DE3704572A1 - Federelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Federelement nach dem Oberbegriff der beiden unabhängigen Ansprüche 1 und 2.

Federelemente dieser Art werden bereits beim Gegenstand der CH-PS 4 35 871 verwendet und sind als Zungen ausgebildet. Diese sind im wesentlichen tangential ausgerichtet, an ihren Enden wechselseitig umgebogen und in entsprechenden axial verlaufenden Nuten eines inneren und eines äußeren Ringteiles befestigt. Dadurch ist das innere Ringteil gegenüber dem äußeren radial elastisch und auf der gesamten axialen Länge gleichmäßig abgestützt angeordnet. Wenn jedoch große radiale Federwege auftreten, werden die Enden der Zungen durch deren Abwälzung auf dem Mantel des inneren Ringteils aus den Nuten gezogen. Aus diesem Grund müssen die Zungen verschweißt werden. Die bekannte Ausführung ist deshalb sehr aufwendig und nur bei relativ großen Gegenständen anwendbar. Bei kleineren Gegenständen, wie beispielsweise Innenringen von Wälzlagern für Wellen oder Achsen von z. B. 10 bis 50 mm Durchmesser ist die bekannte Ausführung nicht anwendbar, weil einerseits eine Befestigung aus Platzgründen nicht mehr möglich ist, und andererseits die Einarbeitung von Nuten dem gesamten Herstellaufwand nicht angemessen ist. Die Anordnung eines Federelementes zwischen zwei in einer Radialebene verlaufenden Begrenzungsflächen gegenüber den oben beschriebenen, koaxial übereinander liegenden Maschinenelementen würde eine ähnliche, jedoch axial federnde Abstützung ergeben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Federelement der eingangs genannten Art zu schaffen, das preisgünstig herstellbar und einsetzbar und auch für kleine Ringräume geeignet ist.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Zungen einstückig mit einer auf einem der Maschinenelemente aufliegenden Blechhülse ausgeführt, aus dem Blechmaterial ausgeklinkt und gegenüber der betreffenden, durch die Biegelinie gehenden Tangentialebene mit einem Winkel von 0 bis 45 Grad geneigt sind oder dadurch, daß die Zungen einstückig mit einer auf einem der Maschinenelemente aufliegenden Blechscheibe ausgeführt, aus dem Blechmaterial ausgeklinkt und gegenüber der Blechebene mit einem Winkel von 5 bis 45 Grad geneigt sind.

Das beispielsweise, hülsenförmige Federelement ist sehr einfach und preisgünstig aus einem Bandmaterial mit Federeigenschaften herstellbar. Die Zungen werden dabei lediglich durch einen Stanzvorgang an einer axial verlaufenden Seite und zwei später in Umfangsrichtung verlaufenden Seiten abgetrennt, während sie mit der zweiten axialen Seite mit dem Bandmaterial noch in Verbindung bleiben und an dieser Linie gegebenenfalls aus der Blechebene herausgebogen werden. Solche Zungen werden in entsprechenden Abständen ausgeklinkt und ein in erforderlicher Länge abgetrennter Streifen zu einem Ring gerollt. Allein bei diesem Vorgang verbleiben die Zungen eben ausgerichtet und nehmen eine tangentiale Richtung gegenüber den gerollten, seitlichen Ringabschnitten ein. Wenn eine größere Neigung in radialer Richtung erwünscht ist, müssen die Zungen, wie oben erwähnt, beim Stanzvorgang an der axialen Verbindungsseite abgebogen werden. Das auf diese Weise hergestellte Federelement liegt im eingebauten Zustand mit der freien, axial verlaufenden Seite beispielsweise an der Bohrungsfläche des äußeren Maschinenelementes an, während die restlichen Ringabschnitte auf dem Mantel des inneren Maschinenelementes aufliegen. Auf diese Weise ist ein radiales Einfedern der Zungen unter relativer radialer Belastung zwischen den Maschinenelementen möglich. Da die Zungen bis in ihre ursprüngliche Lage einfedern können, ist der verbleibende Abstand zwischen den Maschinenelementen im Extremfall lediglich die Stärke des Blechmaterials. Alternativ können axial aus einer Blechscheibe ausgeklinkte und herausgebogene Zungen bei einem scheibenförmigen Federelement für axiale Federung vorgesehen werden. Die erfindungsgemäßen Federelemente sind universell als Toleranzringe, für radial oder axial federnde Anordnungen in vielen Fällen einsetzbar. Die Maschinenelemente sind dabei vorteilhafterweise auf einer großen axialen bzw. radialen Länge gegenseitig abgestützt. Preiswerte Herstellung und einfache Montage kennzeichnen die erfindungsgemäßen Federelemente.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Zungen in entgegengesetzte Umfangsrichtungen weisend angeordnet. Dadurch kann die Breite in Umfangsrichtung der mit den Zungen verbundenen Abschnitte der Blechhülse relativ klein gehalten werden, weil die benachbarten Zungen im wesentlichen eine symmetrische, radiale Belastung auf diese Abschnitte ausüben.

Bei einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel sind zwischen den Zungen und dem verbleibenden Blechmaterial schlitzförmige Freistiche vorgesehen. Die Zungen erhalten dadurch an ihren abgetrennten Seiten einen geringeren Abstand zur verbleibenden Blechhülse, wodurch vorteilhafterweise keinerlei Berührung beim Einfedern auftritt.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung sind die freien Enden der Zungen dem Verlauf der betreffenden Begrenzungsfläche angepaßt abgebogen. Durch diese Maßnahme entstehen gegenüber dem sonst relativ scharfkantigen, freien Ende größere Gleitflächen, die einen reibungsarmen Anlauf an der Begrenzungsfläche des Maschinenelementes gewährleisten.

Bei einem besonderen Anwendungsbeispiel für das erfindungsgemäße Federelement sind die Zungen zwischen einem Tragkörper und einem darauf drehbeweglich angeordneten Innenring eines Wälzlagers angeordnet und mit einem Winkel von 25 bis 35 Grad zu ihrer tangentialen Ausrichtung geneigt. Das Federelement ist dabei in üblicher Weise in der Ringnut zwischen dem Innenring des Wälzlagers und einem dieses aufnehmenden Tragkörpers eingesetzt. Die am Umfang verteilten Zungen sind relativ stark aus der Ringform der Blechhülse herausgebogen und berühren mit der relativ scharfen Stanzkante der freien, axial verlaufenden Seiten die Bohrungsfläche des Innenringes. Bei wechselnder Radiallast bzw. impulsartigen Stößen gegen das Wälzlager bewegt sich der Innenring radial gegenüber dem Tragkörper um den Weg der radial federnden Zungen. Diese bilden über die scharfen Kanten einen festen Reibkontakt mit dem Innenring und verursachen ein Drehmoment während des Einfederns. Dadurch wird der weiterhin nicht auf dem Tragkörper befestigte Ring zu kleinen Winkelschrittbewegungen angeregt, die sich bei genügender Anzahl von radialen Wechselbewegungen zu einer vollen Drehung ergänzen. Dieses Verhalten macht sich beispielsweise bei Lagerungen vorteilhaft bemerkbar, die lediglich kleine Winkelbewegungen durchführen und deshalb zu sogenannter Riffelbildung an den Laufbahnen neigen, weil diese nur an kurzen Abschnitten durch die Wälzkörper belastet werden. Ein solcher Anwendungsfall ist beispielsweise eine federvorgespannte Spannvorrichtung für Treibriemen, wobei die Spannrolle an einem Schwenkarm angebracht ist, der schwenkbeweglich über ein Wälzlager befestigt ist. Hier führen Impulsbelastungen ausgehend vom Treibriemen zu starken Radialbelastungen des Schwenklagers, dessen Innenring sich bei Anordnung eines Federelementes langfristig wie beschrieben auf dem Tragkörper dreht. Eine axiale Einspannung über die Seitenflächen des Innenringes, die dessen Drehbewegung jedoch nicht beeinflußt, gibt dem Schwenkarm eine ausreichende Stabilität gegen Verkippen.

Die Erfindung wird nachfolgend an den in der Zeichnung dargestellten Beispielen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 die teilweise Draufsicht auf ein Federelement mit in gleiche Umfangsrichtung weisenden Zungen,

Fig. 2 den teilweisen Querschnitt des in Fig. 1 dargestellten Federelementes,

Fig. 3 den teilweisen Querschnitt eines Federelementes mit in umgekehrte Umfangsrichtung weisenden, benachbarten Zungen,

Fig. 4 den teilweisen Querschnitt einer Lagerung mit drehbeweglich über ein Federelement abgestütztem Innenring und

Fig. 5 die teilweise Seitenansicht eines scheibenförmigen Federelementes mit in eine axiale Richtung weisenden Zungen.

Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Federelement ist aus einem ebenen Bandfederblech hergestellt. Dabei werden durch schrittweises Stanzen und einen U-förmigen Freistich einzelne federnde Zungen 2 herausgestanzt, die gleichzeitig geringfügig aus der Blechebene 3 herausgebogen sind. Die Biegelinie 4 verläuft in Richtung der Bandbreite an der Verbindungslinie der Enden des U-förmigen Freistiches 1. Weiterhin ist, wie besser aus Fig. 2 hervorgeht, das freie Ende der Zungen 2 entlang einer in Richtung der Bandbreite verlaufenden Linie 5 in Umfangsrichtung abgebogen. Dadurch können sich die Zungen 2 gut an die Bohrungsfläche 6 eines in Fig. 2 lediglich angedeuteten, äußeren Maschinenelementes 7 anlegen. Nach dem Herstellen der Zungen 2 wird ein Blechband in erforderliche Länge abgetrennt und zu einem Ring gerollt. Dieser ist in Fig. 2 teilweise dargestellt. Während die Zungen 2 mit ihren freien Enden an der Bohrungsfläche 6 des äußeren Maschinenelementes 7 anliegen, wird die verbleibende Blechhülse mit Stegen 8 und Seitenringen 9 von einem inneren Maschinenelement 10 abgestützt. Bei Radialbelastung zwischen den Maschinenelementen 7, 10 federn die Zungen 2 radial nach innen und legen sich nahezu vollständig an das innere Maschinenelement 10 an.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel sind in Umfangsrichtung benachbarte Zungen 2 mit einem gemeinsamen Steg 8 verbunden und gegenüber diesem radial herausgebogen. Herstellung und Funktionsweise entsprechen denen in Fig. 1 und 2. Durch die symmetrische Anordnung der Zungen 2 wird der dazwischenliegende Steg 8 gleichmäßig radial belastet.

Das in Fig. 4 dargestellte Federelement ist in den Ringraum zwischen dem Innenring 7 eines Wälzlagers und einem Tragkörper 10 eingesetzt. Die Zungen 2 sind in Umfangsrichtung relativ kurz ausgeführt, jedoch sonst, wie z. B. nach Fig. 1, 2 beschrieben, hergestellt, aber steiler herausgebogen. Die durch den Stanzvorgang relativ scharfen Ränder 11 der freien Enden liegen an der Bohrungsfläche 6 des Innenringes 7 unter Federvorspannung an. Bei Radialbewegung des Innenringes 7 gegenüber dem Tragkörper 10 unter radialer Belastung federn die Zungen 2 in die Fensteröffnungen 12 der Blechhülse 8, 9 ein. Die Streckung der Zungen 2 in Umfangsrichtung und der starke Reibkontakt gegen den Innenring 7 bewirken eine geringe Relativdrehung gegenüber dem Tragkörper 10 in Pfeilrichtung. Diese Bewegung in kleinen Winkelschritten bewirkt insbesondere bei Wälzlagern, die lediglich geringe Schwenkbewegungen durchführen, daß die Belastung über die Wälzkörper nicht ständig auf denselben Umfangsabschnitt der Laufbahn einwirkt. Eine Riffelbildung wird dadurch wirksam vermieden. Gleiche Vorkehrungen können für den Außenring vorgesehen werden.

Das in Fig. 5 dargestellte Federelement ist scheibenförmig ausgeführt und dient für die axiale, federnde Abstützung von zwei koaxial hintereinander angeordneten, nicht dargestellten Maschinenelementen. Am Umfang sind mehrere federnde Zungen 2 ausgeklinkt und an einer radial verlaufenden Biegelinie 4 gegenüber der Blechebene axial herausgebogen. Während das scheibenförmige Blechteil 13 an der nicht dargestelten Begrenzungsfläche des einen Maschinenelementes anliegt, ist eine der Kanten der Stirnseiten 14 der Zungen 2 in Kontakt mit der Begrenzungsfläche des anderen Maschinenelementes. Die Zungen 2 können in die Fensteröffnungen 15 des Blechteiles 13 einfedern. Auch hier sind schlitzförmige Freistiche 1 vorgesehen.

Claims (6)

1. Federelement zur elastischen Abstützung zwischen koaxial angeordneten Maschinenelementen (7, 10) in einem durch dessen Begrenzungsflächen gebildeten Ringraum mit am Umfang verteilten, gegenüber den Begrenzungsflächen geneigten, federnden Zungen (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen (2) einstückig mit einer auf einem der Maschinenelemente (10) aufliegenden Blechhülse (8) ausgeführt, aus dem Blechmaterial ausgeklinkt und gegenüber der betreffenden, durch die Biegelinie (4) gehenden Tangentialebene mit einem Winkel von 0 bis 45 Grad geneigt sind.

2. Federelement zur elastischen Abstützung zwischen koaxial angeordneten Maschinenelementen in einem durch dessen Begrenzungsflächen gebildeten Ringraum mit am Umfang verteilten, gegenüber den Begrenzungsflächen geneigten, federnden Zungen (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen (2) einstückig mit einer auf einem der Maschinenelemente aufliegenden Blechscheibe (13) ausgeführt, aus dem Blechmaterial ausgeklinkt und gegenüber der Blechebene mit einem Winkel von 5 bis 45 Grad geneigt sind.

3. Federelement nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Umfangsrichtung aufeinander­ folgende Zungen (2) in entgegengesetzte Umfangsrichtungen weisend angeordnet sind.

4. Federelement nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Zungen (2) und dem verbleibenden Blechmaterial (8, 9) schlitzförmige Freistiche (1) vorgesehen sind.

5. Federelement nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Zungen (2) dem Verlauf der betreffenden Begrenzungsfläche (6) angepaßt abgebogen sind.

6. Federelement nach den Ansprüchen 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen (2) zwischen einem Tragkörper (10) und einem darauf drehbeweglich angeordneten Innenring (7) eines Wälzlagers angeordnet und mit einem Winkel von 25 bis 35 Grad zu ihrer tangentialen Ausrichtung geneigt sind.