DE102009043572A1 - Tellerfederanordnung und Federbaugruppe - Google Patents

Tellerfederanordnung und Federbaugruppe Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tellerfederanordnung mit einem Federring (2), der an einer Innenoberfläche (4) eine radial außenliegende umlaufende Auflagekante (5) zur Auflage an einer ersten Stützfläche (8) und an einer Außenoberfläche (3) eine radial innenliegende umlaufende Auflagekante (6) zur Auflage an einer zweiten Stützfläche (7) aufweist und der für eine axiale Deformation in einer Deformationsrichtung (16) ausgebildet ist, die parallel zu einer Mittelachse (11) des Federrings (2) ausgerichtet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Federring (2) eine wenigstens abschnittsweise progressive Federkraft-Deformationskennlinie (53) aufweist. Die Erfindung betrifft ferner eine Federbaugruppe (20; 30).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Tellerfederanordnung mit einem Federring, der an einer Innenoberfläche eine radial außenliegende umlaufende Auflagekante zur Auflage an einer ersten Stützfläche und an einer Außenoberfläche eine radial innenliegende umlaufende Auflagekante zur Auflage an einer zweiten Stützfläche aufweist und der für eine axiale Deformation in einer Deformationsrichtung ausgebildet ist, die parallel zu einer Mittelachse des Federrings ausgerichtet ist. Desweiteren betrifft die Erfindung eine Federbaugruppe.
  • Eine bekannte Tellerfederanordnung umfasst einen ringförmig ausgebildeten Federring aus einem federelastischen, insbesondere metallischen, Werkstoff. Der Federring ist in Form einer kegeligen Ringschale oder als Kegelmantelabschnitt ausgebildet. Hierbei sind Flächennormalen von Schnittebenen, die den Kegelmantelabschnitt endseitig begrenzen, parallel zu einer Rotationssymmetrieachse des Kegelmantels ausgerichtet.
  • Tellerfederanordnungen werden insbesondere im Bereich der Antriebstechnik, beispielsweise in Kupplungen, als Energiespeicher oder Rückstellelemente eingesetzt. Sie können sowohl bei ruhenden als auch bei schwingenden Beanspruchungen eingesetzt werden und sind beispielsweise in der DIN 2093 genormt.
  • Der Federring der bekannten Tellerfederanordnung ist rotationssymmetrisch ausgebildet, wobei eine Rotationssymmetrieachse parallel zu einer typischerweise genutzten Deformationsrichtung für die Tellerfederanordnung ausgerichtet ist. Die Geometrie der Tellerfederanordnung wird im Wesentlichen durch den zur Verfügung stehenden Einbauraum, die gewünschte Federcharakteristik und die benötigte dynamische Festigkeit beeinflusst.
  • Beim Federvorgang stützt sich eine radial innen umlaufende Auflagekante des Federrings an einer ersten Stützfläche und eine radial außen umlaufende Auflagekante des Federrings an einer der ersten Stützfläche gegenüberliegenden zweiten Stützfläche ab. Die Stützflächen können beispielsweise Auflagekanten benachbarter Tellerfederanordnungen sein, vorzugsweise sind sie als planparallele Platten ausgebildet. Eine maximale Distanz der beiden Stützflächen in einer Neutralstellung und eine minimale Distanz der beiden Stützflächen in einer Funktionsstellung bestimmen im Wesentlichen die Einbaumaße der Tellerfederanordnung.
  • Die bekannte Tellerfederanordnung mit konusmantelabschnittsförmiger Geometrie weist eine degressive Kraft-Weg-Kennlinie auf, die in erster Linie in den Deformationseigenschaften des konusmantelabschnittsförmigen Körpers begründet liegt. Daher wird bei einem geringen Deformationsgrad des Federrings, insbesondere ausgehend von einer kraftfreien Neutrallage, zur Annäherung der einander gegenüberliegenden Stützflächen um einen vorgebbaren Wegabschnitt eine größere Kraft benötigt, als dies bei einem hohen Deformationsgrad der Tellerfederanordnung, insbesondere im Bereich der Planlage des Federrings, der Fall ist. Daraus ist abzuleiten, dass bei geringem Deformationsgrad der Tellerfederanordnung eine höhere Federrate (notwendige Federkraft pro erzieltem Deformationsweg) als bei großem Deformationsgrad vorliegt. Bei Auftragung der variierenden Federrate als Kennlinie in einem Graphen, auf dessen Abszisse die Deformation der Tellerfederanordnung und auf dessen Ordinate die für die Deformation der Tellerfederanordnung notwendige Federkraft aufgetragen ist, ergibt sich eine Federkraft-Deformationskennlinie. Der Verlauf der Federkraft-Deformationskennlinie einer bekannten Tellerfederanordnung wird auch als degressive Federkraft-Deformationskennlinie bezeichnet, da mit zunehmender Deformationskraft eine Annäherung der Ausrichtung der Federkraft-Deformationskennlinie an die Abszisse stattfindet.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Tellerfederanordnung bereitzustellen, die zumindest bereichsweise eine lineare oder progressive Federkraft-Deformationskennlinie aufweist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Tellerfederanordnung der eingangs genannten Art gelöst, bei der die Außenoberfläche in radialer Richtung wenigstens bereichsweise konvex ausgebildet ist, um bei der Deformation des Federrings in der Deformationsrichtung eine der innenliegenden Auflagekante benachbarte, in radialer Richtung nach außen erstreckte Abwälzfläche für eine Abwälzbewegung an einer gegenüberliegenden Stützfläche zu bilden.
  • Bei einer bekannten Tellerfederanordnung mit einem konusmantelabschnittsförmigen Federring, die zwischen zwei planparallel ausgebildeten Stützflächen aufgenommen ist, wird das durch die Gestalt des Federrings begründete degressive Federverhalten zusätzlich dadurch unterstützt, dass sich ein Hebelarm zwischen den Kraftangriffspunkten der auf die Tellerfederanordnung einwirkenden Kräfte mit zunehmender Deformation des Federrings vergrößert. Der Federring liegt während der Deformation stets mit der radial außenliegenden Auflagekante und mit der radial innenliegenden Auflagekante an den Stützflächen auf, wobei die Auflagekanten der Kraftübertragung dienen. Bei zunehmender Deformation des Federrings tritt eine Vergrößerung des Kegelwinkels des konusmantelabschnittsförmigen Federrings ein. Hierbei finden eine Vergrößerung des Durchmessers der außenliegenden Auflagekante und/oder eine Verringerung des Durchmessers der innenliegenden Auflagekante statt. Durch diese Durchmesseränderung wird der Abstand zwischen den Auflagekanten und damit der Hebelarm für die Krafteinwirkung vergrößert. Durch die Vergrößerung des Hebelarms kann mit geringerer Kraft eine Deformation der Tellerfederanordnung herbeigeführt werden, so dass das geometrisch bedingte degressive Verhalten der bekannten Tellerfeder zusätzlich unterstützt wird.
  • Im Gegensatz hierzu ist die Außenoberfläche des Federrings der erfindungsgemäßen Tellerfederanordnung in radialer Richtung wenigstens bereichsweise konvex ausgebildet, um bei Zunehmender Deformation eine Abwälzbewegung der Außenoberfläche auf der gegenüberliegenden Stützfläche zu ermöglichen. Dieser zumindest zeitweilig in Berührkontakt mit der Stützfläche stehende Bereich der Außenoberfläche wird als Abwälzfläche bezeichnet. Hierdurch ist die Änderung, insbesondere Vergrößerung, der Länge des Hebelarms für die Krafteinwirkung je nach Ausprägung der Außenoberfläche geringer als bei einer bekannten Tellerfeder. Vorzugsweise ist die Länge des Hebelarms konstant oder nimmt mit zunehmender Deformation ab. Hierdurch kann die degressive Federkraft-Deformationskennlinie des erfindungsgemäßen Federrings zumindest über einen vorgebbaren Bereich der Deformation der Tellerfederanordnung in eine lineare oder progressive Federkraft-Deformationskennlinie geändert werden.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Zweckmäßig ist es, wenn die Außenoberfläche in radialer Richtung wenigstens bereichsweise kugelmantelabschnittsförmigausgebildet ist. Bei Anlage des kugelmantelabschnittsförmigen Außenoberflächenbereichs an der Stützfläche kann je nach gewähltem Krümmungsradius für die Außenoberfläche eine degressive, lineare oder progressive Federkraft-Deformationskennlinie erzielt werden. Eine degressive Federkraft-Deformationskennlinie wird bei geringer Krümmung und damit einhergehender geringer Hebelarmverkürzung für den Federring erreicht. Eine lineare Federkraft-Deformationskennlinie liegt vor, wenn sich die degressiven Federkraft-Deformationseigenschaften des Federrings und die Hebelarmverkürzung gegenseitig aufheben. Eine progressive Federkraft-Deformationskennlinie liegt vor, wenn die Hebelarmverkürzung aufgrund einer starken Krümmung des Federrings so stark ist, dass die die degressiven Federkraft-Deformationseigenschaften des Federrings überspielt werden.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Außenoberfläche in radialer Richtung bereichsweise kegelmantelabschnittsförmig ausgebildet ist. Hierdurch kann gegebenenfalls ein sprunghafter Verlauf der Federkraft-Deformationskennlinie erzielt werden. Der gegebenenfalls auftretende Sprungeffekt beruht darauf, dass bei flächiger Anlage des kegelmantelabschnittsförmigen Bereichs der Außenoberfläche an der Stützfläche und weiterer Deformation des Federrings eine sprunghafte Änderung des Hebelarms eintritt. Hierdurch kann bei einem vorgebbaren Deformationsgrad des Federrings beispielsweise ein sprunghafter Wechsel von einer ersten Federkraft-Deformationskennlinie mit einer ersten Progression auf eine zweite Federkraft-Deformationskennlinie mit einer zweiten, insbesondere größeren, Progression bewirkt werden.
  • Bevorzugt weist der Federring eine konstante Materialstärke auf. Hierdurch ist eine einfache und kostengünstige Herstellung des Federrings möglich. Bevorzugt sind in einer die Mittelachse des Federrings umfassenden Querschnittsebene wenigstens bereichsweise zueinander konzentrische konvexe Außenoberflächenabschnitte und konkave Innenoberflächenabschnitte ausgebildet. Besonders bevorzugt sind die Außenoberfläche und die Innenoberfläche zumindest abschnittsweise als mathematisch ähnliche Kurven, insbesondere als parallele oder konzentrische Kreisbögen, ausgebildet.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Federring in einer seine Mittelachse umfassenden Querschnittsebene einen Querschnittsverlauf mit zumindest bereichsweise von der außen umlaufenden Kante zur innen umlaufenden Kante abnehmender Materialstärke auf. Durch eine bereichsweise Reduktion der Materialstärke des Federrings kann beispielsweise ein konventioneller, kegelmantel abschnittsförmiger Federring in einen Federring mit zumindest bereichsweise konvexer Außenoberfläche umgearbeitet werden. Diese Veränderung der Außenoberfläche kann insbesondere durch Umformen und/oder spanendes Abtragen, beispielsweise durch Fräsen und/oder Schleifen, erfolgen.
  • Vorteilhaft ist es, wenn an dem Federring in radialer Richtung nach außen und/oder nach innen abragende Führungszungen angebracht sind. Hierdurch wird ein verdrehsicherer Einbau der Tellerfederanordnung in einer Federbaugruppe ermöglicht.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird für eine Federbaugruppe mit zwei einander gegenüberliegenden Stützflächen, zwischen denen eine Tellerfederanordnung aufgenommen ist, wobei eine Innenoberfläche der Tellerfederanordnung an einer ersten Stützfläche und eine Außenoberfläche der Tellerfederanordnung an einer zweiten Stützfläche anliegt, dadurch gelöst, dass die Außenoberfläche und die zweite Stützfläche und/oder die Innenoberfläche und die erste Stützfläche derart aufeinander abgestimmt sind, dass bei einer gegenseitigen Annäherung der Stützflächen ein Radius eines Umkreises, der Auflagepunkte der Außenoberfläche an der zweiten Stützfläche umfasst, vergrößert wird und/oder ein Radius eines Umkreises, der Auflagepunkte der Innenoberfläche an der ersten Stützfläche umfasst, verkleinert wird, um zumindest bereichsweise eine progressive Federkraft-Deformationskennlinie für die Tellerfederanordnung zu erzielen. Die Außenoberfläche und/oder die Innenoberfläche des Federrings und die jeweils zugehörigen Stützflächen sind derart aufeinander abgestimmt, dass eine Abwälzbewegung der Außenoberfläche und/oder der Innenoberfläche auf der jeweiligen Stützfläche stattfindet, durch die die gewünschte Hebelarmverkürzung eintritt, die die progressive Federkraft-Deformationskennlinie für den Federring bewirkt.
  • Zweckmäßigerweise wird in der Federbaugruppe die erfindungsgemäße Tellerfederanordnung eingesetzt.
  • Vorteilhaft ist es, wenn ein konvex geformter Außenoberflächenbereich des Federrings in radialer Richtung derart gekrümmt ist, dass die Tellerfederanordnung die zweite Stützfläche mit einer im Wesentlichen ringförmigen Berührlinie berührt, deren Radius mit zunehmender Deformation der Tellerfederanordnung zunimmt. Hierdurch findet die gewünschte Abwälzbewegung der Außenoberfläche der Tellerfederanordnung auf der zweiten Stützfläche statt. Aufgrund dieser Abwälzbewegung wird der gewünschte lineare oder progressive Verlauf der Federkraft-Deformationskennlinie erzielt.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine der Stützflächen mit einer, vorzugsweise rotationssymmetrischen, Profilierung versehen ist, die für eine Abwälzbewegung auf der Außenoberfläche oder der Innenoberfläche der Tellerfederanordnung bei gegenseitiger Annäherung der Stützflächen und damit einhergehender Deformation des Federrings in der Deformationsrichtung ausgebildet ist. Die Profilierung der Stützfläche ermöglicht die Verwendung einer bekannten Tellerfederanordnung mit kegelmantelabschnittsförmigen Querschnitt oder einer erfindungsgemäßen Tellerfederanordnung, um eine lineare oder progressive Federkraft-Deformationskennlinie zu erzielen.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:
  • 1 eine Draufsicht auf eine Tellerfederanordnung mit ringförmig ausgebildetem Federring und konvexer Außenoberfläche,
  • 2 eine Querschnittsdarstellung der Tellerfederanordnung gemäß der 1,
  • 3 eine erste Ausführungsform einer Federbaugruppe mit der Tellerfederanordnung gemäß den 1 und 2 in einer Ruhestellung,
  • 4 die erste Ausführungsform der Federbaugruppe in einer ersten Funktionsstellung,
  • 5 die erste Ausführungsform der Federbaugruppe in einer zweiten Funktionsstellung,
  • 6 eine zweite Ausführungsform einer Federbaugruppe mit einer Tellerfederanordnung mit kegelmantelabschnittsförmigem Querschnitt in einer Ruhestellung,
  • 7 die zweite Ausführungsform der Federbaugruppe in einer ersten Funktionsstellung,
  • 8 die zweite Ausführungsform der Federbaugruppe in einer zweiten Funktionsstellung und
  • 9 Federkraft-Deformationskennlinien für die verschiedenen Ausführungsformen von Tellerfederanordnungen bzw. Federbaugruppen.
  • Die in den 1 und 2 dargestellte Tellerfederanordnung 1 umfasst einen Federring 2, der aus einem federelastischen Werkstoff, beispielsweise aus Federstahl, hergestellt ist. Wie der Querschnittsdarstellung der 2 entnommen werden kann, weist der Federring 2 beispielhaft eine vollständig konvexe Außenoberfläche 3 und eine vollständig konkave Innenoberfläche 4 auf. Exemplarisch sind die Außenoberfläche 3 und die Innenoberfläche 4 als Kugelkalottenflächen mit konstanter Krümmung ausgebildet und konzentrisch zueinander angeordnet.
  • Die Tellerfederanordnung 1 kann beispielsweise in einem ersten Herstellungsschritt durch Heraustrennen, insbesondere Stanzen, aus einer nicht dargestellten planparallelen Rohmaterialtafel zunächst als Planring hergestellt werden. In einem nachfolgenden Verarbeitungsschritt wird der Planring, insbesondere in einem Prägewerkzeug, plastisch umgeformt und erhält dabei den in der 2 dargestellten Querschnitt. In der dargestellten Ausführungsform weist der mit den durchgezogenen Linien dargestellte Federring 2 über seine gesamte radiale Erstreckung die gleiche Materialstärke auf.
  • Der Federring 2 umfasst eine radial außenliegende umlaufende Auflagekante 5 und eine radial innenliegende umlaufende Auflagekante 6. Bei Anlage der Tellerfederanordnung 1 an einander gegenüberliegenden, planparallelen Stützflächen 7, 8, wie sie beispielsweise für die erste Ausführungsform einer Federbaugruppe 20 in der 3 dargestellt sind, bilden die Auflagekanten 5, 6 jeweils normal zur Zeichenebene der 3 verlaufende, kreisförmige Berührlinien mit den Stützflächen 7, 8.
  • In der 2 dargestellte Flächennormalen 9, 10 auf die Außenoberfläche 3 im Bereich der innenliegenden Auflagekante 6 bzw. der außenliegenden Auflagekante 5 schließen einen Winkel w1 ein, der exemplarisch ca. 40 Grad beträgt. Die Flächennormale 9 nimmt mit der Rotationssymmetrieachse 11 des Federrings 2 einen Winkel w2 von exemplarisch 20 Grad ein. Je kleiner der Winkel w2 ist, desto eher kommt es zwischen der oberen Stützfläche 7 und der Außenoberfläche 3 bei einer Deformation des Federrings 2 aus der in den 1 bis 3 dargestellten Neutrallage zu einer Abwälzbewegung der Außenoberfläche 3 auf der oberen Stützfläche 7. Eine derartige Abwälzbewegung ist aus den 4 und 5 erkennbar.
  • Der Abstand von Flächennormalen, die in den 3 bis 8 jeweils als gestrichelte Geraden dargestellt sind, durch die Berührlinien, die beispielsweise in der Neutralstellung gemäß der 3 identisch mit den Auflagekanten 5, 6 sind, auf die jeweiligen Stützflächen 7, 8, 34, 35 wird als Hebelarm bezeichnet.
  • Bei Einleitung von Druckkräften über die Stützflächen 7, 8 parallel zu deren Flächennormalen auf die Tellerfederanordnung 1 nimmt der Hebelarm ausgehend vom Hebelarm h1 aufgrund der im Rahmen der Deformation des Federrings 2 stattfindenden Verkippung des Federringquerschnitts, wie dies insbesondere in der 4 dargestellt ist, zunächst zu. In der 4 ist der maximale Hebelarm h2 zu erkennen.
  • Durch die stetige Zunahme des Hebelarms zwischen der in 3 dargestellten Neutrallage und der in 4 dargestellten ersten Funktionsstellung nimmt die Federkraft-Deformationskennlinie, wie sie für die Tellerfederanordnung 1 in der 9 dargestellt ist, zunächst einen degressiven Verlauf, die in der Gestalt des Federrings begründet liegt und da die Vergrößerung des Hebelarms eine Reduktion der zur Verformung des Federrings 2 notwendigen Druckkräfte begünstigt. Bei der Deformation der Tellerfederanordnung 1 zwischen der Neutrallage und der ersten Funktionsstellung gemäß den 3 und 4 liegen stets die beiden Auflagekanten 5, 6 an den Stützflächen 7, 8 an.
  • Bei weiterer Erhöhung der Druckkräfte auf die Tellerfederanordnung 1 kommt es ab der in 4 dargestellten ersten Funktionsstellung zu einer Abwälzbewegung der Außenoberfläche 3 auf der oberen Stützfläche 7, wodurch bei zunehmender Deformation des Federrings 2 eine Verkürzung des Hebelarms von der Hebelarmlänge h2 auf die Hebelarmlänge h3 erfolgt, die in 5 dargestellt ist. Aufgrund dieser fortschreitenden Verkürzung des Hebelarms zwischen der ersten Funktionsstellung gemäß 4 und der zweiten Funktionsstellung gemäß 5 ist eine überproportionale Kraftzunahme erforderlich, um eine weitere Deformation der Tellerfederanordnung 1 zu bewirken. Mit dieser Hebelarmverkürzung geht somit ein nunmehr stark progressiver Abschnitt der Federkraft-Deformationskennlinie 53 einher, wie sie in 9 dargestellt ist, hierbei findet eine Überlagerung der in der Gestalt des Federrings 2 begründeten degressiven Federkraft-Deformationseigenschaften statt.
  • Bei einem in der 2 links durch die gestrichelte Linie angedeuteten Verlauf der Außenoberfläche 14 einer alternativen Ausführungsform des Federrings 2 ist eine Verjüngung der Materialstärke des Federrings 2 ausgehend von der außenliegenden Auflagekante 5 bis zur innenliegenden Auflagekante 12 vorgesehen. Gegenüber der mit durchgezogenen Linien dargestellten Ausführungsform des Federrings 2 nimmt die Flächennormale 13 der Außenoberfläche 14 im Bereich der inneren Auflagekante 12 einen erheblich spitzeren Winkel w3, exemplarisch ca. 10 Grad, mit der Rotationssymmetrieachse 11 des Federrings 2 ein. Dadurch findet bereits bei einer geringen Deformation des Federrings 2 gemäß der alternativen Ausführungsform eine Abwälzbewegung der Außenoberfläche 14 auf der oberen Stützfläche 7 statt und der Verlauf der in 9 dargestellten Federkraft-Deformationskennlinie 54 ist bereits bei geringer Deformation stark progressiv.
  • Bei einem in der 2 rechts durch die gestrichelte Linie angedeuteten Verlauf der Außenoberfläche 15 einer zweiten alternativen Ausführungsform des Federrings 2 ist eine bereichsweise Verjüngung der Materialstärke des Federrings 2 vorgesehen. Der Federring 2 gemäß der zweiten alternativen Ausführungsform weist an seiner Außenoberfläche 15 einen konusabschnittsförmigen Bereich auf. Dadurch findet ausgehend von der in 4 dargestellten Funktionsstellung zunächst eine Abwälzbewegung wie bei der mit durchgezogenen Linien dargestellten Ausführungsform des Federrings 2 statt. Sobald der konusabschnittsförmige Bereich der Außenoberfläche 15 flächig in Anlage mit der oberen Stützfläche 7 kommt, findet innerhalb eines kurzen Deformationswegs für den Federring 2, in dem ein im Wesentlichen degressives Federkraft-Deformationsverhalten vorliegen kann, ein Wechsel von einer Berührlinie mit großem Durchmesser auf eine Berührlinie mit kleinem Durchmesser statt, so dass auch die Federkraft-Deformationskennlinie 56, die bis zu diesem Punkt identisch mit der Federkraft-Deformationskennlinie 53 ist, sprunghaft einen stärker progressiven Verlauf nimmt.
  • Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform der Tellerfederanordnung ist der Winkel w2 zwischen der Flächennormalen der Außenoberfläche und der Flächennormalen oberen Stützfläche bereits in der Neutralstellung verschwindend oder negativ, so dass bereits bei geringfügiger Deformation des Federrings die Abrollbewegung der Außenoberfläche auf der oberen Stützfläche stattfindet und ausgehend von der Neutralstellung eine progressive Federkraft-Deformationskennlinie vorliegt.
  • Durch eine gezielte Auswahl wenigstens eines Krümmungsradius der Außenoberfläche, ggf. in Kombination mit abschnittsweise konusmantelförmigen Bereichen, lässt sich somit ein anforderungsgerechter Verlauf der Federkraft-Deformationskennlinie erzielen.
  • Bei der in den 6 bis 8 dargestellten zweiten Ausführungsform einer Federbaugruppe 30 kommt eine konventionelle Tellerfederanordnung 31 mit kegelmantelabschnittförmiger Außenoberfläche 32 und kegelmantelabschnittsförmiger Innenoberfläche 33 zum Einsatz. Um mit einer solchen Tellerfederanordnung 31 eine progressive Federkraft-Deformationskennlinie er zielen zu können, sind exemplarisch sowohl die obere Stützfläche 34 und die untere Stützfläche 35 mit einem entsprechend ausgeführten Abwälzprofil 36, 37 ausgestattet. Das Abwälzprofil 36, 37 ist exemplarisch wie die Tellerfederanordnung 31 rotationssymmetrisch zu einer nichtdargestellten Rotationssymmetrieachse ausgebildet. Vorzugsweise sind die nicht dargestellte Rotationssymmetrieachse der Tellerfederanordnung 31 und die nicht dargestellte Rotationssymmetrieachse der beiden Abwälzprofile 36, 37 konzentrisch zueinander angeordnet. Die Abwälzprofile 36, 37 weisen jeweils einen konkaven, beispielsweise als Parabelhälfte ausgeführten Querschnitt auf.
  • Bereits in der in 6 dargestellten Neutrallage liegt die Tellerfederanordnung 31 nicht mit den beiden Auflagekanten 40, 41 auf den Stützflächen 33, 34 an, sondern steht jeweils mit in radialer Richtung versetzten, exemplarisch kreisförmigen Berührlinien mit den Abwälzprofilen 36, 37 in Kontakt. Dadurch weist die Federbaugruppe 30 bereits in der Neutralstellung einen verkürzten Hebelarm h4 auf. Der Hebelarm h4 verkürzt sich bei der Deformation der Tellerfederanordnung 31 durch Annäherung der beiden Stützflächen 34, 35, wobei es zu einer Abwälzbewegung der Außen- bzw. Innenoberfläche 32, 33 der Tellerfederanordnung 31 auf den Abwälzprofilen 36, 37 kommt. Aufgrund der stetigen Verkürzung des Hebelarms, wie sie exemplarisch aus der ersten und der zweiten Funktionsstellung zu entnehmen ist, die in den 7 bzw. 8 dargestellt ist, weist die Federbaugruppe 30 insgesamt eine progressive Federkraft-Deformationskennlinie 55 auf, wie sie in der 9 offenbart wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN 2093 [0003]

Claims (11)

  1. Tellerfederanordnung mit einem Federring (2), der an einer Innenoberfläche (4) eine radial außenliegende umlaufende Auflagekante (5) zur Auflage an einer ersten Stützfläche (8) und an einer Außenoberfläche (3) eine radial innenliegende umlaufende Auflagekante (6) zur Auflage an einer zweiten Stützfläche (7) aufweist und der für eine axiale Deformation in einer Deformationsrichtung (16) ausgebildet ist, die parallel zu einer Mittelachse (11) des Federrings (2) ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Federring (2) eine wenigstens abschnittsweise progressive Federkraft-Deformationskennlinie (53) aufweist.
  2. Tellerfederanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenoberfläche (3) in radialer Richtung wenigstens bereichsweise konvex ausgebildet ist, so dass bei der Deformation des Federrings (2) in der Deformationsrichtung (16) eine der innenliegenden Auflagekante (6) benachbarte, in radialer Richtung nach außen erstreckte Abwälzfläche für eine Abwälzbewegung an einer Stützfläche (7) gebildet wird.
  3. Tellerfederanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenoberfläche (3) in radialer Richtung wenigstens bereichsweise kugelmantelabschnittsförmig, insbesondere in der Art einer gekrümmten Linie, ausgebildet ist.
  4. Tellerfederanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenoberfläche (15) in radialer Richtung bereichsweise kegelmantelabschnittsförmig ausgebildet ist.
  5. Tellerfederanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Federring (2) eine konstante Materialstärke aufweist.
  6. Tellerfederanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Federring (2) in einer seine Mittelachse (11) umfassenden Querschnittsebene einen Querschnitt mit zumindest bereichsweise von der radial außenliegenden umlaufenden Auflagekante (5) zur radial innenliegenden umlaufenden Auflagekante (6) abnehmenden Materialstärke aufweist.
  7. Tellerfederanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Federring in radialer Richtung nach außen und/oder nach innen abragende Führungszungen angebracht sind.
  8. Federbaugruppe mit zwei einander gegenüberliegenden Stützflächen (7, 8; 34, 35), zwischen denen eine Tellerfederanordnung (1; 31) aufgenommen ist, wobei eine Innenoberfläche (4; 33) der Tellerfederanordnung (1; 31) an einer ersten Stützfläche (7; 35) und eine Außenoberfläche (3; 32) an einer zweiten Stützfläche (7; 34) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenoberfläche (3; 32) der Tellerfederanordnung (1; 31) und die zweite Stützfläche (7; 34) und/oder die Innenoberfläche (33) und die erste Stützfläche (35) der Tellerfederanordnung (31) derart aufeinander abgestimmt sind, dass bei einer gegenseitigen Annäherung der Stützflächen (7, 8; 34, 35) ein Radius eines Umkreises, der Auflagepunkte der Außenoberfläche (3; 32) an der zweiten Stützfläche (7; 34) umfasst, vergrößert wird und/oder ein Radius eines Umkreises, der Auflagepunkte der Innenoberfläche (33) an der ersten Stützfläche (35) umfasst, verkleinert wird, um zumindest bereichsweise eine progressive Federkraft-Deformationskennlinie für die Tellerfederanordnung zu erzielen.
  9. Federbaugruppe nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Tellerfederanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
  10. Federbaugruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein konvex geformter Außenoberflächenbereich (3) des Federrings (2) in radialer Richtung derart gekrümmt ist, dass die Tellerfederanordnung (1) die zweite Stützfläche (7) mit einer im Wesentlichen ringförmigen Berührlinie berührt, deren Radius mit zunehmender Deformation der Tellerfederanordnung (1) zunimmt.
  11. Federbaugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Stützflächen (34, 35) mit einer, vorzugsweise rotationssymmetrischen, Profilierung (36, 37) versehen ist, die für eine Abwälzbewegung auf der Außenoberfläche (32) oder der Innenoberfläche (33) der Tellerfederanordnung bei gegenseitiger Annäherung der Stützflächen (34, 35) und damit einhergehender Deformation des Federrings (31) in der Deformationsrichtung ausgebildet ist.
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