50 Prozent weniger axialen Bauraum als konventionelle Runddrahtfedern. © TFC/Smalley

Nur der halbe Platz
Die Flachdraht-Wellenfedern von Smalley – insbesondere jene der Crest-to-Crest-Serien – benötigen bei gleichem Federweg und gleicher Belastbarkeit bis zu 50 Prozent weniger axialen Bauraum als konventionelle Runddrahtfedern. Das verdanken sie ihrer speziellen Geometrie, die auch die Realisierung moderner Leichtbau-Konstruktionen unterstützt. Wo schließlich weniger Bauraum benötigt wird, sinken auch der Materialaufwand und das Gewicht der Gesamtkonstruktion.

Drehgelenk-Konstruktion: Bei einem neuen Klappspiegel wurde eine kundenspezifisch ausgelegte Crest-to-Crest-Feder direkt in das Design des Spiegels integriert. Mit ihrer Federkraft kontert sie den schwenkbaren Spiegelkopf gegen den feststehenden Stutzen am Fahrzeug. © TFC/Smalley

Ein Beispiel dafür ist die Konstruktion eines neuen Drehgelenks für einen Pkw-Außenspiegel. Hier wurde eine kundenspezifisch ausgelegte Crest-to-Crest-Feder direkt in das Design des Spiegels integriert. Mit ihrer Federkraft kontert sie den schwenkbaren Spiegelkopf gegen den feststehenden Stutzen am Fahrzeug. Sie sichert also den festen Halt des Spiegels, erlaubt aber zugleich auch dessen manuelles Drehen über den Flansch.

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Technisch anspruchsvoller, funktionell aber verwandt, ist der Einsatz der Crest-to-Crest-Wellenfedern im Inneren von Gandini-Kolben oder -Ventilen. Die Flachdraht-Wellenfeder übernimmt hier über eine voreingestellte Federkraft die Regulation der ausgegebenen Ölmenge. Sie dient dabei als innovativer Ersatz für herkömmliche Druckfedern und bietet einen definierten Widerstand auf kleinem Raum. Die Gesamtbaugröße des Ventils lässt sich dadurch reduzieren. Weitere Bauteile-Beispiele für den Einsatz dieser Wellenfedern sind Druckventile (Ventilkolben-Einstellung), Steckverbinder (Schnappverbindung) oder Schalthebel (mechanischer Gegendruck) und schwimmende Konstruktionen (Getriebebau).

Die Flachdraht-Wellenfedern von Smalley beziehungsweise TFC werden im No-Tooling-Cost- oder Circulair-Grain-Verfahren gefertigt. Um einen nahezu perfekten Kreis zu erhalten, wird bei dieser speziellen Kantenwindungstechnik ein vorgehärteter, gewalzter Flachdraht über eine hohe Kante gewunden. Da die Technologieexperten von Smalley diese Methode ständig weiter optimieren, können damit inzwischen auch Federn mit winzigen Durchmessern gefertigt werden. Aktuell stehen die Crest-to-Crest-Wellenfedern daher in vielen Größen sowohl in metrischen wie auch Inch-Maßen zur Verfügung: Als Standardteile mit minimalen Durchmessern von nur fünf Millimeter und als Sonderlösung mit nur noch vier Millimeter Durchmesser. Davon profitieren all jene Automotive-Konstrukteure, die besonders kleine und kompakte Baugruppen mit Vorspannungs- oder Rückstellungsfunktionen realisieren müssen – zum Beispiel Schaltknöpfe.

Wenn jedes Zehntel zählt
Die No-Tooling-Cost- oder Circular-Grain-Technik nutzt Smalley auch für die Herstellung seiner Sicherungsringe der Spirolox-Baureihe, die ebenfalls in vielen Komponenten des Automobilbaus eingesetzt werden. Diese Ringe bestehen aus gewalzten Edelstahl-, Federstahl-, Titan- oder Sonderlegierungs-Werkstoffen und bieten den Konstrukteuren – im Vergleich zu anderen Sicherungsringen nach DIN 471/472 – einen wesentlichen Vorteil: Sie haben keine Nasen, Ösen oder Bohrungen und auch keinen Spalt. Sie schließen also rundum bündig ab und eignen sich daher für die Realisierung raumoptimierter Konstruktionen.

Einsatz eines Spirolox-Sicherungsrings in einer Rutschkupplung. © TFC/Smalley

Innerhalb des Automotive-Sektors gehören der Getriebe- und Kupplungsbau zu den großen Einsatzgebieten der Spirolox-Sicherungsringe. Hierfür gibt es inzwischen eine Vielzahl von Beispielen. So dienen sie etwa der Vorspannung von Wälzlagern, zur Lagerfixierung auf Wellen oder als Sicherungselemente in Zahnrad-Baugruppen oder Rutschkupplungen. Bei der Sicherung von Antriebswellen eignen sich die ösenfreien Spirolox-Ringe – je nach Typ und Variante – serienmäßig für Drehzahlen von bis zu 8.000 Umdrehungen pro Minute. Damit decken der US-Hersteller und sein deutscher Vertriebspartner TFC ein großes Anwendungsspektrum ab. Sollte dies aber mal nicht ausreichen, so erweist sich die No-Tooling-Cost- oder Circular-Grain-Methode als hinreichend flexibel für die rasche Umsetzung konstruktiver Anpassungen und oder gar komplette Neuentwicklungen.

TFC liefert die Spirolox-Sicherungsringe von Smalley ab Lager in 6.000 verschiedenen Ausführungen mit Durchmessern von sechs bis 400 Millimeter sowohl als Schnapp-, Hoopster- und Flachdraht-Wellenringe als auch mit Mehrfach-Windungen. Alle Typen lassen sich mit marktüblichen Schraubendrehern setzen und entfernen – das vereinfacht die Montage- und Instandhaltungsarbeiten. as

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