DE1286818B - Reibungsfeder - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Reibungsfeder, be- Außenringen besteht. Im unbelasteten Zustand der

stehend aus geschlossenen Außen- und geschlossenen Feder berühren sich die Ringe linienförmig; bei Be-

oder geschlitzten Innenringen mit konischen, unter lastung ändern sich die Krümmungsradien der Ringe,

Axialkräften sich ineinanderschiebenden Berührungs- und es tritt eine flächenförmige Berührung der Ringe

flächen. Derartige Federn zeichnen sich durch die 5 auf, wobei die Außenringe gedehnt und die Innen-

Aufnahmefähigkeit hoher Endkräfte auf kleinstem ringe gestaucht werden. In Blocklage kommt es auf

Raum sowie durch eine weitgehende Dämpfung aus Grund des eigenelastischen Verhaltens der Ringe nur

und werden deshalb überall da eingesetzt, wo es gilt, zu einer Teilanlage der Berührungsflächen und damit

Stöße von großer Energie aufzunehmen und zu dämp- in den Ringquerschnitten ebenfalls zu einer ungün-

fen. Dies ist besonders gegeben an Seitenpuffern und io stigen und ungleichmäßigen Spannungsverteilung, die

Mittelpufferkupplungen von Schienenfahrzeugen, im den Außenring gefährdet, wenn — im Vergleich zum

Maschinen-, Berg-, Waffen-, Flugzeug- und Straßen- Gegenstand der vorliegenden Erfindung — dasselbe

fahrzeugbau. Arbeitsvermögen verlangt wird.

Es ist bekannt, die konischen Berührungsflächen Ausgehend von einer aus geschlossenen Außen-

der Außen- und Innenringe mit gleichen Konuswin- 15 und geschlossenen oder geschlitzten Innenringen be-

keln zu versehen. Diese Berührungsflächen schieben stehenden Reibungsfeder, liegt der Erfindung die

sich unter einer axialen Kraft ineinander, wodurch die Aufgabe zugrunde, die Spannungen im Außenring

Außen- und Innenringe Zug- bzw. Druckbeanspru- auszugleichen und damit derartige Federn zu verbes-

chungen erfahren. Elastizitätsmechanisch betrachtet, sern sowie ihre Lebensdauer zu vergrößern. Diese

handelt es sich bei einer so beanspruchten Feder um ao Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

einen Gleichgewichtszustand zweier Ringe, die ela- der Konuswinkel der Innenringe kleiner ist als der

stische Kräfte auf elastischer Unterlage ausüben. Konuswinkel der Außenringe. Auf diese Weise wird

Mathematisch ist die Spannungsverteilung in diesen der Außenring an seiner Stirnfläche nicht zusätzlich

Ringen nicht genau genug zu fassen, wie es zur Ver- beansprucht, so daß nachteilige Folgen an diesem

besserung ihrer Lebensdauer notwendig ist. Neben 25 Ring ausgeschlossen sind.

technologischen Faktoren, wie Zusammensetzung des Wie empirisch festgestellt wurde, ist es vorteilhaft,

Stahls, Gefüge, Wärmebehandlung, Oberflächenbe- wenn nach einer Ausbildung der Erfindung die Diffe-

schaffenheit und Schmierung ist gerade die Bestim- renz der Konuswinkel etwa 1° beträgt,

mung der Konuswinkel — wie in langwierigen Unter- In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung

suchungen festgestellt wurde — von ausschlaggeben- 30 dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben,

der Bedeutung für die Lebensdauer dieser Elemente. Es zeigt

Bekanntlich bewirken die Umfangsspannungen in den F i g. 1 eine ungespannte Reibungsfeder in Schnitt-Ringquerschnitten Radialkräfte, die in allen Flächen- darstellung nach bekannter Ausführung,
teilchen der beiden Ringe jeweils entgegengesetzt ge- F i g. 2 ein im Extremfall verspanntes Federrichtet auftreten. In Summe greifen diese Radialkräfte 35 element, bestehend aus je einem halben Innen- und jedoch in den Flächenschwerpunkten des Innenringes Außenring, im Teilschnitt und in verzerrter Darstel- und des Außenringes an und bilden ein Moment. Dies lung,

führt am Innen- und Außenring zu einer zusätzlichen F i g. 3 eine ungespannte Feder nach der Erfindung

Durchmesserverringerung bzw. -vergrößerung. Durch im Teilschnitt,

die damit verbundene Spannungserhöhung kann es 40 F i g. 4 ein verspanntes Federelement nach der Er-

bei Ringquerschnitten mit gleichen Konuswinkeln findung, bestehend aus je einem halben Innen- und

schon vor Erreichen des theoretischen Höchstbe- Außenring, im Teilschnitt.

lastungswertes der Feder zur Verformung an den Die Darstellung nach F i g. 1 dient zur Übersicht Stirnflächen der Ringe kommen. Für den druckbean- und zeigt die bisher übliche Ausführung der Federn spruchten Innenring ist dies in bezug auf die Funk- 45 mit am Innenring 1 und Außenring 2 gleichen Neitionsfähigkeit der Feder unerheblich. Beim zugbean- gungswinkeln α. Der gesamte Konuswinkel beträgt spruchten Außenring dagegen führen die — bezogen 2 «. Die F i g. 2 macht an einem jeweils halben Innenauf die Spannungen in Ringmitte — erhöhten Rand- ring 1 und Außenring 2 mit gleichen Neigungswinspannungen früher oder später zum Bruch des Ringes kein α deutlich, wie infolge der in den Flächenschwer- und damit zum Ausfall zweier Elemente. 50 punkten F_si und F_sa angreifenden, aus einer axialen

Weiter ist bekannt, an einer Reibungsfeder Außen- Kraft P resultierenden und ein Moment bildenden und Innenring so auszubilden, daß jeder Ring zwei Radialkräfte P₁ und P_a die konischen Berührungs-Berührungsflächen mit verschiedenen Konuswinkeln flächen la und 2α von der Geraden abweichend veraufweist, die ein progressives Ansteigen der Feder- formt sind. Die sich daraus ergebenden Spannungskennlinie bewirken sollen. Die Abstufung der Beruh- 55 spitzen einer überhöhten Beanspruchung können eine rungsflächen führt durch die kleineren Winkel zu vorzeitige Zerstörung des unter Zugspannung steheneinem besseren Verhältnis zwischen Federung und den Außenringes 2 von seiner Stirnfläche 2 b aus be-Bauhöhe sowie durch die größeren Winkel zu einem wirken. Der Innenring 1 dagegen wird unter einer stärkeren Entspannen der Feder. In Blocklage der derartigen Beanspruchung infolge der hier vorliegen-Feder tragen die Ringe infolge der Abstufung nur in 60 den Druckspannung nur plastisch verformt. Bei der einem Teil der Berührungsflächen mit größerem Feder nach F i g. 3 ist der Neigungswinkel a₄ des Konuswinkel. Dies ergibt eine ungünstige und un- Innenringes 1 kiemer als der Neigungswinkel a_a des gleichmäßige Spannungsverteilung in den Ringquer- Außenringes 2. Dadurch bildet sich im unbelasteten schnitten, die beim zugbeanspruchten Außenring zu Zustand zwischen den beiden Berührungsflächen la einer von den Stirnflächen des Ringes ausgehenden 65 und 2 a ein winkliger Spalt 3 von etwa 30', dessen Verformung führt (australische Patentschrift 142128). Scheitel jeweils zur Mitte eines Außenringes 2 hin Außerdem ist noch eine Reibungsfeder bekannt, die gerichtet ist. Nach Fig. 4 wird an einem jeweils halaus konkav gewölbten Innen- und konvex gewölbten ben Innenring 1 und Außenring 2 gezeigt, daß durch

die erfindungsgemäße Gestaltung der Neigungswinkel α; kleiner als <x_a die Berührungsflächen la und 2 a annähernd unverformt bleiben. Infolge der Winkeldifferenz ist die Stirnseite 2 & des Außenringes 2 entlastet, es kommt nicht mehr zur Zerstörung der Elemente von dieser Stelle aus.

Der Gegenstand der Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch vorteilhaft aus, daß sich — im Verhältnis zu den bekannten Reibungsfedern — bei gleicher Beanspruchung seine Lebensdauer erhöht. In Umkehrung dazu ist es gegeben, daß bei gleicher Lebensdauer wegen der besseren Ausnutzung des Materials eine höhere Beanspruchung zugelassen wird, die zu einer Steigerung der Federarbeit führt, wobei diese bekanntlich mit dem Quadrat der Beanspruchung wächst.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Reibungsfeder, bestehend aus geschlossenen Außen- und geschlossenen oder geschlitzten Innenringen mit konischen, unter Axialkräften sich ineinanderschiebenden Berührungsflächen, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel (2 <x_;) der Innenringe (1) kleiner ist als der Konuswinkel (2 <x_a) der Außenringe (2).

2. Reibungsfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der Konuswinkel etwa 1° beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen