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Tellerfeder Die Erfindung bezieht sich auf eine Tellerfeder mit rechteckigem,
trapezförmigem oder ähnlichem Ringquerschnitt mit abgerundeten Querkanten, die auf
einem Dorn oder in einem Gehäuse geführt ist.
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Die Querschnittsgestalt von herkömmlichen Tellerfedern ist im allgemeinen
so ausgebildet, daß sich die lichte Weite des Tellers bzw. der Außendurchmesser
der Feder mit zunehmender Durchbiegung verändert. Damit wird auch das Spiel zwischen
der Feder und einem Führungsglied, z. B. entweder einem Führungsdorn bei innen geführter
Tellerfeder oder der Innenwandfläche eines die Feder zur äußeren Führung aufnehmenden
Federgehäuses, veränderlich. Verschiebt sich nun eine Feder in einer Federsäule
so, daß sie im belasteten Zustand an einer Stelle am inneren Führungsdorn oder am
äußeren Federgehäuse anliegt, so wird die Feder beim Entlasten an der Federführung
reiben. Die Pressung zwischen einer solchen inneren oder äußeren Federführung und
der Feder selbst wird bei zunehmender Federentlastung immer größer, und eine Entspannung
in die Ausgangslage ist nur möglich, wenn die Feder durch die Normalkraft zwischen
Feder und Federführung innerhalb der Federsäule wieder senkrecht zur Federführung
in die konzentrische Ausgangslage zur Federführung verschoben wird. Dieser Vorgang
ist mit erheblichen Reibungsverlusten verbunden.
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Mit Rücksicht auf die Verringerung des lichten Durchmessers mit wachsendem
Federweg muß auch hier ein Mindestspiel vorgesehen werden. Ein Verschieben des Tellers
in der Federsäule führt beim Belasten zur Berührung mit der Federführung und bei
weiterem Belasten zu erheblichen Reibungsverlusten zwischen Feder und Federführung
und infolge der notwendigen Querverschiebung des Tellers innerhalb der Säule.
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Um ein Klemmen auf dem Dorn zu verhindern, hat man bisher entweder
elastische Dorne oder zusätzliche elastische Führungsglieder zwischen Tellerfeder
und Dorn verwendet. Elastische Dorne sind aufwendig; zusätzliche elastische Führungsglieder
erschweren die Montage und sind ebenfalls teuer in der Herstellung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reibung bzw. ein Klemmen
auf dem Dorn oder im Federgehäuse zu vermeiden, ohne dabei auf bekannte teure Hilfsmittel
zurückgreifen zu müssen. Sie geht dabei aus von einer Tellerfeder mit rechteckigem,
.trapezförmigem oder ähnlichem Ringquerschnitt und abgerundeten Kanten, die auf
einem Dorn oder in einem Gehäuse geführt ist.
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Der erfindungsgemäße, völlig abweichende neue Weg zur Vermeidung einer
Reibung bzw. Klemmung besteht darin, daß die Kontur der Abrundung der der Führung
gegenüberliegenden Kante der Tellerfeder einen um den Stülppunkt der Tellerfeder
geschlagenen Kreisabschnitt bildet. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Kreisabschnitt
wenigstens über einen Winkelbereich geht, den ein durch den Stülppunkt gelegter,
senkrecht zur Federachse verlaufender Vektor von der unbelasteten Stellung der Tellerfeder
bis zur maximalen Einfederung bestreicht.
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Der Erfindungsgegenstand hat den Vorteil einer wesentlich einfacheren
Ausgestaltung, da zusätzliche elastische Führungen entfallen und der Dorn bzw. das
Federgehäuse aus einem einfachen starren Teil gefertigt werden können.
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Bei einer Ausführungsform des Anmeldungsgegenstandes liegt der Mittelpunkt
des Kreisabschnittes innerhalb eines Kreises, der um den Stülppunkt mit einem Radius
von 1/4 der Tellerfederdicke geschlagen ist. Ein anderes Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist dadurch gegeben, daß sich an den Kreisabschnitt ein weiterer Abschnitt
mit gerader, zur Federachse paralleler Kontur anschließt. Zur Vermeidung von Spitzenspannungen
ist zweckmäßig der sich an den Kreisabschnitt anschließende weitere Abschnitt stärker
gekrümmt, wobei der Mittelpunkt der Krümmung des weiteren Abschnittes auf der bei
unbelasteter Tellerfeder durch den Stülppunkt gelegten Normalen zur Federachse liegt.
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Zusammenfassend wird also allein auf Grund der durch die Erfindung
vorgeschlagenen Konturengebung der der Federführung zugekehrten Mantelfläche der
Tellerfeder erreicht, daß sowohl die lichte Weite des Innendurchlasses als auch
der Außendurchmesser als auch das Spiel zwischen der Feder und Federführung während
der kritischen Phase der Durchfederung der Tellerfeder praktisch konstant
bleibt,
wodurch es möglich ist, das Spiel und die gegenseitige Verschiebung der Einzelteller
einer Federsäule klein zu halten. Die gleichen Vorteile ergeben sich auch bei Tellerfedern
mit von der rechteckigen Querschnittsgestalt abweichenden Gestalt.
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Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen
wiedergegeben. Es zeigt F i g. 1 einen Querschnitt durch eine Tellerfeder mit rechteckiger
Querschnittsgestalt, F i g. 2 eine Draufsicht hierzu, beide Figuren im Maßstabe
ihrer natürlichen Größe gezeichnet; F i g. 3 bis 5 zeigen verschiedene Ausführungsformen
der Konturengebung der Mantelfläche in einer gegenüber den F i g. 1 und 2 vergrößerten
Wiedergabe, bei einer innengeführten Tellerfeder, F i g. 6 bis 8 zeigen die gleichen
Konturgebungsverhältnisse bei einer außengeführten Tellerfeder, F i g. 9 gibt eine
Darstellung der Durchfederung einer innengeführten Tellerfeder wieder,. während
F i g. 10 die gleichen Verhältnisse bei einer außengeführten Tellerfeder zeigt,
und F i g. 11 stellt eine Tellerfeder mit trapezförmigem Querschnitt dar.
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Die auf den Zeichnungen wiedergegebene Tellerfeder 10 hat einen mit
11 bezeichneten Innendurchlaß. Sie stützt sich umfangsseitig bei 12 ab und wird
auf der Gegenseite bei 13 belastet. Die dem Innendurchlaß 11 zugekehrte Mantelfläche
14, die den mit 15 bezeichneten Ringquerschnitt innendurchlaßseitig begrenzt
und einem Führungsdorn 17 zugekehrt ist, ist bei einer innengeführten Tellerfeder
(F i g. 3 bis 5, 9 und 11) so ausgebildet, daß sie im Bereiche eines auf dieser
Mantelfläche liegenden Schnittpunktes A einer durch den Ringquerschnitt gelegten
Längsmittelachse X -X und eines in einer Ebene unter diesem Schnittpunkt A ebenfalls
auf der Mantelfläche liegenden zweiten Schnittpunktes B einer Horizontalachse Z-Z,
die durch einen mit S bezeichneten, auf der Längsmittelachse X-X liegenden rechnerischen
Stülppunkt innerhalb des Federquerschnittes 15 geht, eine Krümmung beschreibt, die
einem Radius R:, entspricht, der eine dem Abstand zwischen dem Stülppunkt
S und dem Schnittpunkt A entsprechende Länge hat (F i g. 3).
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Der Mittelpunkt des Radius R1 braucht nicht unbedingt im Stülppunkt
S zu liegen, er kann vielmehr auch außerhalb hiervon innerhalb eines um diesen rechnerischen
Stülppunkt S mit dem Radius s4 geschlagenen Kreises liegen. Die Begrenzung zwischen
dem Schnittpunkt B und der Querschnittsecke C kann eine parallel zur Tellerachse
TA verlaufende Linie sein (F i g. 3 und 6).
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß der F i g. 4 und 7 ist mit dem Radius
R1 vom Stülppunkt S aus die Bogenkontur 14 a der Mantelfläche zwischen den bei-
; den Schnittpunkten A und B über den Schnittpunkt B
hinaus verlängert,
so daß vom Schnittpunkt A der Mittellängsachse X-X bis zur Querschnittsecke C eine
gleichbleibend stetig gekrümmte Bodenkontur 14 a, 14 b bzw. 114 a, 114
b gebildet wird, die mit ein und i demselben Radius vom gleichen Mittelpunkt
aus geschlagen ist.
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Der Bodenverlauf 14 b bzw. 114 b der Mantelfläche vom Schnittpunkt
B der Horizontalachse Z-Z zur Querschnittsecke C kann auch (wie F i g. 5 und 8 zeigt)
so gestaltet sein, daß der Bogenverlauf die Krümmungslinie eines Radius R, ist,
welcher seinen Mittelpunkt M in einer Ebene unterhalb der Längsmittelachse X-X und
in einer Ebene vor dem Stülppunkt S hat. Zweckmäßig kann dieser Mittelpunkt M auf
der Horizontalachse Z-Z liegen.
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Bei einer außengeführten Tellerfeder gemäß den F i g. 6 bis 8 und
10 gilt sinngemäß das Gleiche, nur daß hier die der Federführung 16 zugekehrte Ringmantelfläche
114 die erfindungsgemäß vorgeschlagene Kontur erhält.