DE102009019856A1

DE102009019856A1 - Tellerfederanordnung

Info

Publication number: DE102009019856A1
Application number: DE200910019856
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. Buchhagen
Original assignee: Christian Bauer GmbH and Co KG
Current assignee: Christian Bauer GmbH and Co KG
Priority date: 2009-05-06
Filing date: 2009-05-06
Publication date: 2010-11-11

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tellerfederanordnung (1) mit zumindest zwei geschichteten Tellerfedern (2, 2'), die zusammen einen Tellerfederpakt bilden, wobei zwischen den zumindest zwei geschichteten Tellerfedern (2, 2') eine elastische Zwischenschicht (3) angeordnet ist, die eine Relativbewegung der beiden durch die Zwischenschicht getrlicht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tellerfederanordnung.
Tellerfedern bieten Bauart bedingt große Federkräfte bei vergleichsweise kleinem Federdurchmesser. Für diverse technische Anwendungen sind aber noch größere Kräfte notwendig.
Eine Kraftsteigerung von Federn kann allgemein durch paralleles Koppeln erreicht werden. Bei Tellerfedern wird dies durch paralleles Schichten zu Federpaketen ausgeführt (siehe 1). Problematisch sind Federpakete bezüglich der Reibungseffekte, die – je nach Oberfläche und Anzahl der Tellerfedern im Paket – zu sehr großen Kraftunterschieden zwischen Be- und Entlastung führen (mechanische Hysterese). Die Hysterese ist bei nahezu allen technischen Federanwendungen ein aus vielfachen Gründen unerwünschter Effekt. Die Reibung kann durch Einstellen der Oberflächen und Schmierung vermindert werden, jedoch ist deren Wirkung limitiert und durch Abnutzung auch auf eine begrenzte Anzahl von Einfederungen begrenzt. Eine Analyse der diesem Reibungseffekt zugrunde liegenden Ursachen zeigt, dass es sich hier um – im Vergleich zu den Federabmessungen – sehr kurze radiale Relativbewegungen der in Berührung stehenden Federoberflächen bei moderaten Flächenpressungen handelt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Tellerfederanordnung anzugeben, die insbesondere reduzierte Hystereseeffekte aufweist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Relativbewegung zwischen zwei Tellerfedern einer erfindungsgemäßen Tellerfederanordnung nun nicht wie bisher durch Gleiten zu überwinden, sondern diese durch elastische Scherung zumindest einer Zwischenschicht aufzunehmen. Die Beschaffenheit der Zwischenschicht ist dabei so zu wählen, dass sie alle Bewegungen und Drücke elastisch aufnehmen kann, ohne dass sie sich relativ zur Oberfläche der Tellerfedern bewegen muss. Dies wird im Allgemeinen dadurch erreicht, dass der Schermodul des für die Zwischenschicht verwendeten Materials sehr viel kleiner als der Elastizitätsmodul der Tellerfedern gewählt wird. Festigkeit der Zwischenschicht, Schichtdicke und Flächenbedeckung sind dem Anwendungsfall anzupassen. Die Zwischenschicht(en) kann/können sowohl als separate Lage wie auch ein- oder beidseitig fest mit der jeweiligen Tellerfeder verbunden ausgeführt werden, ist/sind aber auch als Beschichtung der Tellerfeder ausführbar. Die parallel geschichteten Tellerfedern sind somit reibungsfrei elastisch gekoppelt.
Die Wahl der elastischen Moduli des Materials der Zwischenschicht und deren Abmessungen hat eine Rückwirkung auf das Federverhalten des Pakets.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
1 Tellerfederanordnung nach dem Stand der Technik,
2 eine erfindungsgemäße Tellerfederanordnung.
Entsprechend den 1 und 2, weist eine erfindungemäße Tellerfederanordnung 1, mehrere zu einem Tellerfederpaket geschichtete Tellerfedern 2, 2', 2'' auf.
Erfindungsgemäß ist nun bei der Tellerfederanordnung 1 nach 2 zwischen den einzelnen Tellerfedern 2, 2', 2'' jeweils Zwischenschicht 3, 3' vorgesehen, die eine Relativbewegung zwischen zwei benachbarten Tellerfedern 2, 2' der erfindungsgemäßen Tellerfederanordnung 1 nicht wie bisher durch Gleiten überwindet, sondern diese durch elastische Scherung der Zwischenschicht 3, 3' aufnimmt. Die Beschaffenheit der Zwischenschicht 3, 3' ist dabei so zu wählen, dass sie alle Bewegungen und Drücke elastisch aufnehmen kann, ohne dass sie sich relativ zur Oberfläche der Tellerfedern 2, 2', 2'' bewegen muss. Hierbei kann beispielsweise ein auf Kautschuk basierendes Elastomer verwendet werden. Dies wird im Allgemeinen dadurch erreicht, dass der Schermodul des für die Zwischenschicht 3, 3' verwendeten Materials sehr viel kleiner als der Elastizitätsmodul der Tellerfedern 2, 2', 2'' gewählt wird. Festigkeit der Zwischenschicht 3, 3', Schichtdicke und Flächenbedeckung sind dem Anwendungsfall anzupassen. Die Zwischenschicht(en) 3, 3' kann/können sowohl als separate Lage wie auch ein- oder beidseitig fest mit der jeweiligen Tellerfeder 2, 2', 2'' verbunden ausgeführt werden, ist/sind aber auch als Beschichtung der Tellerfeder 2, 2', 2'' ausführbar.

Claims

Tellerfederanordnung (1) mit zumindest zwei geschichteten Tellerfedern (2, 2'), die zusammen ein Tellerfederpakt bilden, wobei zwischen den zumindest zwei geschichteten Tellerfedern (2, 2') eine elastische Zwischenschicht (3) angeordnet ist, die eine Relativbewegung der beiden durch die Zwischenschicht getrennten Tellerfedern (2, 2') mittels Scherung ermöglicht.
Tellerfederanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schermodul des für die Zwischenschicht (3, 3') verwendeten Materials kleiner ist als der Elastizitätsmodul der Tellerfedern (2, 2', 2'').
Tellerfederanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, – dass die Zwischenschicht(en) (3, 3') als separate Lage wie auch ein- oder beidseitig fest mit der jeweiligen Tellerfeder (2, 2', 2'') verbunden ist/sind, oder – dass die Zwischenschichten (3, 3') eine Beschichtung der Tellerfeder (2, 2', 2'') ist.
Tellerfederanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das für die Zwischenschicht (3, 3') verwendete Material ein auf Kautschuk basierendes Elastomer aufweist oder ist.