DE1037772B - Ring-Tellerfeder mit Radialschlitzen und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ring-Tellerfeder mit durch radial gerichtete Schlitze begrenzten Ringsektoren und auf ein Verfahren zur Herstellung dieser Feder.

Es ist bekannt, daß derartige Ring-Tellerfedern in S ihrer Axialrichtung elastisch nachgeben. Die Größe der in Axialrichtung erfolgenden, elastischen Verformungen derartiger Federn hängt bei sonst gleichbleibenden Verhältnissen von der Länge der Schlitze ab. Die bekannten Federn dieser Art sind nur für kleine elastische Verformungen oder nur für kleine Kräfte geeignet, wobei die Länge der Radialschlitze eine wichtige Rolle spielt. Macht man die Schlitze lang, um die mögliche Verformung zu vergrößern, so sind die zulässigen Kräfte sehr klein. Dies ist eine i$ Folge des Umstandes, daß bei diesen bekannten Federn die einzelnen Ringsektoren des Tellers dann nur in einem sehr schwachen Materialquerschnitt miteinander zusammenhängen, und zwar in dem kreisringförmigen Teil des Tellers, der nicht von den Schlitzen durchsetzt ist. Bei größeren Beanspruchungen wird dieser Materialquerschnitt entweder sofort oder infolge rascher Ermüdung des Materials überbeansprucht, so daß die Feder bricht. Es sind auch Tellerfedern mit schwach gewellter Oberfläche bekannt, die keine Schlitze aufweisen, wobei die Wellenkämme in Radialrichtung verlaufen. Diese Federteller weisen keine Spalten auf und sind nicht sehr elastisch. Außerdem ist für die Herstellung jedes Tellers, der eine bestimmte Federkonstante haben soll, ein eigenes Preßwerkzeug erforderlich. Es sind ferner Unterlegscheiben für Schraubenmuttern od. dgl. bekannt, welche halbwellenförmige Ausbuchtungen aufweisen, die längs des ganzen Wellenkammes auigeschnitten sind, um eine Überlappung der Sektoren herbeizuführen. Die Kanten der überlappenden Sektoren sind dazu bestimmt, sich beim Anziehen einer Schraubenmutter in deren Oberfläche hineinzudrücken, um ein Lösen der Mutter zu verhindern. Als Tellerfedern sind diese Unterlegscheiben nicht brauchbar.

Die Erfindung behebt die Nachteile der bekannten Tellerfedern dadurch, daß bei der Tellerfeder nach der Erfindung die Ringsektoren durch radial gerichtete!, auf der hohlen Seite des Tellers befindliche Falten miteinander verbunden sind. Die elastisch nachgebenden Falten weisen eine relativ große Materialmenge auf und können ohne zu ermüden viel größere Kräfte aufnehmen als die schwachen Materialquerschnitte¹ der bekannten Federn, wobei viel größere elastische Verformungen erzielt werden können. Besonders zweckmäßig, insbesondere für die später näher erläuterte Herstellung der Federn, ist es, wenn jede Falte zusammen mit dem zugehörigen Schlitz in bezug auf eine durch die Federachse gehende Radialebene sym-Ring-Tellerfeder mit Radialschlitzen
und Verfahren zu ihrer Herstellung

Anmelder:

International Engineering General

Research and Licensing Company,

Wilmington, Del. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlm-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg, München 27,

Pienzenauerstr. 2, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 12. Mai 1955

Jovan Utvitch, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

metrisch ist. Dabei kann ein Teil der Falte an ihrem Rücken gegebenenfalls abgeflacht sein, um die Federkonstante zu beeinflussen.. Ein weiteres Mittel zur Beeinflussung der Federkonstanten besteht darin, am Innenumfange der Sektoren und der Seitenwände der Falten Aussparungen vorzusehen.

Um bei den bekannten Tellerfedern die Schlitze zu erzeugen, hat man kostspielige und bruchanfällige Schneidwerkzeuge in den zum Formen der Teller dienenden Pressen angewendet bzw. bei der gegebenen Ausbildung dieser Teller anwenden müssen. Auch dieser Nachteil wird durch die Erfindung behoben, welche auch ein vorzugsweise für die Herstellung der erfindungsgemäßen Tellerfedern anzuwendendes Verfahren betrifft.

Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß ein Metallband gefaltet, an seinen Enden zu einem rohrförmigen Ring verschweißt und in zwei Stufen zu einem mindestens angenähert kegelförmigen Teller gepreßt wird und daß anschließend die Schlitze durch Fräsen, Drehen od. dgl. des Tellers an seinem Innen- und/oder Außenumfange hergestellt werden. Der im zweistufigen Preßvorgang hergestellte Teller wird also mit äußerst kräftigen Fräs- oder Drehwerkzeugen zur fertigen Tellerfeder bearbeitet, wobei durch Wegfräsen oder -drehen von mehr oder weniger Material die Länge der Schlitze und damit die Federkonstante in weiten Grenzen nach Belieben verändert werden

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kann. Man kann also Teller gleicher Art für die Her- Die Falten 3, die unter sich gleich sind sowie in

stellung von Tellerfedern sehr verschiedener Feder- gleichem Winkelabstand voneinander stehen und die

konstanten benutzen, so daß sich die Bereitstel- sich in den Beispielen der Fig. 1 und 2 von dem

lung entsprechend zahlreicher, teuerer Preßwerkzeuge Innenumfang um eine bestimmte Strecke zum Außenerübrigt. 5 umfang der Scheibe hin erstrecken, können sich auch

An Hand der Zeichnungen werden Ausführungs- von dem Außenumfang aus um eine bestimmte Strecke

beispiele der Erfindung beschrieben. In der Zeich- zum Innenumfang hin erstrecken, wobei dann die den

nung ist einzelnen Falten zugeordneten und auf den gleichen

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil einer erfin- Radien liegenden Schlitze 7 sich von diesem Innendungsgemäßen Tellerfeder, io umfang bis in die Nähe der Außenenden der Falten

Fig. 2 ein Schnitt nach Linie II-II von Fig. 1; erstrecken.

Fig. 3 und 4 sind den Fig. 1 und 2 entsprechende Bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausfüh-

Darstellungen einer anderen Ausführungsform; rungsbeispiel gehen die Falten 3, die unter sich gleich,

Fig. 5 und 6 zeigen zwei mögliche Varianten des radial gerichtet und in gleichem Abstand voneinander

Querschnittes einer Falte; 15 angeordnet sind, in gleichem Abstand vom Außen-

Fig. 7 ist ein Schnitt einer Einzelheit bei einer umfang der Scheibe aus und erstrecken sich bis zu

Variante; einem für alle Falten gleichen Abstand von deren

Fig. 8 ist eine Stirnansicht eines mit der gewünsch- Innenumfang. Die Schlitze 7 gehen auf den gleichen

ten Zahl von Falten versehenen Metallbandes, das zur Radien, auf denen die öffnungen der Falten liegen,

Herstellung der erfindungsgemäßen Feder dient; 20 von dem Innenumfang und dem Außenumfang aus und

Fig. 9 ist eine Stirnansicht des gleichen gefältelten enden in der Nähe der zugehörenden Enden der be-

Metallbandes, nachdem seine Enden miteinander ver- treffenden Falten.

schweißt sind, um einen rohrförmigen, gefältelten Der Querschnitt der Falten 3 wird entsprechend

Ring zu bilden; den Herstellungsverhältnissen und den Verwendungs-

Fig. 10 und 11 zeigen schematisch das Verfahren, 25 zwecken gewählt. Der Querschnitt kann die in den

gemäß dem ein rohrförmiger gefältelter Ring zu Fig. 5 und 6 dargestellten Formen annehmen. In bei-

einem kegelförmigen Ring umgestaltet wird; den Fällen ist die Falte in bezug auf eine Radialebene

Fig. 12 zeigt im Schnitt einen Teil des Gesenkes, symmetrisch, wobei im Falle von Fig. 6 ein abgemit dessen Hilfe der gefältelte, kegelförmige Ring flachter Rückenteil dargestellt ist. Die Wahl verschiedem in den Fig. 10 und 11 schematisch dargestellten 30 dener Formen des Querschnittes der Falten ermöglicht Verfahren entsprechend in einer Presse hergestellt es, den Falten alle gewünschten elastischen Eigenwerden kann; schäften zu geben.

Fig. 13 ist eine Draufsicht der Haltefläche für den In der in Fig. 7 dargestellten Variante ist am Innengefältelten Ring im unteren Teil des in Fig. 12 darge- umfang der Sektoren und der Seitenwände der FaI-stellten Gesenkes; 35 ten 3 eine Aussparung 4 vorgesehen. In dieser Variante

Fig. 14 und 15 zeigen im Schnitt ein Gesenk, das, ist die Kegelform (geradliniges Profil der Sektoren)

von dem in dem Werkzeug nach Fig. 12 hergestellten der Fig. 2 und 4 beispielsweise durch eine kegelähn-

kegelförmigen Ring ausgehend, der Feder ihre defini- liehe Form mit bogenförmigem Profil ersetzt,

ti ve kegelförmige Form gibt, und zwar bei teilweise Die obenerwähnten verschiedenen Ausführungen

offenem bzw. bei geschlossenem Gesenk; 40 können gegebenenfalls miteinander kombiniert werden.

Fig. 16 und 17 zeigen in den Fig. 14 und 15 ent- Dadurch werden Tellerfedern erzielt, die allen Ansprechenden Schnitten ein Gesenk, das, von dem in Sprüchen in bezug auf Elastizität und Festigkeit entdem Werkzeug nach Fig. 12 hergestellten kegelförmi- sprechen.

gen Ring ausgehend, der Feder ihre definitive Form Die beschriebenen Federn können auf einfache Weise

gibt, und zwar eine solche mit bogenförmigem Profil; 45 hergestellt werden, ohne bruchanfällig und kost-

Fig. 18 zeigt den Oberteil des Gesenkes nach Fig. 15, spielige Werkzeuge zu verwenden, wie sie bisher zum

von unten gesehen. Schneiden der langen und engen Schlitze der bekann-

In den Fig. 1 und 2 ist ein erstes Beispiel der er- ten Federn erforderlich waren. Die Herstellungskosten

findungsgemäßen Ring-Tellerfeder dargestellt. Diese sind daher wesentlich niedriger, wobei zugleich die

Feder hat die Form einer kreisringförmigen Teller- 50 Federn eine wesentlich höhere Elastizität haben als

scheibe, die aus einer gewissen Anzahl unter sich die bekannten Tellerfedern.

gleicher Sektoren 5 und derselben Anzahl unter sich An Hand der Fig. 8 bis 18 soll nun ein bevorzugtes gleicher Falten 3 besteht, die im gleichen Winkel- Verfahren zur Herstellung der vorstehend beschrieabstand voneinander stehen und deren Rücken sich benen Federn der Fig. 1 bis 7 beschrieben werden, alle auf der hohlen Seite der Feder befinden. Die öff- 55 nach welchem diese Federn schnell und wirtschaftlich nung der Falten ist in Fig. 5 mit 6 bezeichnet. Alle günstig hergestellt werden können.
Falten gehen von dem Innenumfang der Feder aus Es wird von einem vorher gefältelten Metallband und erstrecken sich in radialer Richtung gleich weit (Fig. 8) ausgegangen, das so viele Falten 8 hat wie weg von der geometrischen Achse der Feder. Die die herzustellende Feder. Das gefältelte Metallband Schlitze 7, deren Anzahl gleich derjenigen der Falten 60 wird dann zusammengerollt, so daß seine beiden ist, liegen auf denselben Radien wie die öffnungen der Enden 9 an der Schweißnaht 9' zusammengeschweißt Falten, erstrecken sich bis in die Nähe der Enden der werden können und auf diese Weise der in Fig. 9 dar-Falten und münden an der äußeren Umfangsfläche der gestellte rohrförmige Ring erhalten wird. Das VerFedern. Die erfindungsgemäße Feder wird also von schweißen der Enden 9 des Bandeisens kann auf jede einer bestimmten Zahl von Sektoren gebildet, die 65 passende Weise durchgeführt werden, beispielsweise nicht mehr wie bei den bekannten Federn durch einen durch elektrische Bogenschweißung.
schwachen Materialquerschnitt miteinander verbun- Der rohrförmige, gefältelte Ring nach Fig. 9 ist in den sind, sondern durch die Falten, die von einer Fig. 10 im Schnitt dargestellt. Der Ring hat unter sich relativ großen, der elastischen Deformation unter- gleiche, im gleichen Winkelabstand voneinander worfenen Materialmenge gebildet werden. 70 stehende Falten 8, die in ihrer Höhe radial gerichtet

sind und deren Längsachsen parallel zur Rohrachse verlaufen. Der rohrförmige Ring wird dann in einen kegelförmigen Ring (Fig. 11) umgeformt, indem die unteren Enden der Falten 8 entsprechend den in Fig. 10 dargestellten Pfeilen auf die Mitte hin gepreßt werden, was eine erste Stufe des gesamten zur Herstellung des Tellers erforderlichen Preß Vorganges darstellt.

Für diesen ersten Arbeitsgang wird der rohrförmige Ring in ein Gesenk 12 eingelegt, das in einer kegelförmigen Haltefläche Nuten 13 aufweist, in die sich die Falten des rohrförmigen Ringes (Fig. 12, 13) einlegen.

In dieses Gesenk kann sich ein Preßwerkzeug 10 einschieben, das einen kegelförmigen Teil mit einer Schulter 11 hat, die sich auf dem oberen Rand der Falten, 8 des gefältelten, Ringes abstützt. Das Gesenk 12 hat selbst einen kegelförmigen Teil, der dem kegelförmigen· Teil des Werkzeuges 10 entspricht. Es sei darauf hingewiesen, daß die Fig. 12 einen Schnitt nach Linie XII-XII von Fig. 13 und zusätzlich hierzu den gefältelten Ring und das Werkzeug 10 darstellt.

Bei der Bewegung des Werkzeuges 10 in Richtung des Pfeiles bewegt die Schulter 11 dieses Werkzeuges den gefältelten Ring nach unten, und der kegelförmige Teil des Gesenkes 12 führt die unteren Enden der Falten 8 in Richtung der in Fig. 10 eingezeichneten Pfeile zur Mitte. Am Ende dieses Arbeitsganges ist ein Kegelring hergestellt, der dem in Fig. 11 dargestellten Kegelring entspricht.

Diesem Kegelring nach Fig. 11 wird die fertige Rohform in einer zweiten Stufe des Preßvorganges dadurch gegeben, daß man entweder das in Fig. 14, 15 oder das in Fig. 16, 17 dargestellte Werkzeug verwendet. In beiden: Fällen besteht das Werkzeug aus einem Gesenk 14, dessen oberer Teil 15 die in Fig. 18 dargestellten Nuten 16 aufweist. Die endgültige Formgebung der Feder (Fig. 14, 15) erfolgt durch zwei gleichzeitig beim Schließen des Werkzeuges auftretende Verformungen, Die Kegelfoirm des Gesenkteiles 15, die der Kegelform des Gesenkteiles 14 entspricht, liefert beim Schließen des Werkzeuges das geradlinige Kegeilprofil der FedersektO'ren, während zugleich die Falten 8' genau kalibriert werden, indem sie sich in die Nuten 16 einlegen und die Form der Falten 3 annehmen.

In ähnlicher Weise und ebenfalls durch zwei gleichzeitige Verformungen, die bei einem einzigen S einließvocgang des Werkzeuges erfolgen, lassen sich andere Profile der Feder erhalten, beispielsweise ein gekrümmtes Profil. Dies ist beim Gesenk nach Fig. 16 und 17 der Fall, wo die obere Fläche des Untergesenkes 14' ein gekrümmtes Profil hat und die untere Fläche des Obergesenkes 15' entsprechend gekrümmt ist. Der durch den zweistufigen Preßvorgang erhaltene Teller wird nun durch Fräsen, Drehen od. dgl. bearbeitet, wobei an einem oder beiden Enden der Falten rückenseitig oder öffnungsseitig Material entfernt wird, wodurch die Schlitze entstehen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Ring-Tellerfeder mit durch radial gerichtete Schlitze begrenzten Ringsektoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringsektoren (5) durch radial gerichtete, auf der hohlen Seite des Tellers befindliche Falten (3) miteinander verbunden sind.

2. Ring-Tellerfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Falte (3) zusammen mit dem zugehörigen Schlitz (7) in bezug auf eine durch die Federachse gehende Radialebene symmetrisch ist.

3. Ring-Tellerfeder nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Falte (3) an ihrem Rücken abgeflacht ist (Fig. 6).

4. Ring-Tellerfeder nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sektoren und die Seiten wände der Falten am Innenumfang ausgespart sind (Fig. 7).

5. Verfahren zum Herstellen der Tellerfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallband gefaltet, an seinen Enden zu einem rohrförmigen Ring verschweißt und in zwei Stufen zu einem mindestens angenähert kegelförmigen Teller gepreßt wird und daß anschließend die Schlitze durch Fräsen, Drehen od. dgl. des Tellers an seinem Innen- und/ oder Außenumfang hergestellt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 459 223; französische Patentschrift Nr. 935 042.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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