DE1953280A1

DE1953280A1 - Tellerfeder und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1953280A1
Application number: DE19691953280
Authority: DE
Inventors: Peter Astle
Original assignee: Automotive Products PLC
Current assignee: Automotive Products PLC
Priority date: 1968-10-25
Filing date: 1969-10-23
Publication date: 1970-08-27
Also published as: GB1248473A; DE6941163U; FR2021572A1

Description

Automotive Products Company Limited, Tachbrook Road, Leamington Spa, Warwickshire, England

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Patentanmeldung Hr. 50661/68 vom 25. Okt. 1968 beansprucht.

Tellerfeder und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf Federn, die ein Ringelement aua Pedermetallblech aufweisen, wobei der eine der radial inneren und äußeren Ränder des Ringelementes relativ zum anderen axial bewegbar ist, um eine Axialkraft zur Einwirkung zu bringen oder auch wegzunehmen bzw. herabzusetzen.

Solche Federn, die im Nachfolgenden als "Federn der beschriebenen Gattung" bezeichnet werden, sind insbesondere für die Verwendung als diejenigen Bauteile bestimmt, welche bei Reibungskupplungen die Einrückkrai't aufbringen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von Federn der beschriebenen Gattung wirtschaftlicher zu gestalten und Federn zu schaffen, die zumindest ebenso zufriedenstellend in ihrem Gebrauch sind wie ähnliche Federn, die auf herkömmliche Weise hergestellt werden.

Einem Merkmal der Erfindung zufolge umfaßt ein Verfahren zur Herstellung einer Feder der beschriebenen Gattung den Verfahrensschritt des Biegens eines Streifens- aus Federmetall in eine Ringform, wobei sich die Breite des Streifens im wesentlichen radial zur Ringfcrm erstreckt.

Die Enden des Streifens können miteinander verbunden werden, um einen geschlossenen Ring zu bilden, nachdem der Streifen in die Ringform gebogen worden ist.

Vorzugsweise wird der Streifen aus Federmetall von einer fortlaufenden Länge des Streifenmetalls abgeschnitten, nachdem dieses in die genannte Ringform gebogen worden ist.

Die Ringform kann im flachen Zustand gebildet werden, wonach dieser eine Tellerform gegeben werden kann, beispielsweise durch einen Preß- oder Drückvorgang, der durchgeführt werden kann, nachdem die Enden des Streifens miteinander verbunden worden sind, oder es kann alternativ, die durch den Verfahrensschritt des Biegens des Streifens aus Federmetall erzeugte Ringform eine Tellerform aufweisen, die ihr während des Biegens gegeben wird.

Zweckmäßig wird der .Federmetallstreifen in die genannte Ringform dadurch gebogen, daß er durch ein Rollen- bzw. Wal- . zensystem hindurchgeschickt wird. Wenn daa Rollensystem so eingerichtet ist, daß es den Streifen in eine Teller-Ringform biegt, so kann das Rollenaystem eine Anzahl "on Rollen enthalten, die um Achsen drehbar gelagert sind, welche jeweils

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den gleichen Winkel mit der Achse des tellerförmigen Rings bilden, der durch das Rollensystem hergestellt wird, wobei diese Rollen in Paaren angeordnet sind, die in Umfangsrichtung des durch.das Rollensystem erzeugten tellerförmigen Rings verteilt sind, und wobei die Rollen jedes Paares so angeordnet werden, daß sie an gegenüberliegenden Seitenflächen des Streifens während des Biegens des Streifens aus Federmetall in die tellerartige Ringform angreifen.

Der Federmetallstreifen kann im Querschnitt rechteckig ausgebildet sein, der eine oder beide Ränder desselben können gerundet sein, oder er kann einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen, wobei die parallelen Seiten des Trapezes die Ränder des Streifens bilden. Wenn der Federmetallstreifen trapezförmig ist, dann wird er so in das Rollensystem eingeführt, daß die schmälere Randfläche so angeordnet ist, daß sie den radial inneren Rand der Ringform bildet. Die Enden des Streifens können durch Schweißen miteinander verbunden werden, oder das eine Ende des Streifens kann mit einem Ausschnitt und das andere Ende mit einem diesem Ausschnitt angepaßten Ansatz versehen werden, wobei die beiden Enden durch Ineingriffbringen von Ansatz und Aussparung miteinander verbunden werden, derart, daß eine mechanische Verriegelung (formschlüssige Verbindung) hergestellt wird.

Die Erfindung bezieht sich auch auf die Herstellung einer Feder der genannten Gattung, bei welcher das Ringelement tellerförmig ausgebildet ist und aus einem gekrümmten streifen aus Federmetall besteht. Die Enden des gekrümmten Streifens aus Federmetall können miteinander verbunden sein.

Die- Erfindung wird nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung ausführlicher beschrieben, und zwar zeigt

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SAD ORiGiNAL

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Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Eollen eines Federmetallstreifens in eine R ingform,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Pig» 1,

Fig. 3 eine Axial-Ansicht eines geschlossenen Rings,

der aus der durch die Vorrichtung nach den Fign. 1 und 2 hergestellten Ringform gebildet ist und eine Ausführungsform der Verbindung zwischen den Enden des Ringes veranschaulicht.

W Fig. 4 einen Radialschnitt durch eine erfindungsgemäß hergestellte Tellerfeder,

Fig. 5 eine Teilansicht einer Alternativ-Ausführun&s-

form einer Verbindung gegenüber der in den Fign.· 3 und 4 dargestellten,

Fig. 6 eine Teilansicht einer anderen Ausführungsform der Verbindung,

Fig. 7 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform von Federmetallstreifen, der zur Herstellung einer Feder unter Verwendung der Vorrichtung nach den Fign. 1 und 2 verwendet werden kann,

Fig. 8 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform von Federmetallstreifen, der ebenfalls zur Herstellung einer Feder der beschriebenen Gattung unter Verwendung der Vorrichtung nach den Fign. 1 und 2 verwendet werden kann,

Fig. 9 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform von Federmetallstreifen zur Herstellung einer Feder der mit der Vorrichtung nach den Fign. 1 und 2 hergestellten Art,

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.QRIGlNAl.

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Pig. 10 eine Draufsicht ähnlich der Fig. 2, wobei

schematisch eine abgeänderte Ausfuhrun^sform der Vorrichtung zum Rollen eines Federmetallstreifens in einer Ringform während der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergegeben wird, während

Fig. 11 die Materialvergeudung veranschaulicht, die sich aus der Herstellung einer Tellerfeder ähnlich einer Feder der beschriebenen Gattung, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, durch herkömmliche Verfahren ergibt.

Die in den Fign. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung weist eine Halterung 10 und ein Rollensystem auf. Die Halterung 10 trägt eine Spule 11, die um eine vertikale Achse drehbar gelagert ist. Die Spule 11 weist einen aufgewickelten kontinuierlichen Streifen 12 aus Federstahl auf.

Das Rollensystem weist ein Paar von Zuführrollen 13 auf, die mit ihren Achsen vertikal angeordnet sind und so weit voneinander abstehen, daß sie in der Lage sind, an gegenüberliegenden Seitenflächen des Streifens 12 anzugreifen, wenn der Streifen 12 zwischen ihnen hindurchgefordert wird. Die beiden Zuführrollen 13 werden durch eine nicht dargestellte Einrichtung angetrieben, damit sie sich um ihre Achsen in entgegengesetzten Drehrichtungen so drehen, daß sie den Streifen 12 kontinuierlich von der Spule 11 abwickeln. Das Rollensystem weist außerdem eine Anzahl Paare von Biegerollen 14 und 15 auf, wobei die Rollen 14 und 15 jedes Paares einen solchen Abstand voneinander aufweisen, daß sie in dor Lage sind, an entgegengesetzten Rändern des Streifens 12 anzugreifen, wenn der streifen 12 zwischen ihnen hindurchgefördert wird. Die Drehachsen aller Biegerollen 15 liegen auf einem Kreis, und die Drehachsen aller anderen Biegerollen 14 liegen auf einem

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anderen Kreis, der konzentrisch zu dem durch die Drehachsen der Rollen 15 gebildeten Kreis _sliegt und einen kleineren Durchmesser aufweist. Auf diese Weise wirken die Paare von Rollen 14 und 15 zusammen, um einen kreisförmigen Weg zwischen ihnen für den Streifen 12 zu bilden. Weitere Paare von Rollen 16 sind so angeordnet, daß ihre Drehachsen in einer vertikalen Ebene liegen, und haben einen solchen Abstand voneinander, daß die Rollen 16 in der lage sind, an gegenüberliegenden Flächen des Streifens 12 anzugreifen, wenn der Streifen 12 zwischen ihnen entlang dem zwischen den Rollen 14 und 15 gebildeten kreisförmigen Weg hindurchgefördert wird.

" Bei eebrauch der in den Fign. 1 und 2 schematisch dargestellten Vorrichtung werden die Zuführrollen 13 so angetrieben, daß sie eine kontinuierliche Länge des Streifens 12 von der Spule 11 wegführen und diese zwischen die zusätzlichen Paare von Rollen 16 und entlang dem kreisförmigen Weg zwischen den Biegerollen H und 15 zuführen, so daß die aufeinanderfolgenden Paare von Biegerollen H und 15 an den Rändern des Streifens 12 angreifen und den Streifen 12 in eine Ringform biegen, wobei die Breitenerstreckung des Streifens 12 radial zum Ring verläuft. Sobald das vordere Ende des Streifens 12 aus dem letzten Paar von Rollen 16 austritt, wird es leicht aus der Vertikalen abgelenkt, und zwar so, daß es längsseits zu dem Teilstück des Streifens 12 gerichtet wird, welches sich zwischen den Zuführrollen 13 und dem ersten Paar von Rollen 16 erstreckt. Die Zuführrollon 13 werden angehalten, gerade bevor das vordere Ende des Streifens 12 zum ersten Paar von zusätzlichen Rollen 16 zurückkehrt, so daß der Streifen 12 zum Stillstand gebracht wird.

Es ist aus Pig. 1 ersichtlich, daß der Streifen 12 in die Form eines Wickels mit einer einzigen Windung gebogen worden ist. Ein Schnitt wird so ausgeführt, daß diese Einzelwindung

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von dem übrigen Teil des kontinuierlichen Streifens 12 abgetrennt wird, wobei der Schnitt an einer Stelle in der £Tähe des ersten Paares von zusätzlichen Rollen 16 erfolgt, wo das vordere Ende des Streifens 12 das zwischen den ZufuhrroIlen und dem ersten Paar von zusätzlichen Rollen 16 befindliche Teilstück überlappt.

Ist einmal die eine Windung von dem übrigen kontinuierlichen Streifen abgetrennt, so werden die Enden dieser Einzelwindung zusammengeschweißt, um einen flachen Ring zu bilden, (s. Pig. 3·).

Um dem in Pig. 3 dargestellten flachen Ring die erforderliche Tellerform zu geben, damit dieser eine Tellerfeder bildet, wird der flache Ring durch irgendeinen geeigneten Preß- oder Drückvorgang konisch geformt, wie dies auch bei der Herstellung herkömmlicher Teilerfedern geschieht. Zum Beispiel kann ein herkömmliches Konischformen dadurch ausgeführt werden, daß der flache Ring auf einer Dreh- oder Drückbank gedruckt und der Ring so deformiert wird, daß er sich einem kegelstumpfartigen Pοrmungswerkzeug anpaßt, welches von der Planscheibe der Drückbank getragen wird. Ein tellerförmiger Ring, der durch einen solchen Vorgang hergestellt wurde, ist in Pig. 4 dargestellt, die außerdem zeigt, daß der Querschnitt des Streifens 12 aus Pederstahl rechteckig ist.

Die Pign. 5 und 6 zeigen Alternativ-Ausführungsformen einer Verbindung, die anstelle der in den Pign. 3 und 4 dargestellten Schweißverbindung verwendet werden können. Um eine sol'che Alternativ-Verbindung herzustellen, wenn die Einzelwindung vom übrigen Teil des kontinuierlichen Streifens 12 ab- ■getrennt ist, wird dieser so abgetrennt, daß das eine seiner Enden entweder eine Zunge bzw. einen Vorsprung 17 (Pig. 5) oder 18 (Pig. 6) oder eine dazu passende Aussparung 19 (Pig. 5) oder 20 (Pig. 6) bildet, während das andere -ßnde der.Einzelwindung dementsprechend mit dem dazu passenden Ansatz oder der

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dazu passenden Aussparung versehen wird. Auf diese Weise können zwei Enden dadurch miteinander verbunden werden, daß der Ansatz 17, 18 in die dazu passende Aussparung 19, 20 eingesetzt wird, um eine mechanische Verriegelung (formschlüssige Verbindung) zu schaffen.

Eines der Ränder des Querschnitts des Pederstahlstreifens 12 kann abgerundet sein, wie in Pig. 7 dargestellt, oder es können beide Ränder abgerundet werden, wie in Pig. 8 dargestellt. Alternativ kann der Federstahlstreifen auch einen w trapezförmigen Querschnitt aufweisen, wie 'in Pig. 9 gezeigt, wobei die parallelen Seiten des Trapezes die Ränder des Streifens bilden. Darüber hinaus kann der Streifen 12 aus jedem beliebigen geeigneten federnden Metall bestehen.

der Federstahlstreifen 12 im Querschnitt trapezförmig ist, so wird er so in das Rollensystem eingeführt, daß die schmälere parallele Fläche den radial inneren Rand der durch Biegen des Streifens im Rollensystem hergestellten Ringform bildet. Es ist ersichtlich, daß durch den Biegevorgang der schmälere parallele Rand einer Druckbeanspruchung ausgesetzt wird und daß der breitere parallele Rand einer Zugbeanspruchung unterliegt, s"> daß der im Qerschnitt trapezförmige Streifen 12 das Bestreben hat, während des Biegevorganges in eine Ringform von rechteckigem Querschnitt deformiert zu werden.

In Fig. 10 ist eine abgeänderte Ausfuhrungsform der oben mit Bezug auf die Fign. 1 und 2 beschriebenen Vorrichtung dargestellt, und der Einfachheit halber wurde jedem Teil in Fig.. 10 das gleiche Bezugszeichen wie das für den entsprechenden Teil in den Fign. 1 und 2 verwendete gegeben. Bei der Vorrichtung nach Fig. 10 sind die Rollen 16 jedes Paares so angeordnet, daß ihre Achsen parallel zueinander und in einem Winkel

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von beispielsweise 10° zur Tertikaiebene angeordnet sind, wobei die Achsen aller derjenigen Rollen 16, die an der einen Seitenfläche des Streifens 12 angreifen, in einer konischen Umlauffläche liegen. Auf diese Weise ist offensichtlich, daß die durch Rollen bzw. Walzen, des Streifens 12 zwischen den Biegerollen 14 und 15 und zwischen den Rollen 16 der Vorrichtung nach Fig. 10 hergestellte Einzelwindung während des Biegens konisch geformt wird, so daß der durch Verbinden der Enden gebildete geschlossene Ring dieser Einzelwindung die erforderliche Tellerform erhält, und daß der zusätzliche Drückvorgang nicht notwendig ist.

Falls erwünscht, kann die in Fig. 10 dargestellte Vorrichtung auch noch weiter so abgeändert werden, daß die Achsen aller Biegerollen 14 konvergieren, wie auch die Achsen aller Bi^erollen 15, so daß die Biegerollen H und 15 eher an den Randflächen des Streifens 12 als an den zwischen den Randflächen und den Seitenflächen gebildeten Kanten des Streifens angreifen.

Tellerfedern, die in Reibungskupplungen verwendet werden, werden üblicherweise durch Ausstanzen des Ringes aus einem quadratischen Metallblech gebildet, was zu einem Abfall' eines großen Teils des Metallvorrats führt. Außerdem werden durch das Schneiden oder Ausstanzen Hüten oder Kerben in den Rändern der Feder erzeugt, die sich parallel zur Federachse erstrecken. Da solche Nuten oder Kerben, wenn sie in dem Metall verbleiben, Stellen von Spannun^skonzentration bilden, müssen sie beispielsweise durch Schleifen entfernt werden. Durch die Erfindung werden keine solchen Nuten oder Kerben erzeugt, so daß ein Schleifen nicht notwendig ist.

Durch die Erfindung wird somit eine große Materialeinsparung erzielt und die Notwendigkeit dea Schleifens vermieden und, falls erwünscht, auch ein Beparater Drückvorgang,

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so daß die Kosten für die Herstellung der Feder weitgehend reduziert werden.

Sollten bei der Herstellung einer zufriedenstellenden Verbindung zwischen den Enden eines durch die mit Bezug auf die Fign. 1 und 2 oder 10 beschriebene Vorrichtung hergestellten Einzelwindung Schwierigkeiten auftreten, um den geschlossenen Ring zu bilden, so kann die Einzelwindung auch als ein Bauteil zum Aufbringen der Einrückkraft in einer Reibungskupplung verwendet werden, ohne daß die Enden des gekrümmten Streifens miteinander verbunden sind. Die mittels der Vorrichtung der Fign. 1 und 2 hergestellte Einzelwindung kann durch einen entsprechenden Drück- oder Preßvorgang konisch geformt werden, und die Form der sich ergebenden Feder ist aus Fig. 10 ersichtlich.

Die Erfindung betrifft auch Abänderungen der im' beiliegenden Patentanspruch 1 umrissenen Ausführungsform und bezieht sich vor allem auch auf sämtliche Erfindungsmerkmale, die
im einzelnen — oder in Kombination — in der gesamten Beschreibung und Zeichnung offenbart sind.

Patentansprüche

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BAD ORlOJNAL

Claims

9 152 JiV-/A 22. 10- 1969

Patentansprüche

! 1 j Feder rait einem tellerförmigen Ringelement aus Federmetallblech, wobei der eine der radial inneren und radial äußeren Ränder des Ringelementes relativ zum anderen axial bewegbar ist, um eine axiale Kraft hervorzurufen oder wegzunehmen, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringelement aus einem gekrümmten Streifen aus Federmetall besteht.

2. Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des gekrümmten Streifens des Federmetalls miteinander verbunden sind.

3. Feder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen einen rechteckigen Querschnitt aufweist.

4. Feder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Ränder des Streifens abgerundet ist.

5. Feder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Ränder des Streifens abgerundet sind.

6. Feder nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den Enden des Streifens eine Schweißverbindung ist.

7. Feder nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den Enden des Streifens eine Zunge bzw. einen Ansatz (17, 18) und eine passende Aussparung (19, 20) aufweist, die eine mechanische Verriegelung (formschlüssige Verbindung) bilden.

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8. Verfahren zum Herstellen einer Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Streifen aus Federmetall in eine Ringform gebogen wird, wobei sich die Breite des Streifens im wesentlichen radial zur Ringform erstreckt.

9. Verfahren nach Anspruch 8_f dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Streifens zur Bildung eines geschlossenen Ringes miteinander verbunden werden, nachdem der Streifen in die Ring~ form gebogen ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen aus Federmetall .von einem kontinuierlichen Federmetallstreifen (12) abgeschnitten wird, nachdem dieser in die Ringform gebogen worden ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerform durch einen Preß- oder Drückvorgang dem Ring auferlegt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, in Abhängigkeit von Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Preß- bzw. Drückvorgang durchgeführt wird, nachdem die Enden des Streifens miteinander verbunden worden sind.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerform dem Ring während des Biegevorgangs auferlegt wird.

H. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen (12) aus Federmetall dadurch in eine Ringform gebogen wird, daß er durch ein Rollensystem hindurchgefördert wird.

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15. ^erfahren nach Anspruch 14, in Abhängigkeit von Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Rollensyatem eine Anzahl von Rollen (16) aufweist, die um Achsen drehbar gelagert sind, welche jeweils den gleichen Winkel zur Achse des tellerförmigen Rings bilden, der durch das Rollensystem hergestellt wird, daß die Rollen (16) in Paaren angeordnet sind, welche in Umfangsrichtung des durch das Rollensystem erzeugten tellerförmigen Rings in Abstand voneinander angeordnet sind, und daß die Rollen (16) jedes Paares so angeordnet sind, daß sie an entgegengesetzten Seitenflächen des Streifens während des Verfahrensschrittes des Biegens des Streifens aus Federmetall in die Tellerringform angreifen.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Federmetallstreifen im Querschnitt rechteckig ist.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Ränder des Federmetallstreifens abgerundet ist.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß beide Ränder des Streifens abgerundet sind.

19. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Federmetallstreifen einen trapezförmigen Querschnitt aufweist unri so in das Rollensystem eingeführt wird, daß die schmälere parallele Fläche den radial inneren Rand der Ringform bildet.

20. Verfahren nach Anspruch 9 oder einem der Ansprüche bis 19 in Abhängigkeit von Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ünden des Streifens durch Schweißen miteinander verbunden werden.

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21. Verfahren nach Anspruch 9 oder einem der Ansprüche 10 "bis 19 in Abhängigkeit von Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Enden des Streifens mit einer Aussparung (19, 20) und das andere Ende mit einem Vorsprung (17, 18) versehen wird, der so angeordnet ict, daß er in die Aussparung (19, 20) paßt, wobei die beiden Enden dadurch miteinander verbunden werden, daß Vorsprung. (17, 18) und Aussparung (19, 20) zu einer mechanischen Verriegelung (formschlüssigen Verbindung) zusammengefügt werden.

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