DE2061297B2 - Federscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Federscheibe mit einem ringförmigen, eine Mittelöffnung aufweisenden konischen Scheibenkörper, der durch eine axiale Versetzung in einen äußeren und einen inneren Randbereich unterteilt ist. Der innere Randbereich dieser bekannten Federscheibe (USA.-Patentschrift 3 332 464) ist mit einer sich in radialer Richtung über den gesamten inneren Randbereich erstreckenden Z 'hnung versehen. Um diese Zähnung vom äußeren Rand des inneren Randbereiches aus bis zur Mittelöffnung hin ausbilden zu können, ist der innere Randbereich gegenüber dem äußeren axial um die Tiefe der Zähnung versetzt. Durch die Zähnung des inneren Randbereiches wird dessen Wandstärke jedoch wesentlich geschwächt, so daß die Federwirkung dieses Randbereiches erheblich geringer ist, als diejenige des äußeren Randbereiches. Da die bekannte Federscheibe am Umfang des äußeren Randberciches verteilt axial gerichtete Zahnpaare aufweist, die beim Festziehen eines Befestigungselementes den äußeren Umfang an die Werkplatte festlegen, ist jede radiale Bewegung des äußeren Randbereiches, also dessen Flachdrücken unmöglich gemacht. Schließlich ist die den inneren Randbereich der Federscheibe von dercn äußeren Randbereich trennende Versetzung bei der bekannten Federscheibe als Kröpfung ausgebildet, d h. die Wandstärke der Versetzung bzw. der Kröpfung ist gleich der Wandstärke der beiden durch die Kröpfung verbundenen Randbereiche. Wird eine solehe bekannte Federscheibe unter ein Befestigungselement gelegt und dieses dann festgezogen, so wird sich zuerst der in seiner Wandstärke geschwächte innere Randbereich verformen und mit seiner gezähnten Oberfläche an den Kopf des Befestigungselementes aniegen. Dabei werden sich die Zahnpaarc in die Oberfläche de" Werkplatte eingraben. Dies erschwert jedoch das Flachdrücken des äußeren Randbereiches beim weiteren Anziehen des Befestigungselementes. Bei einer solchen bekannten Federscheibe ist der Druck, der aufgewendet werden muß, um die Federscheibe völlig flachzudrücken, etwa 408 kg, wenn die Wandstärke der Scheibe etwa 1,25 mm beträgt. Ferner ist noch eine Federscheibe bekannt (britische Patentschrift 104 623), bei der der federnde Bereich nicht kegelstumpfartig gestaltet, sondern einfach gekrümmt mechanischen ist. Um einen ebenen Anlagebereich for das Befestigungselement um die Mittelöffnung dieser bekannten federnden Scheibe herum zu schaffen, ist der mittlere Bereich dieser Scheiben domartig versetzt ausgebildet. Diese bekannte federnde Scheibe umfaßt also ebenfalls nur einen einzigen federnden Bereich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Federscheibe zu schaffen, die mehrere Fsderbereiche aufweist, die durch unterschiedliche Drücke flachgedrückt werden können, wobei die Federscheibe unter Verwendung von Werkstoff der gleichen dünnen Wandstärke durch einen wesentlich höheren Druck nachzudrücken ist.

Ditae Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Wandstärke der sich in an sich bekannter Weise etwa parallel zur Achse der Federscheibe erstreckenden Versetzung geringer ah di.· der Randbereiche ist. welche über sehr kleine Krümmungsradien mit der Versetzung verbunden sind, wobei die Peripherie der Verseuung in an sich bekannter Weise die Form eines Polygons aufweist.

Eine derart gestaltete Federscheibe kann bei der gleichen Wandstärke, wie sie die vorerwähnte bekannte Federscheibe aufweist, einen Druck von !270 kg aufnehmen, ohne d iß eine Beschädigung der Scheibe erfolgt.

Über die genannten Merkmale hinausgehende Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Federscheibe ist in der Zeichnung dargestellt. In dieser zeigt

F i g. 1 ein Schaubild einer Federscheibe,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die gleiche Federscheibe in Verbindung mit einem Sechskantschraubenkopf,

F i g. 3 eine Seitenansicht der auf eine Schraube aufgesetzten Federscheibe, entsprechend der Darstellung nach F i g. 2,

F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie 4 4, bevor auf die Scheibe eine Klemmkraft ausgeübt wird,

F i g. 5 eine der F i g. 4 entsprechende Darstellung, in der die Federscheibe bei teilweise angezogener Schraube dargestellt ist, wobei der äußere Randbereich der Federscheibe flach gegen die Oberfläche des Werkstückes gedruckt ist.

F i g. b eine der F i g. 4 und 5 entsprechende Darstellung, in der die Federscheibe nach vollständigem Festziehen der Schraube gezeigt ist, wobei eine periphere Strebe ein weiteres Flachdrücken der Scheibe verhindert.

F i g. 7 einen Querschnitt durch die Federscheibe, der den Aufbau der Versetzung veranschaulicht, die den inneren und den äußeren Randbercich voneinander unterteilt und

F i g. 8 einen der F i g. 7 entsprechenden Schnitt durch eine bekannte Federscheibe.

Die in der Zeichnung bei Drehung Federscheibe 10 hat eine Mittelöffnung 12 zum Durchtritt des Gewindeschaftes 14 einer Schraube 16. Die Schraube 16 ist mit einem Sechskantkopf 18 versehen, der eine Klemmfläche 20 hat. Die Federscheibe IO umfaßt einen äußeren Randbereich 22 und einen inneren Randbereich 24. Der äußere Randbereich 22 ist im wesentlichen konisch im axialen Querschnitt, wobei dessen äußere Peripherie kreisrund ist. Der innere Randbereich 24 erstreckt sich

iiVml nach außen b/w, ntich oben ober die oberen Begrenzungen des Randbereiches 22 und ist ebenfalls im axialen Querschnitt konisch. Die Peripherie des inneren Randbereiches 24 bildet ein Quadrat im Unterschied zur kreisrunden Peripherie des Süßeren Randbereiches 22. Pie Peripherie des inneren Randbereiches ist radial von der kreisrunden Peripherie des äußeren Randbereichs nach innen versetzt.

Eine axiale Versetzung 26 verbindet die Randbereiche einstöckig. Die Wandstärke A der Versetzung 26 ist, wie in F ί g. 7 dargestellt, geringer als die Wandstärke B des äußeren Randbereiches 22 und geringer als die Wandstärke C des Randbereiches 24. Bei der Herstellung der Randbereiche aus flachem Ausgangswerkstoff wird das Blech »matrizengeprägt« durch normale Scher- oder Biegeformgebungsverfahren. Mit der Verformung des Werkstoffes zur Herstellung der Randbereiche 22 und 24 wird der Teil, der die einstückige Versetzung 26 zwischen den Randbereichen bildet, einer Teilscherung und einer Teilverformung bzw. -biegung ao unterzogen. Dabei erfolgt kein Brechen des Gefüges des Werkstoffs, beispielsweise Stahl, wie dies beim Scheren der Fall ist, und es erfolgt auch nicht nur ein Biegen, wie beim Verformen vielmehr wi.d das Gefüge verdichtet und gestreckt, um zu einer erheblichen Er- as höhung der Festigkeit zu führen, damit die Federscheibe höheren Druckkräften widerstehen kann. Wie bereits hervorgehoben wurde, ist die Wandstarke der Versetzung 26 geringer als die ursprüngliche Stärke des Bleches, das verarbeitet wird, dessen Wandstärke den Wandstärken B und C in F i g. 7 entspricht. Trotz der Abnahme der Wandstärke der Versetzung schafft die Erhöhung der Festigkeit die dem durch die Versetzung gebildeten Bereich verliehen wird, weit mehr als nur einen Ausgleich für die Abnahme der Wandstärke.

In Fig. 4, 5 und 6 sind aufeinanderfolgende Relativlagen gezeigt, die die Randbereiche 22. 24 und die Versetzung 26 während des Pressens gegen die Oberfläche eines Werkstückes 28 einnehmen können. In Fi g. 4 ist die Schraube noch nicht angezogen, so daß sich die Klemmfläche 20 des Schraubenkopfes 18 gerade in Anlage an dem inneren Randbereich 24 befindet. Beim Anziehen der Schraube, das in F i g. 5 dargestellt ist, wird der äußere Randbereich 22 flach an die Oberfläche des Werkstückes 28 gedruckt. Ein weiteres Anziehen der Schraube bewirkt ein Ausbiegen bzw. Nachgeben des inneren Randbereiches der Federscheibe, die nach fälligem Anziehen der Schraube die in F i g. 6 dargestellte Lage einnimmt. In dieser Lage überlagern die äußeren Ecken des S^chskant-Schraubenkopfes 18 die Versetzung 26. In F i 3. 2 der Zeichnung sind die Ecken des Schraubenkopfes 18 durch die Buchstaben D, E. F und C gekennzeichnet. Die Überlagerung der äußerer Ecken dos Schnubenkopfes ist die Folge der Tatsache, daß die Abmessungen zwischen den gegenüberliegenden Seiten des Sechskantkopfes 18 sich vorzugsweise der Abmessung nnnBhern, oder etwas geringer als diese Abmessung ist, die die gegenüberliegenden Seiten des quadratischen Randbereiches 24 haben. Das Ftachdrükken des Randbereiches 24 erfolgt mit wesentlich höherer Kraft als das Flachdrücken des äußeren Randbereiches 22. Wenn beispielsweise der äußere Randbereich 22 mit einer bestimmten Kraft flachgedrückt werden kann, muß zum Flachdrücken des inneren Randbereiches 24 die doppelte Kraft aufgewendet werden. Diese Zahlen stehen im Einklang mit den oberen und unteren Drehmomenteneinstellungen an einem Montageband, bei dem solche Befestigungselemente verwendet werden. Falls die Festziehkraft die obere zulässige Grenze überschreitet, nimmt die Versetzung 26 die Kraft auf, ohne daß die gewölbte Form verlorengehl, die durch den Buchstaben H in Fig.! Dezeichnet ist. Ein weiter fortgesetztes Festziehen kann zu Kräften führen, die im Endeffekt den Bogen H flachdrücken, der immer noch eine WiderstandscharakierKtik zusätzlich zu den konischen Randbereichen 22 und .A aufbringt, jedoch in \iel größerer Stärke, die sich gewöhnlich der Bruchfestigkeit der Schrauben annähen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Widerstandskraft etwa di'.s Dreieinhalbfache der Kraft, die erforderlich ist. um den äußeren konischen Randbereich 22 flachzudrücken. Um im einzelnen die strukturellen und funktionellen Unterschiede der Versetzung 26 gegenüber einer Federscheibe bekannter Form zu erläutern, wird auf F i g. 8 der Zeichnung Bezug genommen. In dieser Figur ist eine bekannte Federscheibe im Schnitt gezeigt. Der Buchstabe E bezeichnet die radiale Breite des Scheibenbereiches, der einstückig den inneren und den äußeren Randbereich verbindet. Die in Fig.8 dargestellte Federscheibe weist nicht eine starre Versetzung 26 auf, wie sie vorbeschrieben wurde, sondern hat vielmehr einen Bereich, der im axialen Querschnitt im wesentlichen S-förmig gestaltet ist. Die bekannte Federscheibe wird schließlich ganz flachgedrückt, wenn Klemmkräfte darauf ausgeübt werden, oder wenn die in F i g. 8 dargestellte Federscheibe aus relativ dickem Werkstoff gefertigt ist. erfolgt ein Brechen des Werkstoffes der Scheibe, ehe sie vollständig flachgedrückt wird.

Ausgedehnte Versuche haben die Tatsache bestätigt, daß eine Federscheibe, die mit einer vorbeschriebenen Versetzung versehen ist. höheren Festziehkräften widersteht als konische Federscheiben bekannter Konstruktion, ohne flachgedrückt zu werden oder zu brechen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   h Federscheibe mit einem ringförmigen, eine Mittelöffnung aufweisenden konischen Scheibenkörper, der durch eine axiale Versetzung in einen äußeren und einen inneren Randbereich unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke (A) der sich in an sich bekannter Weise etwa parallel zur Achse der Federscheibe erstrekkenden Versetzung (26) geringer als die der Randbereiche (22,24) ist, welche über sehr kleine Krümmungsradien mit der Versetzung verbunden sind, wobei die Peripherie der Versetzung in an sich bekannter Weise die Form eines Polygons aufweist.
2. 2. Federscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Peripherie des Randbereiches (22) im wesentlichen kreisrund ist.
3. 3. Federscheibe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Peripherie des inneren Rundbereiches (24) ein Quadrat bildet, dessen Ekken gegenüber der Peripherie des äußeren Randbereiches (22) radial nach innen versetzt sind.