DE20205139U1 - Disk spring comprises a washer which has one or more curves and bearing areas - Google Patents

Disk spring comprises a washer which has one or more curves and bearing areas

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Abstract

The disk spring (1) comprises a washer which has one or more curves and bearing areas. The curves form rises and depressions (9,10) which may be produced by stamping and/or coining.

Description

Gebrauchs!jiusfei%fift\pl(iurJ3 *J £H|"Jng· ^/enier Hasenstab Fliederweg 2 ** 63814 Maiitqspfla/f/^liedejwäSC^'Tel. 0602« 79020 ** Fax 06021 790220Terms and conditions of use: Hasenstab Fliederweg 2 ** 63814 Maitqspfla/f/^liedejwäSC^'Tel. 0602« 79020 ** Fax 06021 790220

602« 79020602« 79020

PlattenfederPlate spring

Im Jahre 1861 wurde Julien - Francoise Belleville ein Patent über eine Feder erteilt, welche die Form einer kegelförmigen Ringschale hatte und bei verhältnismäßig kleinem Federweg sehr große axiale Kräfte aufnehmen konnte. Das Konstruktionsprinzip dieser Feder entsprach bereits der heute in Deutschland genormten Tellerfeder.In 1861, Julien-Francoise Belleville was granted a patent for a spring that had the shape of a conical ring shell and was able to absorb very large axial forces with a relatively small spring travel. The design principle of this spring already corresponded to the disc spring that is standardized in Germany today.

Tellerfedern sind heute in vielen Anwendungen unentbehrlich geworden. Der Einsatz von Tellerfedern ist prädestiniert für große Kräfte bei kleinem Federweg. Da die Tellerfedern aber häufig nach hohen Lastwechselzahlen ermüden und sich auch die Kennlinie ungünstig verändert, werden veränderte Geometrien zur höheren Belastung notwendig.Disc springs have become indispensable in many applications today. The use of disc springs is predestined for large forces with small spring travel. However, since disc springs often fatigue after a high number of load cycles and the characteristic curve also changes unfavorably, modified geometries are necessary to accommodate higher loads.

Die Erfindung beschreibt eine Plattenfeder aus mindestens einer entsprechend geformten bzw. geprägten Scheibe, die je nach geometrischer Anordnung rund, quadratisch oder jede bekannte Geometrie darstellen kann. Selbst eine einzige Scheibe kann zu einer Federbewegung herangezogen werden, wenn sie durch entsprechende Verformung beispielsweise eine oder mehrere Krümmungen erfährt und diese vorgespannt gleichmäßig oder auch bewusst asymmetrisch vorgespannt werden.The invention describes a plate spring made of at least one correspondingly shaped or embossed disk, which can be round, square or any known geometry depending on the geometric arrangement. Even a single disk can be used for a spring movement if it undergoes one or more curvatures through appropriate deformation, for example, and these are pre-stressed evenly or deliberately asymmetrically.

Bei mehreren aufeinander liegenden Plattenfedern kann eine Federwirkung erzielt werden, die ähnliche Wirkungsweisen aufzeigt wie das nach dem Stand der Technik bekannte Stapeln von Tellerfeder^ Die hier zu diskutierenden Plattenfedern haben gegenüber den Tellerfedern ein durchweg lineares Kraft-Weg-Verhalten und erzielen eine wesentlich höhere Kraft in Bezug auf Zug und Druck. Darüber hinaus zeigt das Verhalten dieser Plattenfedern über einen definierten und gegenüber den Tellerfedern auch größeren Einstellbereich einen linearen Verlauf der Kennlinie.With several plate springs placed on top of each other, a spring effect can be achieved that has a similar effect to the stacking of disc springs known from the state of the art. The plate springs to be discussed here have a completely linear force-displacement behavior compared to disc springs and achieve a significantly higher force in terms of tension and compression. In addition, the behavior of these plate springs shows a linear characteristic curve over a defined adjustment range that is also larger than that of disc springs.

Durch die bessere geometrische Anordnung der Plattenfeder wird ein ermüdungsfreies (hysteresefreies) Arbeiten möglich. Bei den, in den Ansprüchen näher beschriebenen Anordnungen der Plattenfedern, werden definierte Federwege wie die daraus resultierenden Federwege dauerfest einstellbar. Der Wirkungsgrad ist wesentlich besser als der von bekannten Federn, wie Tellerfedern, Spiralfedern oder allgemein nach dem Stand der Technik bekannten Federn. Der Federweg ist durch ein gezieltes Stapeln, wie bereits bei Tellerfedern bekannt, veränderbar. Darüber hinaus kann auch ein Vorspannen der gestapelten Feder extern, d. h. durch äußere Einwirkung, erfolgen. Beispielsweise durch Vorspannen von Schrauben und Muttern. Auch ein internes Vorspannen wird, wie in der deutschen Patentanmeldung P 41 297.1-12 beschrieben, ermöglicht. Die Ähnlichkeit zur bekannten Beilagscheibe, Spannscheibe (DIN 6796) oder bekannten Tellerfeder (DIN 2093) unterscheidet sich in der Wirkung vornehmlich durch die höhere Auflagefläche der erfindungs-gemäßen Plattenfeder. Während die Tellerfeder nur ringförmig auf der Kannte liegt, besitzt die dargestellte Plattenfeder eine wesentlich größere Auflagefläche.The improved geometric arrangement of the plate spring enables fatigue-free (hysteresis-free) operation. In the arrangements of the plate springs described in more detail in the claims, defined spring travels and the resulting spring travels can be permanently adjusted. The efficiency is significantly better than that of known springs such as disc springs, spiral springs or generally known springs from the state of the art. The spring travel can be changed by targeted stacking, as is already known with disc springs. In addition, the stacked spring can also be pre-tensioned externally, i.e. by external influences. For example, by pre-tensioning screws and nuts. Internal pre-tensioning is also possible, as described in the German patent application P 41 297.1-12. The similarity to the known washer, tension washer (DIN 6796) or known disc spring (DIN 2093) differs in its effect primarily in the larger contact surface of the plate spring according to the invention. While the disc spring only rests on the edge in a ring shape, the plate spring shown has a much larger contact surface.

Die Federkräfte sind dadurch bei Tellerfedern begrenzt. Plattenfedern der erfindungsgemäßen Art können im Gegensatz zu ihren Artgenossen mit kleineren, geometrischen Flächen und Abmessungen auskommen und dennoch wesentlich höhere Kräfte übertragen. Die vorliegende Erfindung betrifft eine federnde Platte nach dem Oberbegriff des PateRt9nsprucris 1The spring forces are therefore limited in disc springs. In contrast to their counterparts, plate springs of the type according to the invention can manage with smaller geometric surfaces and dimensions and yet transmit significantly higher forces. The present invention relates to a spring plate according to the generic term of patent application 1

GebrauchsiSius£i%ftftel(lur$ · pipijng. Werijer Hasenstab Fliederweg 2 ** 63814 MaiilaipBaif.Viliedeg^i^Tel. 0602« 79020 ** Fax 06021 7902200602« 79020 ** Fax 06021 790220

näher definierten Art sowie deren Verwendung.of a more precisely defined type and their use.

Plattenauflagen finden bei vielen Variationen ihren Einsatz, insbesondere zur federnden Vorspannung von Maschinenelementen, als hochbelastbare Federscheiben von Schraubverbindungen.Plate supports are used in many variations, especially for the spring preloading of machine elements, as heavy-duty spring washers for screw connections.

Eine besondere Anwendung ist dort gegeben, wo hohe Drückkräfte ermüdungsarm oder ermüdungsfrei eingesetzt werden müssen. Eine solche Anwendung ist beispielsweise in der Schienentechnik zu finden. Auch Brückenstützpunkte oder Maschinenlager können mit dieser Erfindung federnd aufgebaut werden. Die vorliegende Erfindung zeigt in der geometrischen Ausführung auch schwingungsdämpfende Ausführungen, die mittels Füllstoffen wie Gummi, Kautschuk oder Silikon hochwertige Vernetzungsmöglichkeiten, die hochbelastbar, ermüdungsfrei und auch verschleißfest konstruktiv auslegbar sind. Da man sich auch in den Herstellungsmöglichkeiten einfachster Fertigungsmethoden, wie der Stanztechnik oder Zuschneidmöglichkeiten wie dem Wasserstrahlschneiden, Nippeln oder Laserschneiden bedienen kann, werden auch die Herstellungskosten optimiert. Das Stapeln der dargestellten Plattenfedern kann durch nach dem Stand der Technik bekannten Schweißverfahren, durch Vernieten oder anderer bekannten Technologien wie Klebetechniken, Löten oder anderer bekannten Methoden gefügt werden. Auch ein Stapeln mittels Sicken oder allgemeiner Positionierungshilfen ohne Fügen ist selbstverständlich möglich, wenn man nur eine richtungsweisende Federvorspannung beabsichtigt oder eine Schrauben-Mutter-Verbindung mit Beilagscheiben oder Federscheiben bzw. Spannscheiben erwünscht ist. Auch ein Vernetzen mittels Gummi, Silikon oder Kautschuk beispielsweise durch Vulkanisieren kann zur besseren Stabilität der geschichteten Plattenfedern und natürlich auch zu einer optimierten Schwingungsdämpfung genutzt werden. Darüber hinaus werden die ausgegossenen oder ausgespritzten Freiräume zu einer Art Endlage für den Federweg, der Federweg wird mittels der vernetzten Zwischenräume natürlich begrenzt. Eine Bruchsicherung der Plattenfedern kann durch diese Vernetzungstechnik garantiert werden.A particular application is where high compressive forces must be applied with little or no fatigue. One such application can be found in rail technology, for example. Bridge supports or machine bearings can also be constructed in a springy manner using this invention. The present invention also shows vibration-damping designs in the geometric design, which can be designed to be highly resilient, fatigue-free and wear-resistant using fillers such as rubber, caoutchouc or silicone. Since the simplest manufacturing methods can also be used in the manufacturing options, such as punching technology or cutting options such as water jet cutting, nipples or laser cutting, the manufacturing costs are also optimized. The stacking of the plate springs shown can be joined using welding processes known from the state of the art, by riveting or other known technologies such as adhesive techniques, soldering or other known methods. Stacking using beads or general positioning aids without joining is of course also possible if you only want a directional spring preload or a screw-nut connection with washers or spring washers or tension washers is desired. Cross-linking using rubber, silicone or caoutchouc, for example through vulcanization, can also be used to improve the stability of the layered plate springs and of course also to optimize vibration damping. In addition, the poured or injected free spaces become a kind of end position for the spring travel, the spring travel is of course limited by the cross-linked spaces. This cross-linking technology can guarantee that the plate springs are protected against breakage.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Plattenfeder zu schaffen, die hinsichtlich ihres Feder- und Schwingungsisolierungsverhaltens besser und auch individuell an die unterschiedlichsten Aufgaben der Bautechnik, Schienentechnik oder allgemein im Maschinen- und Anlagenbau anpassbar ist.The object of the present invention is therefore to create a plate spring which, in terms of its spring and vibration isolation behavior, is better and also individually adaptable to the most diverse tasks in construction engineering, rail technology or generally in mechanical and plant engineering.

Diese Aufgaben werden, wie mit den Merkmalen im Patentanspruch 1 beschrieben, dadurch gelöst, dass man beispielsweise durch Stanzen und Prägen von Scheiben Geometrien erhält, die entweder durch Begrenzen von beispielsweise ebenen Flächen, schon einen nennenswerten, definierten Federweg erreichen. Ein besonderes Merkmal dieser Federeigenschaft ist die hohe Linearität in Abhängigkeit des Federwegs. Die Kraft verhält sich proportional zum Weg. Da die Plattenfeder auch bei höchsten Belastungen und Lastwechseln ermüdungsfrei arbeitet, kann auch ein exaktes Arbeiten der Feder für präziseste Federaufgaben selbst bei kleinsten Federwegen im &mgr;-m-Bereich erfolgen.These tasks are solved, as described in the features in claim 1, by obtaining geometries, for example by punching and embossing discs, which achieve a significant, defined spring travel either by limiting flat surfaces, for example. A special feature of this spring property is the high linearity depending on the spring travel. The force is proportional to the travel. Since the plate spring works fatigue-free even under the highest loads and load changes, the spring can also work precisely for the most precise spring tasks, even with the smallest spring travel in the μm range.

Bevorzugte Ausführungen sind in den nachfolgenden Figuren näher gezeigt.Preferred embodiments are shown in more detail in the following figures.

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Gebrauch^Tiu^tdV3i1rjie|(Ji4ig J**, Offy.lijg.JWeJner yäsenstab Fliederweg 2 ** 63814 Malh^f«hag;#FlieiSe,ryfei§;* Tel. &bgr;6021#*9#020 " Fax 06021 790220Use^Tiu^tdV3i1rjie|(Ji4ig J**, Offy.lijg.JWeJner yäsenstab Fliederweg 2 ** 63814 Malh^f«hag; # FlieiSe,ryfei§;* Tel. &bgr;6021 # *9 # 020 " Fax 06021 790220

Fig 1 eine kreisförmige Plattenfeder mit einfach geprägter Wellenform um 180° gegenseitig versetzt. Die Feder ist zwischen einer Ober- und Unterplatte dargestellt.Fig 1 a circular plate spring with a single embossed waveform offset by 180°. The spring is shown between an upper and lower plate.

Fig 2 eine Schrauben-Feder-Kombination mit Stapelmöglichkeiten der Plattenfedern.Fig 2 a coil spring combination with stacking options of the plate springs.

Fig 3 eine weitere Ausführungsform der kreisförmigen Plattenfeder mit symmetrisch angeordneten Erhebungen und Vertiefungen um 120° versetzt, weitere Ausführungsform der Plattenfedern in verschiedenen GeometrienFig 3 another embodiment of the circular plate spring with symmetrically arranged elevations and depressions offset by 120°, another embodiment of the plate springs in different geometries

a) runda) round

b) dreieckigb) triangular

c) quadratisch oder rechteckigc) square or rectangular

d) achteckigd) octagonal

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Claims (26)

1. Plattenfeder (1) mit einer Scheibe (2), die eine oder mehrere durch Umformung erzeugte Krümmung bzw. Krümmungen aufweist, mit einer oder mehreren Auflagefläche bzw. Auflageflächen. 1. Plate spring ( 1 ) with a disc ( 2 ) which has one or more curvatures produced by deformation, with one or more support surface or support surfaces. 2. Plattenfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungen Erhebungen und Vertiefungen (9, 10) bilden. 2. Plate spring according to claim 1, characterized in that the curvatures form elevations and depressions ( 9 , 10 ). 3. Plattenfeder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit ihren Erhebungen und Vertiefungen (9, 10) durch Stanzen und/oder Prägen von einer Scheibe erzeugt sind. 3. Plate spring according to claim 1 and 2, characterized in that it is produced with its elevations and depressions ( 9 , 10 ) by punching and/or embossing from a disc. 4. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie kreisförmig ausgestaltet ist. 4. Plate spring according to claim 1 or one of the subsequent claims, characterized in that it is circular in shape. 5. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie dreieckförmig ausgebildet ist. 5. Plate spring according to claim 1 or one of claims 1 to 3, characterized in that it is triangular in shape. 6. Plattenfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie quadratisch ausgebildet ist. 6. Plate spring according to one of claims 1 to 3, characterized in that it is square. 7. Plattenfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie rechteckförmig ausgebildet sind. 7. Plate spring according to one of claims 1 to 3, characterized in that they are rectangular in shape. 8. Plattenfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie achteckförmig ausgebildet sind. 8. Plate spring according to one of claims 1 to 3, characterized in that they are octagonal in shape. 9. Plattenfeder nach Anspruch 1 bis 3 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine einfach geprägte Wellenform mit um 180 Grad gegeneinander versetzten Wellen aufweist. 9. Plate spring according to claim 1 to 3 or one of the subsequent claims, characterized in that it has a simply embossed wave shape with waves offset from one another by 180 degrees. 10. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenfeder (1) mit symmetrisch angeordneten Erhebungen und Vertiefungen ausgerüstet ist. 10. Plate spring according to claim 1 or one of the subsequent claims, characterized in that the plate spring ( 1 ) is equipped with symmetrically arranged elevations and depressions. 11. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen (9) und Vertiefungen (10) um 120 Grad gegeneinander versetzt angeordnet sind. 11. Plate spring according to claim 1 or one of the subsequent claims, characterized in that the elevations ( 9 ) and depressions ( 10 ) are arranged offset from one another by 120 degrees. 12. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Plattenfedern (1) übereinander gestapelt angeordnet sind. 12. Plate spring according to claim 1 or one of the subsequent claims, characterized in that several plate springs ( 1 ) are arranged stacked one above the other. 13. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenfeder (1) mittels Sicken oder Positionierungshilfen aufeinander gestapelt angeordnet sind. 13. Plate spring according to claim 1 or one of the subsequent claims, characterized in that the plate springs ( 1 ) are arranged stacked on top of one another by means of beads or positioning aids. 14. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Plattenfeder (1) zwischen einer Oberplatte (7) und einer Unterplatte (8) angeordnet ist. 14. Plate spring according to claim 1 or one of the subsequent claims, characterized in that at least one plate spring ( 1 ) is arranged between an upper plate ( 7 ) and a lower plate ( 8 ). 15. Plattenfeder nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Plattenfedern unter Vorspannung angeordnet sind. 15. Plate spring according to claim 14, characterized in that one or more plate springs are arranged under prestress. 16. Plattenfeder nach Anspruch 12 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere übereinander gestapelte Plattenfedern (1) durch Vernieten, durch Kleben, durch Löten, durch Gummi, Silikon, Kautschuk oder dergleichen, durch Ausspritzen oder Ausgießen oder durch eine sonstige Vernetzungstechnik, miteinander verbunden sind. 16. Plate spring according to claim 12 or one of the subsequent claims, characterized in that several plate springs ( 1 ) stacked on top of one another are connected to one another by riveting, by gluing, by soldering, by rubber, silicone, caoutchouc or the like, by spraying or pouring or by another cross-linking technique. 17. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenfeder (1) durch Wasserstrahlschneiden hergestellt ist. 17. Plate spring according to claim 1 or one of the subsequent claims, characterized in that the plate spring ( 1 ) is manufactured by water jet cutting. 18. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2-16, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenfeder (1) durch Nippeln hergestellt ist. 18. Plate spring according to claim 1 or one of claims 2-16, characterized in that the plate spring ( 1 ) is manufactured by nipples. 19. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2-16, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenfeder (1) durch Laserschneiden hergestellt ist. 19. Plate spring according to claim 1 or one of claims 2-16, characterized in that the plate spring ( 1 ) is produced by laser cutting. 20. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenfeder (1) durch Stanzen hergestellt ist. 20. Plate spring according to claim 1 or one of claims 2 to 16, characterized in that the plate spring ( 1 ) is produced by stamping. 21. Plattenfeder nach Anspruch oder einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageflächen sowie die Erhöhungen und Vertiefungen (9, 10) sektorförmig ausgebildet sind und abwechselnd aufeinanderfolgen. 21. Plate spring according to claim 1 or one of claims 2 to 4, characterized in that the support surfaces and the elevations and depressions ( 9 , 10 ) are sector-shaped and follow one another alternately. 22. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenfeder eine mittige Öffnung aufweist. 22. Plate spring according to claim 1 or one of claims 2 to 4, characterized in that the plate spring has a central opening. 23. Plattenfeder nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Plattenfedern mit ihren Erhebungen in axialer Richtung gleichgerichtet übereinander gestapelt angeordnet sind. 23. Plate spring according to claim 12, characterized in that several plate springs are arranged with their elevations in the same direction stacked one above the other in the axial direction. 24. Plattenfeder nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Plattenfedern mit ihren Erhebungen gegeneinander gerichtet und übereinander angeordnet sind. 24. Plate spring according to claim 12, characterized in that several plate springs are arranged with their elevations directed towards each other and one above the other. 25. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagenflächen der Plattenfeder (1) erheblich größer bemessen sind als die Erhebungen (9) oder Vertiefungen (10). 25. Plate spring according to claim 1 or one of the subsequent claims, characterized in that the contact surfaces of the plate spring ( 1 ) are considerably larger than the elevations ( 9 ) or depressions ( 10 ). 26. Plattenfeder nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ebene Auflageflächen und Erhöhungen bzw. Vertiefungen jeweils paarweise diametral gegenüberliegend angeordnet sind. 26. Plate spring according to claim 1 or one of the subsequent claims, characterized in that flat support surfaces and elevations or depressions are arranged in pairs diametrically opposite one another.
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