DE102019101604A1

DE102019101604A1 - Wellfeder

Info

Publication number: DE102019101604A1
Application number: DE102019101604.5A
Authority: DE
Inventors: Hermann Eulefeld
Original assignee: Scherdel Innotec Forschungs und Entwicklungs GmbH
Current assignee: Scherdel Innotec Forschungs und Entwicklungs GmbH
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2020-07-23
Also published as: WO2020152062A1

Abstract

Eine erfindungsgemäße Wellfeder (2) umfasst:eine Vielzahl von Windungen (10, 12) mit im Wesentlichen flachen Federband- oder Federdraht-Querschnitt, insbesondere mit einem rechteckigen Federband-Querschnitt, und mit einer ersten und mit einer zweiten Federendwindung (4, 6);wobei wenigstens ein Teil der Windungen (10, 12) eine sich wiederholende Windungsabfolge (8) aus einer ungewellten Windung (10) und einer gewellten Windung (12) beschreibt; undwobei der Teil der Windungen (10, 12) mit sich wiederholender Windungsabfolge (8) mehrere ungewellte und gewellte Windungen (10, 12) aufweist, die jeweils abwechselnd angeordnet sind, und jede gewellte Windung (12) mehrere Wellenberge (14) und Wellentäler (16) aufweist, sodass die Wellentäler (16) einer gewellten Windung (12) zu der jeweils darunter angeordneten ungewellten Windung (10) und die Wellenberge (14) der gewellten Windung (12) zu der jeweils darüber angeordneten ungewellten Windung (10) weisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellfeder. Wellfedern sind gewundene oder gestanzte federnde Teile, die meist aus Flachmaterial gefertigt werden. Wellfedern nehmen im Betrieb Lasten in axialer Richtung auf, und bieten gegenüber Schraubendruckfedern den Vorteil einer Platzersparnis. Die Arbeitshöhe kann durch eine Wellfeder reduziert werden, und somit können Wellfedern in kleineren Federräumen eingebaut werden.
Allerdings können Wellfedern bislang nur in Einsatzfeldern eingesetzt werden, bei denen eine Beanspruchung der Wellfeder in axialer Richtung erfolgt. Die Einsatzmöglichkeiten von solchen Wellfedern sind daher beschränkt.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wellfeder anzugeben, mit der ein neues Einsatzgebiet erschlossen werden kann.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Eine erfindungsgemäße Wellfeder umfasst:

eine Vielzahl von Windungen mit im Wesentlichen flachen Federband- oder Federdraht-Querschnitt, insbesondere mit einem rechteckigen Federband-Querschnitt, und mit einer ersten und mit einer zweiten Federendwindung;
wobei wenigstens ein Teil der Windungen eine sich wiederholende Windungsabfolge aus einer ungewellten Windung und einer gewellten Windung beschreibt; und
wobei der Teil der Windungen mit sich wiederholender Windungsabfolge mehrere ungewellte und gewellte Windungen aufweist, die jeweils abwechselnd angeordnet sind, und jede gewellte Windung mehrere Wellenberge und Wellentäler aufweist, sodass die Wellentäler einer gewellten Windung, insbesondere in Axialrichtung gesehen, zu der jeweils darunter angeordneten ungewellten Windung und die Wellenberge der gewellten Windung, insbesondere in Axialrichtung gesehen, zu der jeweils darüber angeordneten ungewellten Windung weisen.

Dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Wellfeder eine gewellte Windung in dem Teil der Windungen mit sich wiederholender Windungsabfolge immer zwischen zwei ungewellten Windungen gelegen ist, können die Wellenberge und Wellentäler der gewellten Windungen in Umfangsrichtung verschoben werden, ohne dass bei Zusammendrücken der Wellfeder in Axialrichtung die in Axialrichtung wirkende Federkraft merklich reduziert wird oder gar zusammenbricht oder wegfällt. Das Abgleiten oder Abrutschen von aneinander liegendem Wellenberg und Wellental bei aufeinanderliegenden gewellten Windungen, wie dies bei herkömmlichen Wellfedern der Fall ist, wird zuverlässig vermieden. Die Krafteinleitung erfolgt dabei im Wesentlichen in axialer Richtung zwischen der ersten und zweiten Federendwindung. Zudem können die erste und die zweite Federendwindung im Einsatz zueinander verdreht werden.
Bislang konnten Wellfedern nicht in Einsatzfeldern eingesetzt werden, bei denen die Wellfeder auf Torsion beansprucht worden ist und insbesondere in Einsatzfeldern mit Drehzahlen, insbesondere mittleren oder hohen Drehzahlen. Bei solchen Einsatzfeldern sind benachbarte Wellenberge und Wellentäler immer voneinander abgeglitten und die erforderliche Federkraft in Axialrichtung ist dadurch signifikant reduziert worden oder sogar ganz zusammengebrochen.
Gemäß einem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung ist die erfindungsgemäße Wellfeder aufgrund ihrer sich wiederholender Windungsabfolge mit abwechselnd angeordneten ungewellten und gewellten Windungen auch für Einsatzfelder geeignet, bei denen eine Torsionsbeanspruchung, zusätzlich zur Beanspruchung der Feder in Axialrichtung, zwischen den beiden Federendwindungen auftritt und insbesondere auch für Einsatzfelder, bei denen eine Wellfeder, zusätzlich zur Beanspruchung der Feder in Axialrichtung, mit Drehzahlen, insbesondere mit mittleren oder hohen Drehzahlen belastet wird.
Bei einer solchen Torsions- oder Drehzahlbeanspruchung bleibt die Federkraft in Axialrichtung bestehen. Die gewellten Windungen in dem Teil der Windungen mit sich wiederholender Windungsabfolge üben eine Druckkraft in axialer Richtung mit ihren Wellenbergen gegenüber der jeweils darüber angeordneten ungewellten Windung und mit ihren Wellentälern gegen die jeweils darunter angeordnete ungewellte Windung aus.
Ganz besonders eignet sich die erfindungsgemäße Wellfeder zur Lagervorspannung in einem sich drehenden Lager, zum Spielausgleich und zum Auseinanderdrücken von zwei sich drehenden Elementen.
Die erste und die zweite Federendwindung können auf beliebige Weise ausgeführt werden, insbesondere als ungewellte Federendwindung, als gewellte Federendwindung oder als Federendwindung mit anderer Wellung oder Steigung als die gewellten Federwindungen in dem Teil der Windungen mit sich wiederholender Windungsabfolge.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die ungewellte Windung als flache und/oder steigungslose Windung ausgebildet. Dadurch wird ein Abgleiten der Wellenberge und Wellentäler der gewellten Windungen gegenüber den jeweils darüber und darunter angeordneten ungewellten Windungen besonders zuverlässig vermieden.
Die jeweils zwischen zwei ungewellten Windungen angeordnete gewellte Windung sorgt für die erforderliche Steigung zwischen den zwei ungewellten Windungen, indem sie mit ihrem ersten Wellental direkt an der darunter angeordneten ungewellten Windung anschließt und mit ihrem letzten Wellenberg an die darüber angeordnete ungewellte Windung anschließt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung liegt jede gewellte Windung in dem Teil der Windungen mit sich wiederholender Windungsabfolge - entweder im Ruhezustand der Wellfeder oder bei Zusammendrücken der Wellfeder in Axialrichtung - mit ihren Wellentälern an der darunter angeordneten, ungewellten Windung und mit ihren Wellenbergen an der darüber angeordneten, ungewellten Windung an.
Das Anliegen der Wellenberge der gewellten Windung(en) an der jeweils darüber angeordneten ungewellten Windung und das Anliegen der Wellentäler der gewellten Windung(en) an der jeweils darunter angeordneten ungewellten Windung kann dabei schon im unbelasteten Zustand der Wellfeder gegeben sein.
Alternativ dazu können die Wellentäler und die Wellenberge der gewellten Windung(en) im unbelasteten Zustand der Wellfeder jeweils in einem Abstand zu der jeweils darunter bzw. darüber angeordneten, gewellten Windung angeordnet sein, und ein Anliegen zwischen Wellentälern der ungewellten Windung(en) und der jeweils darunter angeordneten ungewellten Windung und zwischen den Wellenbergen der gewellten Windung(en) und der jeweils darüber angeordneten ungewellten Windung erfolgt erst bei Zusammendrücken der Wellfeder in Axialrichtung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in dem Teil der Windungen mit sich wiederholender Windungsabfolge wenigstens ein Großteil der Wellenberge von einander nächstgelegenen gewellten Windungen an korrespondierenden Umfangspositionen der Wellfeder angeordnet, und/oder wenigstens ein Großteil der Wellentäler benachbarter gewellter Windungen ist an korrespondierenden Umfangspositionen der Wellfeder angeordnet.
Insbesondere können alle Wellenberge von einander nächstgelegenen gewellten Windungen an korrespondierenden Umfangspositionen der Wellfeder angeordnet sein, und ebenso können alle Wellentäler von einander nächstgelegenen gewellten Windungen an korrespondierenden Umfangspositionen der Wellfeder angeordnet sein.
In einer dazu alternativen Ausführungsform der Erfindung kann in dem Teil der Windungen mit sich wiederholender Windungsabfolge wenigstens ein Großteil der Wellenberge einer gewellten Windung an korrespondierenden Umfangspositionen mit den Wellentälern einer nächstgelegenen gewellten Windung der Wellfeder angeordnet sein, und ebenso kann wenigstens ein Großteil der Wellentäler einer gewellten Windung an korrespondierenden Umfangspositionen mit den Wellenbergen einer nächstgelegenen gewellten Windung der Wellfeder angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist jede gewellte Windung des Teils der Windungen mit sich wiederholender Windungsabfolge einen insbesondere im Wesentlichen sinusförmigen Windungsverlauf mit 3,5 bis 15,5 Wellenbergen und Wellentälern, insbesondere 3,5 bis 7,5 Wellenbergen und Wellentälern, auf.
Dadurch wird eine ausreichend hohe Axialkraft bei gleichzeitiger Eignung für eine Torsionsbelastung zwischen erster und zweiter Federendwindung sichergestellt.
Dadurch, dass der Windungsverlauf 3,5; 4,5; 5,5, usw. Wellentäler und Wellenberge und somit immer einen Wellenberg mehr als ein Wellental aufweist, ist sichergestellt, dass die gewellte Windung den erforderlichen Abstand zwischen zwei ungewellten Windungen schafft und somit für die erforderliche Steigung sorgt. Die gewellte Windung schließt mit ihrem ersten Wellental direkt an der darunter angeordneten ungewellten Windung an, und sie schließt mit ihrem letzten Wellenberg an die darüber angeordnete ungewellte Windung an.
Ein Windungsverlauf mit XX,5 Wellenbergen und Wellentälern ist vorteilhaft.
Es ist aber auch denkbar, einen Windungsverlauf mit XX,0 Wellenbergen und Wellentälern zu fertigen. Hier würden also die Wellenberge immer übereinander liegen und die Wellentäler würden immer übereinander liegen. Das hätte den Vorteil, dass eine weichere Federkennlinie erreicht werden kann, da die nicht gewellten Windungen unter den Wellentälern bei Belastung mitfedern können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Wellfeder insgesamt 4 bis 30, insbesondere 6 bis 10 Windungen auf. Die Anzahl der Windungen wird je nach gewünschter Federkraft der Wellfeder gewählt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die Windungen jeweils einen rechteckigen, in Axialrichtung gesehen flachen Federband-Querschnitt auf.
Durch einen solchen rechteckigen, in Axialrichtung gesehen flachen Federband-Querschnitt wird im Belastungszustand der Wellfeder gewährleistet, dass benachbarte Windungen sicher aufeinander aufliegen, auch wenn die Wellfeder einer Torsionsbelastung, in Umfangsrichtung gesehen, ausgesetzt ist, und dass sie nicht abrutschen.
Ein besonders günstiges Breiten-zu-Höhen-Verhältnis des Federband-Querschnitts ist 1 : 1, insbesondere von 1,1 : 1 bis 10 : 1, bevorzugterweise von 5 : 1 bis 8 : 1.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf Windungen mit rechteckigem, in Axialrichtung gesehen flachen Federband-Querschnitt beschränkt. Es ist auch möglich, eine erfindungsgemäße Wellfeder mit einem trapezförmigen, runden, ovaten oder Multi-Arc-Querschnitt auszubilden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind vorteilhafte Abmessungen der erfindungsgemäßen Wellfeder wie folgt: Materialdicke der Windungen: 0,1 bis 5,0 mm; und/oder Materialbreite der Windungen: 0,5 bis 15,0 mm; und/oder Federaußendurchmesser der Wellfeder von 10 bis 300 mm.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich jede Windung des Teil der Windungen mit sich wiederholender Windungsabfolge über einen Umfangsbereich von etwa 360°.
Dadurch ist gewährleistet, dass in dem Teil der Windungen mit sich wiederholender Windungsabfolge die gewellten Windungen mit ihren Wellenbergen und Wellentälern jeweils zuverlässig an der jeweils darüber und darunter angeordneten ungewellten Windung anliegen und ein Abrutschen oder Abgleiten von Wellenbergen und Wellentälern vermieden wird.
Die erste und zweite Federendwindung kann sich gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung auch über einen Umfangsbereich erstrecken, der größer oder kleiner als 360° ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Teil der Windungen mit sich wiederholender Windungsabfolge alle Windungen der Wellfeder.
Dadurch wird ein zuverlässiges Anliegen der Wellenberge und Wellentäler der gewellten Windungen an der jeweils darüber und darunter angeordneten ungewellten Windungen über die gesamte Höhe der Wellfeder gewährleistet, und ein Abrutschen oder Abgleiten von Wellenbergen und Wellentälern, insbesondere bei einer Torsionsbelastung, kann zuverlässig vermieden werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Teil der Windungen mit sich wiederholender Windungsabfolge alle Windungen der Wellfeder, ausgenommen wenigstens eine der ersten und der zweiten Federendwindung, insbesondere ausgenommen die erste und die zweite Federendwindung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eine der ersten und der zweiten Federendwindungen eine gewellte Windung mit Wellenbergen und Wellentälern, die insbesondere den gleichen Windungsverlauf wie die gewellten Windungen in dem Teil der Windungen mit sich wiederholender Windungsabfolge aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Wellfeder für eine Druckbeanspruchung bestimmt, durch Krafteinleitung im Wesentlichen in axialer Richtung zwischen der ersten und der zweiten Federendwindung, und sie ist zusätzlich für eine Torsionsbelastung bestimmt, durch eine Torsions-Krafteinleitung zwischen der ersten und der zweiten Federendwindung, insbesondere im Wesentlichen in Umfangsrichtung.
Die Erfindung betrifft auch eine Wellfeder, aufweisend eine Vielzahl von Windungen mit im Wesentlichen flachen Federband- oder Federdraht-Querschnitt, insbesondere mit einem rechteckigen Federband-Querschnitt, und mit einer ersten und mit einer zweiten Federendwindung. Die Windungen umfassen wenigstens zwei gewellte Windungen mit einer oberen und einer unteren gewellten Windung, die jeweils mehrere Wellenberge und Wellentäler aufweisen, wobei die untere gewellte Windung mit ihrer Oberseite wenigstens bereichsweise an der Unterseite der oberen gewellten Windung anliegt. Eine erste ungewellte Windung oder die erste Federendwindung ist unterhalb der unteren gewellten Windung angeordnet, und die Wellentäler der unteren Windung der wenigstens zwei gewellten Windungen weisen zu der ersten ungewellten Windung oder der ersten Federendwindung oder liegen an dieser an. Eine zweite ungewellte Windung oder die zweite Federendwindung ist oberhalb der oberen gewellten Windung angeordnet, und die Wellenberge der oberen Windung der wenigstens zwei gewellten Windungen weisen zu der zweiten ungewellten Windung oder der zweiten Federendwindung oder liegen an dieser an.
Für diese erfindungsgemäße Wellfeder treffen sämtliche Vorteile und Ausführungsformen wie für die zuvor erläuterte Wellfeder, und insbesondere auch die Weiterbildungen der Ansprüche 2 und 4 bis 14 zu. Diese sind durch diesen Verweis mit offenbart und werden zur Vermeidung von Redundanz nicht noch einmal wiederholt.
Dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Wellfeder die obere und untere gewellten Windung jeweils mehrere Wellenberge und Wellentäler aufweisen und die untere gewellte Windung mit ihrer Oberseite wenigstens bereichsweise an der Unterseite der oberen gewellten Windung anliegt, dadurch, dass die Wellentäler der unteren gewellten der wenigstens zwei gewellten Windungen zu der ersten ungewellten Windung oder der ersten Federendwindung weisen oder an dieser anliegen und dass die Wellenberge der oberen gewellten der wenigstens zwei gewellten Windungen zu der zweiten ungewellten Windung oder der zweiten Federendwindung weisen oder an dieser anliegen, können die Wellenberge und Wellentäler der gewellten Windungen in Umfangsrichtung verschoben werden, ohne dass bei Zusammendrücken der Wellfeder in Axialrichtung die in Axialrichtung wirkende Federkraft merklich reduziert wird oder gar zusammenbricht oder wegfällt. Das Abgleiten oder Abrutschen von aneinander liegendem Wellenberg und Wellental bei aufeinanderliegenden gewellten Windungen, wie dies bei herkömmlichen Wellfedern der Fall ist, wird zuverlässig vermieden. Die Krafteinleitung erfolgt dabei im Wesentlichen in axialer Richtung zwischen der ersten und zweiten Federendwindung. Zudem können die erste und die zweite Federendwindung im Einsatz zueinander verdreht werden.
Bislang konnten Wellfedern nicht in Einsatzfeldern eingesetzt werden, bei denen die Wellfeder auf Torsion beansprucht worden ist und insbesondere in Einsatzfeldern mit Drehzahlen, insbesondere mittleren oder hohen Drehzahlen. Bei solchen Einsatzfeldern sind benachbarte Wellenberge und Wellentäler immer voneinander abgeglitten und die erforderliche Federkraft in Axialrichtung ist dadurch signifikant reduziert worden oder sogar ganz zusammengebrochen.
Die erfindungsgemäße Wellfeder ist nun auch für Einsatzfelder geeignet, bei denen eine Torsionsbeanspruchung, zusätzlich zur Beanspruchung der Feder in Axialrichtung, zwischen den beiden Federendwindungen auftritt und insbesondere auch für Einsatzfelder, bei denen eine Wellfeder, zusätzlich zur Beanspruchung der Feder in Axialrichtung, mit Drehzahlen, insbesondere mit mittleren oder hohen Drehzahlen belastet wird.
Bei einer solchen Torsions- oder Drehzahlbeanspruchung bleibt die Federkraft in Axialrichtung bestehen. Die obere und untere gewellte Windung üben eine Druckkraft in axialer Richtung mit ihren Wellenbergen gegenüber der jeweils darüber angeordneten ungewellten Windung oder Federendwindung und mit ihren Wellentälern gegen die jeweils darunter angeordnete ungewellte Windung oder Federendwindung aus.
Ganz besonders eignet sich die erfindungsgemäße Wellfeder zur Lagervorspannung in einem sich drehenden Lager, zum Spielausgleich und zum Auseinanderdrücken von zwei sich drehenden Elementen.
Die erste und die zweite Federendwindung können auf beliebige Weise ausgeführt werden, insbesondere als ungewellte Federendwindung, als gewellte Federendwindung oder als Federendwindung mit anderer Wellung oder Steigung als die gewellten Federwindungen in dem Teil der Windungen mit sich wiederholender Windungsabfolge.
Gemäß einer ersten Ausführungsform ist bei einer solchen Wellfeder der Windungsverlauf, insbesondere die Wellenform, der oberen und der unteren gewellten Windung im Wesentlichen identisch, und die untere gewellte Windung liegt mit der Oberseite ihrer Wellentäler, ihrer Übergangsbereiche und ihrer Wellenberge an der Unterseite der Wellentäler, der Übergangsbereiche und der Wellenberge der oberen gewellten Windung an.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beschreibt bei einer solchen Wellfeder wenigstens ein Teil der Windungen eine sich wiederholende Windungsabfolge aus wenigstens zwei gewellten, wenigstens bereichsweise aneinander anliegenden Windungen und wenigstens einer ungewellten Windung. In dem Teil der Windungen mit sich wiederholender Windungsabfolge weisen die Wellentäler der unteren Windung der wenigstens zwei gewellten Windungen zu der ersten ungewellten Windung darunter, zu der darunter angeordneten zweiten ungewellten Windung des benachbarten Windungsabfolgeabschnitts oder zu der ersten Federendwindung oder liegen an dieser an. In dem Teil der Windungen mit sich wiederholender Windungsabfolge weisen die Wellenberge der oberen Windung der wenigstens zwei gewellten Windungen zu der zweiten ungewellten Windung darüber, zu der darüber angeordneten ersten ungewellten Windung des benachbarten Windungsabfolgeabschnitts oder zu der zweiten Federendwindung oder liegen an dieser an.
Die Erfindung betrifft auch eine Wellfeder, aufweisend eine Vielzahl von Windungen mit im Wesentlichen flachen Federband- oder Federdraht-Querschnitt, insbesondere mit einem rechteckigen Federband-Querschnitt, und mit einer ersten und mit einer zweiten Federendwindung. Die Windungen umfassen eine gewellte Windung mit mehreren Wellenbergen und Wellentälern, eine darunter angeordnete, erste ungewellte Windung und eine darüber angeordnete, zweite ungewellte Windung. Die gewellte Windung weist mit ihren Wellentälern zu der ersten ungewellten Windung oder der ersten Federendwindung oder liegt an dieser an. Die gewellte Windung weist mit ihren Wellenbergen zu der zweiten ungewellten Windung oder der zweiten Federendwindung oder liegt an dieser an.
Für diese erfindungsgemäße Wellfeder treffen sämtliche Vorteile und Ausführungsformen wie für die zuvor erläuterte Wellfeder, und insbesondere auch die Weiterbildungen der Ansprüche 2 und 4 bis 14 zu. Diese sind durch diesen Verweis mit offenbart und werden zur Vermeidung von Redundanz nicht noch einmal wiederholt.
Dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Wellfeder die gewellten Windung jeweils mehrere Wellenberge und Wellentäler aufweist und mit ihren Wellentälern zu der ersten ungewellten Windung oder der ersten Federendwindung weist oder an dieser anliegt, und mit ihren Wellenbergen zu der zweiten ungewellten Windung oder der zweiten Federendwindung weist oder an dieser anliegt, können die Wellenberge und Wellentäler der gewellten Windung in Umfangsrichtung verschoben werden, ohne dass bei Zusammendrücken der Wellfeder in Axialrichtung die in Axialrichtung wirkende Federkraft merklich reduziert wird oder gar zusammenbricht oder wegfällt. Das Abgleiten oder Abrutschen von aneinander liegendem Wellenberg und Wellental bei aufeinanderliegenden gewellten Windungen, wie dies bei herkömmlichen Wellfedern der Fall ist, wird zuverlässig vermieden. Die Krafteinleitung erfolgt dabei im Wesentlichen in axialer Richtung zwischen der ersten und zweiten Federendwindung. Zudem können die erste und die zweite Federendwindung im Einsatz zueinander verdreht werden.
Bislang konnten Wellfedern nicht in Einsatzfeldern eingesetzt werden, bei denen die Wellfeder auf Torsion beansprucht worden ist und insbesondere in Einsatzfeldern mit Drehzahlen, insbesondere mittleren oder hohen Drehzahlen. Bei solchen Einsatzfeldern sind benachbarte Wellenberge und Wellentäler immer voneinander abgeglitten und die erforderliche Federkraft in Axialrichtung ist dadurch signifikant reduziert worden oder sogar ganz zusammengebrochen.
Die erfindungsgemäße Wellfeder ist nun auch für Einsatzfelder geeignet, bei denen eine Torsionsbeanspruchung, zusätzlich zur Beanspruchung der Feder in Axialrichtung, zwischen den beiden Federendwindungen auftritt und insbesondere auch für Einsatzfelder, bei denen eine Wellfeder, zusätzlich zur Beanspruchung der Feder in Axialrichtung, mit Drehzahlen, insbesondere mit mittleren oder hohen Drehzahlen belastet wird.
Bei einer solchen Torsions- oder Drehzahlbeanspruchung bleibt die Federkraft in Axialrichtung bestehen. Die gewellte Windung übt eine Druckkraft in axialer Richtung mit ihren Wellenbergen gegenüber der jeweils darüber angeordneten ungewellten Windung oder Federendwindung und mit ihren Wellentälern gegen die jeweils darunter angeordnete ungewellte Windung oder Federendwindung aus.
Ganz besonders eignet sich die erfindungsgemäße Wellfeder zur Lagervorspannung in einem sich drehenden Lager, zum Spielausgleich und zum Auseinanderdrücken von zwei sich drehenden Elementen.
Die erste und die zweite Federendwindung können auf beliebige Weise ausgeführt werden, insbesondere als ungewellte Federendwindung, als gewellte Federendwindung oder als Federendwindung mit anderer Wellung oder Steigung als die gewellten Federwindungen in dem Teil der Windungen mit sich wiederholender Windungsabfolge.
Gemäß einer ersten Ausführungsform beschreibt bei einer solchen Wellfeder wenigstens ein Teil der Windungen eine sich wiederholende Windungsabfolge aus wenigstens zwei Windungsabfolgebereichen mit jeweils zwei ungewellten Windungen und einer gewellten Windung. In wenigstens einem Windungsabfolgebereich umfassen die wenigstens zwei ungewellten Windungen eine untere und eine obere ungewellte Windungen, wobei die untere ungewellte Windung mit ihrer Oberseite an der Unterseite der oberen ungewellten Windung anliegt, und die gewellte Windung weist mit ihren Wellentälern zu der jeweils darunter angeordneten unteren ungewellten Windung oder liegt daran an, und sie weist mit ihren Wellenbergen zu der jeweils darüber angeordneten unteren ungewellten Windung des darüber angeordneten Windungsabfolgebereichs oder liegt daran an.
Für alle beschriebenen und beanspruchten Wellfedern gilt, dass die Federenden können unterschiedlich ausgeformt werden können. Zum Beispiel können mehrere nicht gewellte Windungen pro Federende vorgesehen werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, insbesondere ein drehendes Lager, aufweisend

eine drehbare Welle und ein drehfest mit der Welle verbundenes, erstes drehbares Element, insbesondere Flansch; und
ein zweites drehbares Element, das beabstandet von dem ersten drehbaren Element angeordnet ist und insbesondere mit der Welle unverbunden ist;
wobei eine Wellfeder der hier beschriebenen Art so axial zwischen dem ersten und zweiten drehbaren Element angeordnet ist, dass die Welle durch den Innenraum der Wellfeder verläuft und die Wellfeder mit einer ihrer beiden Federendwindungen an dem ersten drehbaren Element und mit der anderen ihrer beiden Federendwindungen an dem zweiten drehbaren Element anliegt und so im Betrieb der Vorrichtung eine Kraftbeaufschlagung der Wellfeder im Wesentlichen in axialer Richtung zwischen den Federendwindungen erfolgt, sodass die Wellfeder das erste und zweite drehbare Element in Axialrichtung auseinanderdrückt.

Für eine solche erfindungsgemäße Vorrichtung treffen die vorstehend mit Bezug auf die Wellfeder angegebenen Vorteile und Ausführungsformen zu. Diese werden zur Vermeidung von Wiederholungen nicht noch einmal angegeben.
Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden im Betrieb der Vorrichtung das erste drehbare Element und das zweite drehbare Element gedreht werden, und somit wird auch die Wellfeder mitgedreht.
Die Wellfeder kann auch durch Relativverdrehung des ersten drehbaren Elements und des zweiten drehbaren Elements zueinander auch in Umfangsrichtung beansprucht werden, und die Wellentäler der gewellten Windungen verbleiben in Anlage mit der jeweils darunter angeordneten ungewellten Windung und die Wellenberge der gewellten Windungen verbleiben jeweils in Anlage mit der darunter angeordneten ungewellten Windung. Dadurch wird ein Abrutschen oder Abgleiten von Wellenbergen und Wellentälern verhindert.
Durch die erfindungsgemäße Wellfeder, die im Betrieb der Vorrichtung mitgedreht wird, werden das erste und das zweite drehbare Element zuverlässig in Axialrichtung auseinandergedrückt.
Ein Abrutschen von benachbarten Wellenbergen und Wellentälern wird durch die sich wiederholende Windungsabfolge mit abwechselnd angeordneten ungewellten und gewellten Windungen der erfindungsgemäßen Wellfeder zuverlässig vermeiden. Dadurch kann zum Auseinanderdrücken des ersten und des zweiten drehbaren Elements nun eine Wellfeder zum Einsatz kommen, mit der höhere Federkräfte und ein geringerer Bauraum erreicht werden können, als mit einer herkömmlichen Druckfeder.
Die erfindungsgemäße Wellfeder kann nun auch mit Drehzahlen, insbesondere auch mit mittleren und hohen Drehzahlen beaufschlagt werden und gleichzeitig eine Druckkraft übertragen. Die aufzubringende Axialkraft ist durch die erfindungsgemäße Wellfeder sichergestellt.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.

1 zeigt eine Schnittdarstellung einer Wellfeder gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, durch eine Axialebene mit Blick auf die geschnittenen Windungen;
2 zeigt anhand ihrer 2(a) eine perspektivische Ansicht der Wellfeder aus 1 schräg von oben und anhand ihrer 2(b) eine perspektivische Ansicht der Wellfeder aus 2(a) schräg von unten;
3 zeigt anhand ihrer 3(a) eine perspektivische Ansicht der Wellfeder aus 2 schräg von oben in einer ersten Position; und anhand ihrer 3(b) eine perspektivische Ansicht der Wellfeder aus 3(a) schräg von oben in einer gegenüber der Darstellung der 3(a) um etwa 30° in Uhrzeigerrichtung gedrehten Position;
4 zeigt anhand ihrer 4(a) eine perspektivische Ansicht einer weiteren Wellfeder schräg von oben und anhand ihrer 4(b) eine Schnittansicht der Wellfeder aus 4(a) entlang einer Federmittelebene;
5 zeigt anhand ihrer 5(a) eine perspektivische Ansicht einer weiteren Wellfeder schräg von oben und anhand ihrer 5(b) eine Schnittansicht der Wellfeder aus 5(a) entlang einer Federmittelebene;
6 zeigt anhand ihrer 6(a) eine perspektivische Ansicht einer weiteren Wellfeder schräg von oben und anhand ihrer 6(b) eine Schnittansicht der Wellfeder aus 6(a) entlang einer Federmittelebene; und
7 zeigt anhand ihrer 7(a) eine perspektivische Ansicht einer weiteren Wellfeder schräg von oben und anhand ihrer 7(b) eine Schnittansicht der Wellfeder aus 7(a) entlang einer Federmittelebene.

Die in den 1 bis 5 gezeigten Wellfedern 2, 22 und 24 umfassen jeweils eine erste untere Federendwindung 4 und eine zweite obere Federendwindung 6 sowie einen Bereich 8 mit sich wiederholender Windungsabfolge zwischen der unteren Federendwindung 4 und der oberen Federendwindung 6.
Im Betrieb liegt die untere Federendwindung 4 mit ihrer Unterseite, insbesondere mit den Unterseiten ihrer Wellentäler an einem ersten Element an. Ebenso liegt die obere Federendwindung 6 mit ihrer Oberseite, insbesondere mit den Oberseiten ihrer Wellenberge an einem zweiten Element an. Ein üblicher Anwendungsfall ist derjenige einer Lagervorspannung oder der Spielausgleich zwischen zwei Elementen, die auseinandergedrückt werden müssen.
Die Wellfeder 2 wird in Axialrichtung beansprucht und übt eine Druckkraft in Axialrichtung zwischen den beiden Federendwindungen 4 und 6 aus.
Die untere und die obere Federendwindung 4 und 6 sind gewellt ausgebildet und beschreiben jeweils einen sinusförmigen Wellenverlauf mit im vorliegenden, nicht einschränkenden Ausführungsbeispiel sechs Wellenbergen und sieben Wellentälern (obere Federendwindung 6) bzw. sechs Wellentälern und sieben Wellenbergen (untere Federendwindung 4). Beide Federendwindungen 4 und 6 erstrecken sich jeweils über einen Umfangsbereich von etwa 360°. Die obere Federendwindung 6 geht in die oberste ungewellte Windung 10 des Bereichs mit sich wiederholender Windungsabfolge 8 über, und die untere Federendwindung 4 geht in die unterste ungewellte Windung 10 des Bereichs mit sich wiederholender Windungsabfolge 8 über.
Im vorliegenden, nicht einschränkenden Ausführungsbeispiel umfasst der Bereich 8 mit sich wiederholender Windungsabfolge vier ungewellte Windungen 10 und drei gewellte Windungen 12. Ungewellte Windungen 10 und gewellte Windungen 12 sind in dem Bereich mit sich wiederholender Windungsabfolge 8 jeweils abwechselnd angeordnet. Die ungewellten Windungen 10 sind steigungslos ausgebildet.
Wenn man die untere Federendwindung 4 und die obere Federendwindung 6 hinzurechnet, umfasst die Wellfeder 2 somit neun Windungen. Dies ist wiederum nur exemplarisch und nicht beschränkend. Selbstverständlich können auch Wellfedern mit anderer Windungsanzahl vorgesehen werden.
Die Wellfeder 2 hat über alle Windungen gesehen, also sowohl über die untere Endwindung 4, über die ungewellten Windungen 10 und über die gewellten Windungen 12 des Bereichs 8 mit sich wiederholender Windungsabfolge und über die obere Endwindung 6 gesehen, jeweils einen konstanten rechteckigen, in Axialrichtung gesehen flachen Federband-Querschnitt. Die Windungen 4, 6, 10 und 12 der Wellfeder 2 sind aus einem Federband. Das Breiten-zu-Höhen-Verhältnis beträgt im vorliegenden, nicht einschränkenden Ausführungsbeispiel etwa 7:1.
Alternativ dazu können die Windungen 4, 6, 10 und 12 auch aus einem Federdraht mit einem runden, ovalen oder Multi-Arc-Querschnitt sein.
Wenn man dem Verlauf des Federdrahts von der unteren Federendwindung 4 in Richtung zu der oberen Federendwindung 6 folgt, so geht die untere Federendwindung 4 an ihrem letzten Wellenberg in die erste, unterste ungewellte Windung 10 über, die unterste ungewellte Windung 10 beschreibt eine volle Windung von etwa 360° und geht dann in das erste Wellental der darauffolgenden gewellten Windung 12 über. Die gewellte Windung 12 beschreibt dann einen Windungsverlauf mit sechs Wellentälern 16, mit sieben Wellenbergen 14 und jeweils dazwischen angeordneten Übergangsbereichen 18, und sie geht mit ihrem letzten Wellenberg 14 in die nächste ungewellte Windung 10 über. Dieser Ablauf wiederholt sich für die darauffolgenden ungewellten und gewellten Windungen 10, 12.
Die letzte, oberste ungewellte Windung 10 geht in ein Wellental 16 der oberen Federendwindung 6 über. Diese obere Federendwindung 6 beschreibt einen Windungsverlauf mit sechs Wellentälern und sieben Wellenbergen und endet an einem Wellenberg.
In dem Bereich 8 mit sich wiederholender Windungsabfolge sind somit die ungewellten Windungen 10 und die gewellten Windungen 12 abwechselnd angeordnet. Zudem weisen die Wellentäler 16 der gewellten Windungen 12 jeweils zu der darunter angeordneten ungewellten Windung 10, und die Wellenberge 14 der gewellten Windungen 12 weisen jeweils zu den jeweils darüber angeordneten ungewellten Windungen 10.
In der Darstellung der 1 ist zu sehen, dass zwischen den Wellentälern 16 der gewellten Windungen 12 und der jeweils darunter angeordneten ungewellten Windung 10 sowie zwischen den Wellenbergen 14 der gewellten Windungen 12 und den jeweils darüber angeordneten ungewellten Windungen 10 ein Abstand vorhanden ist.
Wenn jedoch durch ein oberes Element von oben nach unten auf die obere Federendwindung 6 und durch ein unteres Element von unten nach oben auf die untere Federendwindung 4 eine Zusammendrückkraft in axialer Richtung auf Wellfeder 2 einwirkt, kann man sich gut vorstellen, dass die Wellentäler 16 der gewellten Windungen 12 an den jeweils darunter angeordneten ungewellten Windungen und die Wellenberge 14 der gewellten Windungen 12 jeweils an den darüber angeordneten ungewellten Windungen 10 anliegen.
In der Schnittdarstellung der 1 ist für die gewellten Windungen 12 in dem Bereich 8 mit sich wiederholender Windungsabfolge 8 jeweils ein Teilwindungsverlauf mit jeweils drei Wellentälern 16, mit jeweils zwei Wellenbergen 14 und jeweils dazwischen angeordneten Übergangsbereichen 18 zwischen benachbarten Wellenberg 14 und Wellental 16 zu sehen.
Bei der unteren Federendwindung 4 ist ein Teilwindungsverlauf mit drei Wellentälern und drei Wellenbergen und jeweils dazwischen angeordneten Übergangsbereichen zu erkennen.
Bei der oberen Federendwindung 6 sind zwei Teilwindungsverläufe zu erkennen. Der erste Teilwindungsverlauf umfasst drei Wellentäler, zwei Wellenberge und jeweils dazwischen angeordnete Übergangsbereiche. Der zweite Windungsverlauf, der zuoberst dargestellt ist, umfasst zwei Wellenberge und ein dazwischen angeordnetes Wellental sowie dazwischen angeordnete Übergangsbereiche. Gemäß der Darstellung in 1 ist somit die obere Federendwindung 6 mit einem größeren Umfangsbereich als 360° ausgebildet.
Die Übergangsbereiche 20 zwischen aufeinanderfolgenden gewellten Windungen 12 und ungewellten Windungen 10 sowie zwischen der unteren Federendwindung 4 und der untersten ungewellten Windung 10 sind in der Schnittdarstellung in 1 jeweils an der rechtem Seite zu erkennen.
Die 2(a) und (b) sowie die 3(a) und (b) geben eine räumliche Vorstellung der erfindungsgemäßen Wellfeder.
Ein typischer Anwendungsfall für die erfindungsgemäße Wellfeder 2 ist, wenn ein oberes Element von oben die obere Federendwindung 6 und ein unteres Element von unten die untere Federendwindung 4 kontaktiert und diese beiden Elemente durch die Wellfeder 2 auseinandergedrückt werden, wie dies zum Beispiel bei einer Vorspannung eines Lagers oder bei einem Spielausgleich von zwei Elementen der Fall ist, die auf Abstand zueinander gehalten werden müssen.
Die Krafteinleitung in die Wellfeder 2 erfolgt bei diesen Anwendungsfällen in axialer Richtung zwischen der oberen Federendwindung 4 und der unteren Federendwindung 6.
Eine weitere, besonders vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemäßen Wellfeder 2 beinhaltet, neben der axialen Beanspruchung der Wellfeder 2 auch eine Torsionsbeanspruchung derselben, zum Beispiel in Umfangs- oder auch in Radialrichtung.
Ein Beispiel für einen solchen Anwendungsfall ist wie folgt: Eine drehbare Welle erstreckt sich in Axialrichtung und insbesondere fluchtend mit der Symmetrieachse der Wellfeder 2 durch den Innenraum der Wellfeder 2, ein erstes drehfest mit der Welle verbundenes, erstes drehbares Element kontaktiert von unten die untere Federendwindung 4 oder von oben die obere Federendwindung 6, und ein zweites drehbares Element, das beabstandet von dem ersten drehbaren Element angeordnet und insbesondere mit der Welle unverbunden ist, kontaktiert jeweils die andere Endwindung, also entweder die obere Federendwindung 6 von oben oder die untere Federendwindung 4 von unten.
Wenn nun die Welle mit dem ersten drehbaren Element und das zweite drehbare Element gedreht werden, wird somit auch die Wellfeder 2 mitgedreht. Die Wellfeder 2 drückt auch im gedrehten Zustand das erste und das zweite drehbare Element in Axialrichtung auseinander.
Zudem kann die Wellfeder 2 durch eine Relativverdrehung des ersten drehbaren Elements zu dem zweiten drehbaren Element auch in Umfangsrichtung und somit auf Torsion beansprucht werden. Die Wellentäler 16 der gewellten Windungen 12 verbleiben trotz dieser Torsionsbeanspruchung in Anlage mit der jeweils darunter angeordneten, ungewellten Windung 10, und ebenso verbleiben die Wellenberge 14 der gewellten Windungen 12 trotz der Torsionsbeanspruchung jeweils in Anlage mit der darüber angeordneten, ungewellten Windung 10.
Dadurch kann die erfindungsgemäße Wellfeder 2 auch in Umfangsrichtung auf Torsion beansprucht werden und solche Torsionskräfte aufnehmen, was bei herkömmlichen Wellfedern nicht möglich war, denn dort sind bislang die Wellenberge und Wellentäler voneinander abgeglitten oder abgerutscht, wodurch eine solche Feder nicht mehr die gewünschte Axialkraft ausüben konnte.
Die rechteckige, in Axialrichtung gesehen flache Ausbildung des Federband-Querschnitts leistet zudem einen Beitrag zur Stabilität der Wellfeder 2 gegen Torsionsbeanspruchungen und gegen einen Kontaktverlust zwischen benachbarten Federwindungen.
Die in 4 gezeigte Wellfeder 22 entspricht weitgehend der in den 1-3 gezeigten Wellfeder, wobei die Wellfeder 22 nur insgesamt fünf Windungen aufweist, nämlich eine untere Federendwindung 4, die zugleich auch eine erste, untere ungewellte Federendwindung 10 darstellt, eine erste, untere gewellte Federwindung 12, eine zweite, mittlere ungewellte Federwindung 10, eine zweite, obere gewellte Federwindung 12, und eine obere Federendwindung 4, die zugleich auch eine dritte, obere ungewellte Federwindung 10 darstellt.
Die erste, untere gewellte Federwindung 12 und die zweite, obere gewellte Federwindung 12 umfassen jeweils vier Wellenberge 14 und vier Wellentäler 16, mit jeweils dazwischen angeordneten Übergangsbereichen 18 zwischen benachbarten Wellenberg 14 und Wellental 16.
Wie man besonders gut anhand der 4 (b) sehen kann, befinden sich die Wellenberge 14 und die Wellentäler 16 der jeweils einander nächstgelegenen gewellten Federwindungen, also der ersten, unteren gewellten Federwindung 12 und der zweiten, oberen gewellten Federwindung 12 an korrespondierenden Umfangspositionen. Man kann davon sprechen, dass die Wellenberge 14 und die Wellentäler 16 der jeweils einander nächstgelegenen gewellten Federwindungen, also der ersten, unteren gewellten Federwindung 12 und der zweiten, oberen gewellten Federwindung 12 miteinander fluchten.
Wenn man in der perspektivischen Darstellung der 4 (a) die Übergangsbereiche 20 zwischen den benachbarten gewellten und ungewellten Windungen 10 und 12 betrachtet, so stellt man fest, dass diese Übergangsbereiche 20 zueinander umfangsmäßig versetzt sind und nicht an identischen Umfangspositionen liegen.
Der Übergangsbereich 20 zwischen der ersten, unteren ungewellten Federwindung 10 und der ersten, unteren gewellten Federwindung 12 ist zu dem Übergangsbereich 20 zwischen der ersten, unteren gewellten Federwindung 12 zu der zweiten, mittleren ungewellten Federwindung 10 um einen Winkelbereich von etwa 10-30° verschoben. Ebenso ist der Übergangsbereich 20 zwischen der dritten, oberen ungewellten Federwindung 10 und der zweiten, oberen gewellten Federwindung 12 zu dem Übergangsbereich 20 zwischen der zweiten, oberen gewellten Federwindung 12 und der zweiten, mittleren ungewellten Federwindung 10 um einen Winkel von etwa 10-30° verschoben. Mit anderen Worten nehmen somit die Windungen jeweils einen Umfangsbereich von jeweils weniger als 360°, insbesondere jeweils einen Umfangsbereich von etwa 320° bis 350° ein.
Alle Federwindungen der Wellfeder 22 bilden einen Bereich mit sich wiederholender Windungsabfolge 8 aus.
Die in 5 gezeigte Wellfeder 24 entspricht hinsichtlich der Anzahl, der Anordnung und der Abfolge der Federwindungen der Wellfeder 22 aus 4.
Gleiche Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, auf eine Wiederholung der Beschreibung wird zur Vermeidung vonr Redundanz verzichtet.
Auch die Wellfeder 24 der 5 umfasst eine erste, untere ungewellte Federwindung 10, die zugleich auch die untere Federendwindung 4 darstellt, eine erste, untere gewellte Federwindung 12, eine zweite, mittlere ungewellte Federwindung 10, eine zweite, obere gewellte Federwindung 12 und eine dritte, obere Federendwindung 10, die zugleich auch die obere Federendwindung 6 darstellt.
Alle Federwindungen der Wellfeder 24 stellen einen Bereich mit sich wiederholender Windungsabfolge 8 das.
Unterschiedlich ist bei der Wellfeder 24 aus 5 die Position der Wellenberge 14 und der Wellentäler 16 der beiden gewellten Windungen 12 zueinander.
Die Wellenberge 14 der ersten, unteren gewellten Federwindung 12 liegen an korrespondierenden Umfangspositionen mit den Wellentälern 16 der zweiten, oberen gewellten Federwindung 12, und ebenso liegen die Wellentälern 16 der ersten, unteren gewellten Federwindung 12 an korrespondierenden Umfangspositionen mit den Wellenbergen 16 der zweiten, oberen gewellten Federwindung 12.
Bei den Ausführungsbeispielen der 1 bis 5 ist jeweils zwischen zwei gewellten Federwindungen eine ungewellte Federwindung angeordnet. Bei Betätigung kann sich die ungewellte Federwindung durchbiegen, wodurch eine weichere Feder-Kennlinie erreicht wird.
Die in 6 gezeigte Wellfeder 26 umfasst insgesamt 4 Federwindungen, nämlich eine erste, untere Federendwindung 4, eine untere gewellte Federwindung 28, eine obere gewellte Federwindung 30 und eine obere Federendwindung 6. Alle Windungen haben einen im Wesentlichen flachen Federband- oder Federdraht-Querschnitt, insbesondere mit einem rechteckigen Federband-Querschnitt.
Die obere und untere gewellte Windung umfassen jeweils mehrere Wellenberge 14 und Wellentäler 16. Die untere gewellte Windung 28 liegt mit ihrer Oberseite wenigstens bereichsweise, im vorliegenden Ausführungsbeispiel entlang nahezu ihrer gesamten Oberseite an der Unterseite der oberen gewellten Windung 30 an.
Die erste Federendwindung 4 ist unterhalb der ersten, unteren gewellten Windung 28 angeordnet, und die Wellentäler 16 der ersten, unteren gewellten Windung 28 weisen zu der ersten, unteren Federendwindung 4 oder liegen an dieser an, wie dies in 6 gezeigt ist.
Die zweite Federendwindung 6 ist oberhalb der zweiten, oberen gewellten Windung 30 angeordnet, und die Wellenberge 16 der zweiten, oberen gewellten Windung 30 weisen zu der zweiten, oberen Federendwindung 6 oder liegen an dieser an, wie dies in 6 gezeigt ist.
Die in 7 gezeigte Wellfeder 32 umfasst insgesamt 5 Federwindungen, nämlich erste, untere ungewellte Windung 34, die zugleich auch die erste, untere Federendwindung 4 darstellt, eine darüber angeordnete, zweite ungewellte Windung 36, eine gewellte Federwindung 12, eine erste, obere ungewellte Windung 34 und eine darüber angeordnete, zweite ungewellte Windung 36, die zugleich auch die zweite, obere Federendwindung 6 darstellt. Alle Windungen haben einen im Wesentlichen flachen Federband- oder Federdraht-Querschnitt, insbesondere mit einem rechteckigen Federband-Querschnitt.
Bei der Wellfeder 32 gemäß 7 sind somit jeweils zwei Federwindungspaare, bestehend aus einer unteren ungewellten Federwindung 34 und einer oberen ungewellten Federwindung 36 vorhanden, und zwischen diesen beiden Federwindungspaare ist eine gewellte Federwindung 12 angeordnet.
Bei beiden Federwindungspaaren liegt die untere ungewellte Federwindung 34 mit ihrer Oberseite wenigstens bereichsweise, im vorliegenden Ausführungsbeispiel entlang nahezu ihrer gesamten Oberseite, an der Unterseite der oberen ungewellten Federwindung 36 an.
Die gewellte Federwindung 12 hat mehrere Wellenberge 14 und Wellentäler 16, und sie weist mit ihren Wellentälern 16 zu der darunter gelegenden ungewellten Windung 36 oder liegt an dieser an, wie dies in 7 gezeigt ist, und sie weist mit ihren Wellenbergen 14 zu der darüber gelegenen ersten ungewellten Windung 34 oder liegt an dieser an, wie dies in 7 gezeigt ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 7 ist jeweils ein Federwindungspaar mit untere ungewellter Federwindung 34 und mit oberer ungewellter Federwindung 36 oberhalb und unterhalb der gewellten Federwindung 12 angeordnet. Dadurch wird mehr Stabilität der ungewellten Federwindungen 34 und 36 erreicht. Durch die Doppelung der ungewellten Federwindungen 34 und 36 wird ein Durchbiegen derselben reduziert. Dadurch wird eine härtere Feder-Kennlinie erreicht.
Bezugszeichenliste

2: Wellfeder
4: untere Federendwindung
6: obere Federendwindung
8: Bereich mit sich wiederholender Windungsabfolge
10: ungewellte Windungen
12: gewellte Windungen
14: Wellenberge
16: Wellentäler
18: Übergangsbereiche zwischen benachbartem Wellenberg und Wellental
20: Übergangsbereiche zwischen gewellter und ungewellter Windung
22: Wellfeder
24: Wellfeder
26: Wellfeder
28: untere gewellte Windung
30: obere gewellte Windung
31: Übergangsbereiche zwischen ungewellter und unterer gewellter Windung, zwischen unterer gewellter und oberer gewellter Windung und zwischen oberer gewellter und ungewellter Windung
32: Wellfeder
34: untere ungewellte Windung
36: obere ungewellte Windung
38: Übergangsbereiche zwischen unterer und oberer ungewellter Windung, zwischen oberer ungewellter und gewellter Windung, zwischen gewellter und unterer ungewellter Windung und zwischen unterer und oberer ungewellter Windung

Claims

Wellfeder (2), aufweisend: eine Vielzahl von Windungen (10, 12) mit im Wesentlichen flachen Federband- oder Federdraht-Querschnitt, insbesondere mit einem rechteckigen Federband-Querschnitt, und mit einer ersten und mit einer zweiten Federendwindung (4, 6); wobei wenigstens ein Teil der Windungen (10, 12) eine sich wiederholende Windungsabfolge (8) aus einer ungewellten Windung (10) und einer gewellten Windung (12) beschreibt; und wobei der Teil der Windungen (10, 12) mit sich wiederholender Windungsabfolge (8) mehrere ungewellte und gewellte Windungen (10, 12) aufweist, die jeweils abwechselnd angeordnet sind, und jede gewellte Windung (12) mehrere Wellenberge (14) und Wellentäler (16) aufweist, sodass die Wellentäler (16) einer gewellten Windung (12) zu der jeweils darunter angeordneten ungewellten Windung (10) und die Wellenberge (14) der gewellten Windung (12) zu der jeweils darüber angeordneten ungewellten Windung (10) weisen.
Wellfeder (2) nach Anspruch 1, wobei die ungewellte Windung (10) als flache und/oder steigungslose Windung ausgebildet ist.
Wellfeder (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei jede gewellte Windung (12) in dem Teil der Windungen mit sich wiederholender Windungsabfolge (8) - entweder im Ruhezustand der Wellfeder (2) oder bei Zusammendrücken der Wellfeder (2) in Axialrichtung - mit ihren Wellentälern (16) an der darunter angeordneten, ungewellten Windung (10) und mit ihren Wellenbergen (14) an der darüber angeordneten, ungewellten Windung (10) anliegt.
Wellfeder (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Teil der Windungen (10, 12) mit sich wiederholender Windungsabfolge (8) wenigstens ein Großteil der Wellenberge (14) von einander nächstgelegenen gewellten Windungen (12) an korrespondierenden Umfangspositionen der Wellfeder (2) angeordnet ist, und/oder wenigstens ein Großteil der Wellentäler (16) benachbarter gewellter Windungen (12) an korrespondierenden Umfangspositionen der Wellfeder (2) angeordnet ist.
Wellfeder (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in dem Teil der Windungen (10, 12) mit sich wiederholender Windungsabfolge (8) wenigstens ein Großteil der Wellenberge (14) einer gewellten Windung (12) an korrespondierenden Umfangspositionen mit den Wellentälern (16) einer nächstgelegenen gewellten Windung (12) der Wellfeder (2) angeordnet ist; und/oder wenigstens ein Großteil der Wellentäler (16) einer gewellten Windung (12) an korrespondierenden Umfangspositionen mit den Wellenbergen (16) einer nächstgelegenen gewellten Windung (12) der Wellfeder (2) angeordnet ist.
Wellfeder (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede gewellte Windung (12) des Teils der Windungen mit sich wiederholender Windungsabfolge (8) einen insbesondere im Wesentlichen sinusförmigen Windungsverlauf mit 3,5 bis 15,5 Wellenbergen (14) und Wellentälern (16), insbesondere 3,5 bis 7,5 Wellenbergen (14) und Wellentälern (16), aufweist.
Wellfeder (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wellfeder (2) insgesamt 4 bis 30, insbesondere 6 bis 10 Windungen (4, 10, 12, 6) aufweist.
Wellfeder (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Windungen (4, 10, 12, 6) jeweils einen rechteckigen, in Axialrichtung gesehen flachen Federband-Querschnitt aufweisen; und/oder wobei der Federband-Querschnitt ein Breiten- zu Höhen-Verhältnis von mehr als 1 : 1, insbesondere von 1,1 : 1 bis 10 : 1, vorzugsweise von 5 : 1 bis 8 : 1 aufweist.
Wellfeder (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Windungen (4, 10, 12, 6) eine Materialdicke: 0,1 bis 5,0 mm aufweisen; und/oder wobei die Windungen (4, 10, 12, 6) eine Materialbreite: 0,5 bis 15,0 mm aufweisen; und/oder wobei die Wellfeder (2) einen Federaußendurchmesser von 10 bis 300 mm aufweist.
Wellfeder (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich jede Windung (10, 12) des Teil der Windungen mit sich wiederholender Windungsabfolge (8) über einen Umfangsbereich von etwa 360° erstreckt.
Wellfeder (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei sich jede Windung (10, 12) des Teil der Windungen mit sich wiederholender Windungsabfolge (8) über einen Umfangsbereich von weniger als 360°, insbesondere über einen Umfangsbereich von 320° bis 350° erstreckt.
Wellfeder (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Teil der Windungen (10, 12) mit sich wiederholender Windungsabfolge (8) alle Windungen der Wellfeder (2) umfasst.
Wellfeder (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Teil der Windungen (10, 12) mit sich wiederholender Windungsabfolge (8) alle Windungen der Wellfeder (2), ausgenommen wenigstens eine der ersten und der zweiten Federendwindung (4, 6), insbesondere ausgenommen die erste und die zweite Federendwindung (4, 6), umfasst; und/oder wobei wenigstens eine der ersten und der zweiten Federendwindung (4, 6) eine gewellte Windung ist.
Wellfeder (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wellfeder (2) für eine Druckbeanspruchung bestimmt ist, durch Krafteinleitung im Wesentlichen in axialer Richtung zwischen der ersten und der zweiten Federendwindung (4, 6); und wobei die Wellfeder (2) zusätzlich für eine Torsionbelastung bestimmt ist, durch eine Torsions-Krafteinleitung zwischen der ersten und der zweiten Federendwindung (4, 6), insbesondere im Wesentlichen in Umfangsrichtung.
Wellfeder (26), aufweisend: eine Vielzahl von Windungen (28, 30) mit im Wesentlichen flachen Federband- oder Federdraht-Querschnitt, insbesondere mit einem rechteckigen Federband-Querschnitt, und mit einer ersten und mit einer zweiten Federendwindung (4, 6); und wobei die Windungen wenigstens zwei gewellte Windungen (28, 30) mit einer oberen und einer unteren gewellten Windung (28, 30) umfassen, die jeweils mehrere Wellenberge (14) und Wellentäler (16) aufweisen, wobei die untere gewellte Windung (28) mit ihrer Oberseite wenigstens bereichsweise an der Unterseite der oberen gewellten Windung (30) anliegt; wobei eine erste ungewellte Windung oder die erste Federendwindung (4) unterhalb der unteren gewellten Windung (28) angeordnet ist und die Wellentäler (16) der unteren gewellten Windung (28) der wenigstens zwei gewellten Windungen (28, 30) zu der ersten ungewellten Windung oder der ersten Federendwindung (4) weisen oder an dieser anliegen; und wobei eine zweite ungewellte Windung oder die zweite Federendwindung (6) oberhalb der oberen gewellten Windung (30) angeordnet ist und die Wellenberge (14) der oberen gewellten Windung (30) der wenigstens zwei gewellten Windungen (28, 30) zu der zweiten ungewellten Windung oder der zweiten Federendwindung (6) weisen oder an dieser anliegen.
Wellfeder (26) nach Anspruch 15, wobei der Windungsverlauf, insbesondere die Wellenform, der oberen und der unteren gewellten Windung (28, 30) im Wesentlichen identisch ist, und die untere gewellte Windung (289 mit der Oberseite ihrer Wellentäler (16), ihrer Übergangsbereiche (18) und ihrer Wellenberge (14) an der Unterseite der Wellentäler (16), der Übergangsbereiche (18) und der Wellenberge (14) der oberen gewellten Windung (30) anliegt.
Wellfeder nach Anspruch 15 oder 16, wenigstens ein Teil der Windungen eine sich wiederholende Windungsabfolge aus wenigstens zwei gewellten, wenigstens bereichsweise aneinander anliegenden Windungen und wenigstens einer ungewellten Windung beschreibt; und wobei in dem Teil der Windungen mit sich wiederholender Windungsabfolge die Wellentäler der unteren Windung der wenigstens zwei gewellten Windungen zu der ersten ungewellten Windung darunter, zu der darunter angeordneten zweiten ungewellten Windung des benachbarten Windungsabfolgeabschnitts oder zu der ersten Federendwindung weisen oder an dieser anliegen; und wobei in dem Teil der Windungen mit sich wiederholender Windungsabfolge die Wellenberge der oberen Windung der wenigstens zwei gewellten Windungen zu der zweiten ungewellten Windung darüber, zu der darüber angeordneten ersten ungewellten Windung des benachbarten Windungsabfolgeabschnitts oder zu der zweiten Federendwindung weisen oder an dieser anliegen.
Wellfeder (32), aufweisend: eine Vielzahl von Windungen (34, 36, 12) mit im Wesentlichen flachen Federband- oder Federdraht-Querschnitt, insbesondere mit einem rechteckigen Federband-Querschnitt, und mit einer ersten und mit einer zweiten Federendwindung (4, 6); und wobei die Windungen eine gewellte Windung (12) mit mehreren Wellenbergen (14) und Wellentälern (16), eine darunter angeordnete, erste ungewellte Windung (36) und eine darüber angeordnete, zweite ungewellte Windung (34) aufweisen, wobei die gewellte Windung (12) mit ihren Wellentälern (16) zu der ersten ungewellten Windung (36) oder der ersten Federendwindung weist oder an dieser anliegt; und wobei die gewellte Windung (12) mit ihren Wellenbergen (14) zu der zweiten ungewellten Windung (34) oder der zweiten Federendwindung weist oder an dieser anliegt.
Wellfeder nach Anspruch 18, wobei wenigstens ein Teil der Windungen eine sich wiederholende Windungsabfolge aus wenigstens zwei Windungsabfolgebereichen mit jeweils zwei ungewellten Windungen und einer gewellten Windung beschreibt; wobei in wenigstens einem Windungsabfolgebereich die wenigstens zwei ungewellten Windungen eine untere und eine obere ungewellte Windung umfassen, wobei die untere ungewellte Windung mit ihrer Oberseite an der Unterseite der oberen ungewellten Windung anliegt; die gewellte Windung mit ihren Wellentälern zu der jeweils darunter angeordneten unteren ungewellten Windung weist oder daran anliegt, und mit ihren Wellenbergen zu der jeweils darüber angeordneten unteren ungewellten Windung des darüber angeordneten Windungsabfolgebereichs weist oder daran anliegt.
Vorrichtung, insbesondere drehendes Lager, aufweisend eine drehbare Welle und ein drehfest mit der Welle verbundenes, erstes drehbares Element, insbesondere Flansch; und ein zweites drehbares Element, das beabstandet von dem ersten drehbaren Element angeordnet ist und insbesondere mit der Welle unverbunden ist; wobei eine Wellfeder nach einem der vorhergehenden Ansprüche so axial zwischen dem ersten und zweiten drehbaren Element angeordnet ist, dass die Welle durch den Innenraum der Wellfeder verläuft und die Wellfeder mit einer ihrer beiden Federendwindungen an dem ersten drehbaren Element und mit der anderen ihrer beiden Federendwindungen an dem zweiten drehbaren Element anliegt und so im Betrieb der Vorrichtung eine Kraftbeaufschlagung der Wellfeder im Wesentlichen in axialer Richtung zwischen den Federendwindungen erfolgt, sodass die Wellfeder das erste und zweite drehbare Element in Axialrichtung auseinanderdrückt.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei im Betrieb das erste drehbare Element und das zweite drehbare Element gedreht werden, und somit auch die Wellfeder mitgedreht wird; und wobei die Wellfeder durch Relativverdrehung des ersten drehbaren Elements und des zweiten drehbaren Elements zueinander auch in Umfangsrichtung beansprucht wird, und die Wellentäler der jeweiligen gewellten Windung in Anlage mit der jeweils darunter angeordneten ungewellten Windung und die Wellenberge der jeweiligen gewellten Windung jeweils in Anlage mit der darunter angeordneten ungewellten Windung verbleiben.