DE2061297C3 - 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.-Patentschrif: 3 332 464) ist mit einer sich in radialer Richtung über den gesamten inneren Randbereich erstreckenden Zähnung versehen. Um diese Zähnung vom äußeren Rand des inneren Randbereiches aus bis zur Mittelöffnung h^;n 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 Randbereiches 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 deren 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 anlegen. Dabei werden sich die Zahnpaare in die Oberfläche der 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 für 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 Federbereiche aufweist, die durch unterschiedliche Drücke flachgedrückt werden können, wobei die Federscheibe unter Verwendung von Werkstoff der gleichen dünnen Wandstärke durch einen wesentlich höheren Druck flachzudrücken ist.

Diese Aufgabe w^;rd gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Wandstärke der sich in an sich bekannter Weise etwa parallel zur Achse der Federscheibe erstreckenden Versetzung geringer als die der Randbereiche 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.

Eine derart gestaltete Federscheibe kann bei der gleichen Wandstärke, wie sie die vorerwähnte bekannte Federscheibe aufweist, einen Druck von 1270 kg aufnehmen, ohne daß eine Beschädigung der Scheibe erfolgt.

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

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Federscheibe ist in der Zeiel'nung dargestellt. In dieser

F i g. I ein Schaubild einer Federseheibe,

K 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 £,. 2,

Fig.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 gedrückt ist,

F i g. 6 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 Randbereich 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 Mittelöffnurig 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 10 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

axial nach außen bzw. nach oben über 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 äußeren Randbereiches 22. Die Peripherie des inneren Randbr-reiches ist radial von der kreisrunden Peripherie des äußeren Randbereichs nach innen versetzt.

Eine axiale Versetzung 26 verbindet die Randbereiche einstückig. Die Wandstärke A der Versetzung 26 ist. wie in F i 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 WerLoioffes zur Herstellung der Randbereiche 22 und 24 wird der Teil, der die einstückige Versetzung 26 zwischen den Randbereichen bildet, einer Teilscherung und einer TeiJverformung bzw. -biegung unterzogen. Dabei erfolgt kein Brechen des Gefüges des Werkstoffs, beispielsweise Stahi, wie dies beim Scheren der Fall ist, und es erfolgt auch nicht nur ein Biegen, wie beim Verformen, vielmehr wird das Gefüge verdichtet und gestreckt, um zu einer erheblichen Erhöhung der Festigkeit zu führen, damit die Federscheibe höheren Druckkräften widerstehen kann. Wie bereits hervorgehoben wurde, ist die Wandstärke 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 Relativ lagen gezeigt, die die Randbereiche 22, 24 und die Versetzung 26 während des Pressens gegen die Oberfläche eines Werkstückes 28 einnehmen können. In F i 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 Sechskant-Schraubenkopfes 18 die Versetzung 26. In F i g. 2 der Zeichnung sind die Ecken des Schraubenkopfes 18 durch die Buchstaben D, E F und G gekennzeichnet. Die Überlagerung der äußeren Ecken des Schraubenkopfes ist uie Folge der Tatsache, daß die Abmessungen zwischen den gegenüberliegenden Seiten des Sechskantkopfes 18 sich vorzugsweise der Abmessung annähern, oder etwas geringer als diese Abmessung ist, die die gegenüberliegenden Seiten des quadratischen Randbereiches 24 haben. Das Flachdrükken des Randbereiches 24 erfolgt mit wesentlich höherer Kraft als das Flachdrücken des äußeren Randbet siches 2Z 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 verlorengeht die durch den Buchstaben H in F i g. 1 bezeichnet ist Ein weiter fortgesetztes Festziehen kann zu Kräften führen, die im Endeffekt den Bogen H flachdrücken, der immer noch eine Widerstandscharakteristik zusätzlich zu den konischen Randbereichen 22 und 24 aufbringt, jedoch in viel größerer Stärke, die sich gewöhnlich der Bruchfestigkeit der Schrauben annähen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Widerstandskraft etwa das 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 Fig.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 F i g. 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)

Patentansprüche:

1. 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. Federscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Peripherie des Randbereiches (22) im wesentlichen kreisrund ist.

3. Federscheibe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Peripherie des inneren »o Randbereiches (24) ein Quadrat bildet, dessen Ekken gegenüber der Peripherie des äußeren Randbereiches (22) radial nach innen versetzt sind.