DE20205139U1

DE20205139U1 - Plattenfeder

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Publication number: DE20205139U1
Application number: DE20205139U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Hasenstab Gabriele De
Priority date: 2002-04-02
Filing date: 2002-04-02
Publication date: 2003-01-02
Anticipated expiration: 2012-04-03

Description

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Plattenfeder

Im Jahre 1861 wurde Julien - Francoise Belleville ein Patent über eine Feder erteilt, welche die Form einer kegelförmigen Ringschale hatte und bei verhältnismäßig kleinem Federweg sehr große axiale Kräfte aufnehmen konnte. Das Konstruktionsprinzip dieser Feder entsprach bereits der heute in Deutschland genormten Tellerfeder.

Tellerfedern sind heute in vielen Anwendungen unentbehrlich geworden. Der Einsatz von Tellerfedern ist prädestiniert für große Kräfte bei kleinem Federweg. Da die Tellerfedern aber häufig nach hohen Lastwechselzahlen ermüden und sich auch die Kennlinie ungünstig verändert, werden veränderte Geometrien zur höheren Belastung notwendig.

Die Erfindung beschreibt eine Plattenfeder aus mindestens einer entsprechend geformten bzw. geprägten Scheibe, die je nach geometrischer Anordnung rund, quadratisch oder jede bekannte Geometrie darstellen kann. Selbst eine einzige Scheibe kann zu einer Federbewegung herangezogen werden, wenn sie durch entsprechende Verformung beispielsweise eine oder mehrere Krümmungen erfährt und diese vorgespannt gleichmäßig oder auch bewusst asymmetrisch vorgespannt werden.

Bei mehreren aufeinander liegenden Plattenfedern kann eine Federwirkung erzielt werden, die ähnliche Wirkungsweisen aufzeigt wie das nach dem Stand der Technik bekannte Stapeln von Tellerfeder^ Die hier zu diskutierenden Plattenfedern haben gegenüber den Tellerfedern ein durchweg lineares Kraft-Weg-Verhalten und erzielen eine wesentlich höhere Kraft in Bezug auf Zug und Druck. Darüber hinaus zeigt das Verhalten dieser Plattenfedern über einen definierten und gegenüber den Tellerfedern auch größeren Einstellbereich einen linearen Verlauf der Kennlinie.

Durch die bessere geometrische Anordnung der Plattenfeder wird ein ermüdungsfreies (hysteresefreies) Arbeiten möglich. Bei den, in den Ansprüchen näher beschriebenen Anordnungen der Plattenfedern, werden definierte Federwege wie die daraus resultierenden Federwege dauerfest einstellbar. Der Wirkungsgrad ist wesentlich besser als der von bekannten Federn, wie Tellerfedern, Spiralfedern oder allgemein nach dem Stand der Technik bekannten Federn. Der Federweg ist durch ein gezieltes Stapeln, wie bereits bei Tellerfedern bekannt, veränderbar. Darüber hinaus kann auch ein Vorspannen der gestapelten Feder extern, d. h. durch äußere Einwirkung, erfolgen. Beispielsweise durch Vorspannen von Schrauben und Muttern. Auch ein internes Vorspannen wird, wie in der deutschen Patentanmeldung P 41 297.1-12 beschrieben, ermöglicht. Die Ähnlichkeit zur bekannten Beilagscheibe, Spannscheibe (DIN 6796) oder bekannten Tellerfeder (DIN 2093) unterscheidet sich in der Wirkung vornehmlich durch die höhere Auflagefläche der erfindungs-gemäßen Plattenfeder. Während die Tellerfeder nur ringförmig auf der Kannte liegt, besitzt die dargestellte Plattenfeder eine wesentlich größere Auflagefläche.

Die Federkräfte sind dadurch bei Tellerfedern begrenzt. Plattenfedern der erfindungsgemäßen Art können im Gegensatz zu ihren Artgenossen mit kleineren, geometrischen Flächen und Abmessungen auskommen und dennoch wesentlich höhere Kräfte übertragen. Die vorliegende Erfindung betrifft eine federnde Platte nach dem Oberbegriff des PateRt9nsprucris 1

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näher definierten Art sowie deren Verwendung.

Plattenauflagen finden bei vielen Variationen ihren Einsatz, insbesondere zur federnden Vorspannung von Maschinenelementen, als hochbelastbare Federscheiben von Schraubverbindungen.

Eine besondere Anwendung ist dort gegeben, wo hohe Drückkräfte ermüdungsarm oder ermüdungsfrei eingesetzt werden müssen. Eine solche Anwendung ist beispielsweise in der Schienentechnik zu finden. Auch Brückenstützpunkte oder Maschinenlager können mit dieser Erfindung federnd aufgebaut werden. Die vorliegende Erfindung zeigt in der geometrischen Ausführung auch schwingungsdämpfende Ausführungen, die mittels Füllstoffen wie Gummi, Kautschuk oder Silikon hochwertige Vernetzungsmöglichkeiten, die hochbelastbar, ermüdungsfrei und auch verschleißfest konstruktiv auslegbar sind. Da man sich auch in den Herstellungsmöglichkeiten einfachster Fertigungsmethoden, wie der Stanztechnik oder Zuschneidmöglichkeiten wie dem Wasserstrahlschneiden, Nippeln oder Laserschneiden bedienen kann, werden auch die Herstellungskosten optimiert. Das Stapeln der dargestellten Plattenfedern kann durch nach dem Stand der Technik bekannten Schweißverfahren, durch Vernieten oder anderer bekannten Technologien wie Klebetechniken, Löten oder anderer bekannten Methoden gefügt werden. Auch ein Stapeln mittels Sicken oder allgemeiner Positionierungshilfen ohne Fügen ist selbstverständlich möglich, wenn man nur eine richtungsweisende Federvorspannung beabsichtigt oder eine Schrauben-Mutter-Verbindung mit Beilagscheiben oder Federscheiben bzw. Spannscheiben erwünscht ist. Auch ein Vernetzen mittels Gummi, Silikon oder Kautschuk beispielsweise durch Vulkanisieren kann zur besseren Stabilität der geschichteten Plattenfedern und natürlich auch zu einer optimierten Schwingungsdämpfung genutzt werden. Darüber hinaus werden die ausgegossenen oder ausgespritzten Freiräume zu einer Art Endlage für den Federweg, der Federweg wird mittels der vernetzten Zwischenräume natürlich begrenzt. Eine Bruchsicherung der Plattenfedern kann durch diese Vernetzungstechnik garantiert werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Plattenfeder zu schaffen, die hinsichtlich ihres Feder- und Schwingungsisolierungsverhaltens besser und auch individuell an die unterschiedlichsten Aufgaben der Bautechnik, Schienentechnik oder allgemein im Maschinen- und Anlagenbau anpassbar ist.

Diese Aufgaben werden, wie mit den Merkmalen im Patentanspruch 1 beschrieben, dadurch gelöst, dass man beispielsweise durch Stanzen und Prägen von Scheiben Geometrien erhält, die entweder durch Begrenzen von beispielsweise ebenen Flächen, schon einen nennenswerten, definierten Federweg erreichen. Ein besonderes Merkmal dieser Federeigenschaft ist die hohe Linearität in Abhängigkeit des Federwegs. Die Kraft verhält sich proportional zum Weg. Da die Plattenfeder auch bei höchsten Belastungen und Lastwechseln ermüdungsfrei arbeitet, kann auch ein exaktes Arbeiten der Feder für präziseste Federaufgaben selbst bei kleinsten Federwegen im &mgr;-m-Bereich erfolgen.

Bevorzugte Ausführungen sind in den nachfolgenden Figuren näher gezeigt.

Dienstag, 02. April 2002·'
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Fig 1 eine kreisförmige Plattenfeder mit einfach geprägter Wellenform um 180° gegenseitig versetzt. Die Feder ist zwischen einer Ober- und Unterplatte dargestellt.

Fig 2 eine Schrauben-Feder-Kombination mit Stapelmöglichkeiten der Plattenfedern.

Fig 3 eine weitere Ausführungsform der kreisförmigen Plattenfeder mit symmetrisch angeordneten Erhebungen und Vertiefungen um 120° versetzt, weitere Ausführungsform der Plattenfedern in verschiedenen Geometrien

a) rund

b) dreieckig

c) quadratisch oder rechteckig

d) achteckig

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Claims

1. Plattenfeder (1) mit einer Scheibe (2), die eine oder mehrere durch Umformung erzeugte Krümmung bzw. Krümmungen aufweist, mit einer oder mehreren Auflagefläche bzw. Auflageflächen.

2. Plattenfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungen Erhebungen und Vertiefungen (9, 10) bilden.

3. Plattenfeder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit ihren Erhebungen und Vertiefungen (9, 10) durch Stanzen und/oder Prägen von einer Scheibe erzeugt sind.

4. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie kreisförmig ausgestaltet ist.

5. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie dreieckförmig ausgebildet ist.

6. Plattenfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie quadratisch ausgebildet ist.

7. Plattenfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie rechteckförmig ausgebildet sind.

8. Plattenfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie achteckförmig ausgebildet sind.

9. Plattenfeder nach Anspruch 1 bis 3 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine einfach geprägte Wellenform mit um 180 Grad gegeneinander versetzten Wellen aufweist.

10. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenfeder (1) mit symmetrisch angeordneten Erhebungen und Vertiefungen ausgerüstet ist.

11. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen (9) und Vertiefungen (10) um 120 Grad gegeneinander versetzt angeordnet sind.

12. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Plattenfedern (1) übereinander gestapelt angeordnet sind.

13. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenfeder (1) mittels Sicken oder Positionierungshilfen aufeinander gestapelt angeordnet sind.

14. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Plattenfeder (1) zwischen einer Oberplatte (7) und einer Unterplatte (8) angeordnet ist.

15. Plattenfeder nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Plattenfedern unter Vorspannung angeordnet sind.

16. Plattenfeder nach Anspruch 12 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere übereinander gestapelte Plattenfedern (1) durch Vernieten, durch Kleben, durch Löten, durch Gummi, Silikon, Kautschuk oder dergleichen, durch Ausspritzen oder Ausgießen oder durch eine sonstige Vernetzungstechnik, miteinander verbunden sind.

17. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenfeder (1) durch Wasserstrahlschneiden hergestellt ist.

18. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2-16, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenfeder (1) durch Nippeln hergestellt ist.

19. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2-16, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenfeder (1) durch Laserschneiden hergestellt ist.

20. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenfeder (1) durch Stanzen hergestellt ist.

21. Plattenfeder nach Anspruch oder einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageflächen sowie die Erhöhungen und Vertiefungen (9, 10) sektorförmig ausgebildet sind und abwechselnd aufeinanderfolgen.

22. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenfeder eine mittige Öffnung aufweist.

23. Plattenfeder nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Plattenfedern mit ihren Erhebungen in axialer Richtung gleichgerichtet übereinander gestapelt angeordnet sind.

24. Plattenfeder nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Plattenfedern mit ihren Erhebungen gegeneinander gerichtet und übereinander angeordnet sind.

25. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagenflächen der Plattenfeder (1) erheblich größer bemessen sind als die Erhebungen (9) oder Vertiefungen (10).

26. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ebene Auflageflächen und Erhöhungen bzw. Vertiefungen jeweils paarweise diametral gegenüberliegend angeordnet sind.