DE2043181B2

DE2043181B2 - SNAP DISC

Info

Publication number: DE2043181B2
Application number: DE19702043181
Authority: DE
Inventors: Anton J Mansfield Ohio Gerich (V St A )
Original assignee: Therm O Disc Ine , Mansfield, Ohio (V StA)
Priority date: 1969-09-22
Filing date: 1970-09-01
Publication date: 1973-07-26
Also published as: CA923094A; AU1868970A; DE2043181A1; FR2068746B1; GB1308230A; FR2068746A1; NL7012673A

Description

Die Erfindung betrifft eine gewölbte metallische Schnappscheibe, insbesondere aus Bimetall, mit radial verlaufenden, sich zum Zentrum hin gleichförmig verjüngenden Versteifungs-Wölbungen, die sich von einem Maximum an Breite und Höhe am Umfang auf ein Minimum veringern.The invention relates to a curved metallic snap disk, in particular made of bimetal, with radial running stiffening bulges tapering uniformly towards the center, which extend from a maximum of width and height at the circumference to a minimum.

Es sind bereits Schnappscheiben aus Bimetall der eingangs genannten Art bekannt (französische Patentschrift 935 042), die eine zentrale öffnung aufweisen, an deren Umrandung die Breite und Höhe der Wölbungen kleiner als am Umfang ist. Dabei besteht die Schwierigkeit, daß sich beim Umschnappen der durch die Wölbungen versteiften Scheibe entlaug der inneren Umrandung ziehharmonikaförmige Faltungseffekte ergeben können, wodurch die versteifende Wirkung der Wölbungen aufgehoben oder zumindest verringert wird. Außerdem besteht auch bei derartigen und anderen bekannten Schnappscheiben dieser Art (USA.-Patentschrift 1 895 591) die Schwierigkeit, daß deren Tiefe bei ausreichender Steife verhältnismäßig groß gewählt werden muß.Snap disks made of bimetal of the type mentioned are already known (French patent specification 935 042), which have a central opening, on the edge of which the width and height of the bulges is smaller than the circumference. The difficulty here is that when you snap the through the curvatures stiffened disc leached from the inner border can result in accordion-shaped folding effects, whereby the stiffening Effect of the bulges is canceled or at least reduced. In addition, there is also such and other known snap disks of this type (US Pat. No. 1,895,591) have the difficulty that whose depth must be chosen to be relatively large with sufficient rigidity.

Es sind ferner schalenförmige Schnappscheiben aus Bimetall (USA.-Patentschrift 2 717 936) oder aus einem einzigen Metall (deutsche Patentschrift 754 566) bekannt, bei denen eine größere Steife durch Erhöhung der Tiefe der beispielsweise kalottenförmigen Schnappscheibe erzielbar ist. Dabei wird insbesondere bei Bimetall-Schnappscheiben als nachteilig angesehen, daß größere Tiefen größere Temperaturdifferenzen der Arbeitsweise bedingen. Zum Zweck der Verringerung der Tiefe derartiger Schnappscheiben ist ferner bekannt, die Steife durch dickere Ausbildung der Schnappscheibe zu erhöhen. Abgesehen von den höheren Materialkosten besteht aber dann auch die Schwierigkeit, daß die Lebensdauer derartiger Schnappscheiben wegen Ermüdungserscheinungen der Materialeigenschaften verringert wird.There are also cup-shaped snap disks made of bimetal (US Pat. No. 2,717,936) or made of a single metal (German patent specification 754 566) known, in which a greater stiffness by increasing the depth of the dome-shaped snap disk, for example, can be achieved. In particular in the case of bimetallic snap disks, viewed as a disadvantage that greater depths greater temperature differences the way of working. For the purpose of reducing the depth of such snap disks it is also known to increase the stiffness by making the snap disk thicker. Apart from that but then there is also the difficulty of the higher material costs that the service life of such Snap disks is reduced due to fatigue of the material properties.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Schnappscheibe der eingangs genannten Art so auszubilden, daß deren Tiefe und Temperaturdifferenz bei ausreichender Steife, insbesondere bei relativ hoher oder niedriger Arbeitstemperatur, möglichst gering ist.It is therefore the object of the invention to design a snap disk of the type mentioned at the outset in such a way that that their depth and temperature difference with sufficient rigidity, especially with relatively high or lower working temperature, is as low as possible.

Diese Aufgabe wird bei einer gewölbten metallischen Schnappscheibe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Versteifungs-Wölbungen so ausgebildet sind, daß ihre radial gerichteten Wandungen mit Abstand vom Zentrum in ihren Endpunkten in Breite und Hohe auf Null verringert sind und daß ein zentraler Bereich innerhalb dieser Punkte gleichförmig und flach ausgewölbt ist Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Versteifung gleichförmig zum Zentrum hin abnimmt, so daß die Schnappscheibe als Einheit umschnappt, ohne daß dabei die Steife verringernde, ziehharmonikaförmige Faltungseffekte auftreten. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß bei einer derartigen Schnappscheibe die in gewissen Fällen wünschenswerte Ausbildung einer kleinen zentralen öffnung möglich ist, weil durch den verbleibenden, gleichförmig und flach ausgewölbten zentralen Bereich eine ausreichende Versteifung für Schnappscheiben mit kleinen Temperaturdifferenzen bei hoher oder niedriger Arbeitstemperatur gewährleistet bleibt.This task is achieved with a curved metallic snap disk of the type mentioned at the beginning solved according to the invention in that the stiffening arches are designed so that their radially directed walls at a distance from the center in their endpoints are reduced to zero in width and height and that a central area within this point is uniformly and flatly arched. In this way it is ensured that the stiffening decreases uniformly towards the center, so that the snap disk snaps over as a unit without concertina-shaped folding effects that reduce the stiffness occur. Another benefit of the The invention is to be seen in the fact that with such a snap disk, which is desirable in certain cases Formation of a small central opening is possible because the remaining one is uniform and flat arched central area with sufficient stiffening for snap disks small temperature differences at high or low working temperature remains guaranteed.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigtThe invention is to be explained in more detail, for example, with the aid of the drawing. It shows

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Schnappscheibe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,F i g. 1 is a perspective view of a snap disk according to a first embodiment of FIG Invention,

F i g. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 inF i g. 2 is a cross-section taken along line 2-2 in FIG

Fig. 1,Fig. 1,

F i g. 3 eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht einer Formmatrize zur Herstellung einer Scheibe gemäß Fig. 1,F i g. 3 is a partially sectioned view of a molding die for producing a disk according to Fig. 1,

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht der Formmatrizen in F i g. 3,F i g. 4 is a perspective view of the molding dies in FIG. 3,

F i g. 5 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Schnappscheibe gemäß der Erfindung, wobei die Auswölbungen einen wellenförmigen Scheibenumfang bilden,F i g. 5 is a perspective view of a second exemplary embodiment of a snap disk according to FIG of the invention, wherein the bulges form a wave-shaped disk circumference,

F i g. 6 einen Querschnitt entlang der Linie 6-6 in Fig. 5,F i g. 6 is a cross-section along the line 6-6 in FIG. 5;

F i g. 7 eine perspektivische Ansicht einer Formmatrize, die zur Herstellung einer Scheibe gemäß F i g. 5 Verwendung findet,F i g. 7 a perspective view of a molding die; for the production of a disk according to FIG. 5 is used,

F i g. 8 einen Querschnitt durch eine bekannte Schnappscheibe in den beiden stabilen Lagen undF i g. 8 shows a cross section through a known snap disk in the two stable positions and

F i g. 9 eine graphische Darstellung der Ausbiegung in Abhängigkeit von der Temperatur.F i g. 9 shows a graphical representation of the deflection as a function of the temperature.

Die in F i g. 8 dargestellte bekannte Schnappscheibe, die aus einem Metall oder aus einem Bimetall bestehen kann, besitzt die in ausgezogenen Linien dargestellte Gestalt. Eine derartige Scheibe ist kreisförmig und hat in gewissen Fällen eine kleine zentrale Öffnung. Scheiben dieser Art werden aus einer ebenen kreisförmigen Scheibe verformt, um das Material der Scheibe zu dehnen und die konkave Gestalt herzustellen, die in F i g. 8 in ausgezogenen Linien dargestellt ist.The in F i g. 8 shown known snap disk, which is made of a metal or a bimetal can exist, has the shape shown in solid lines. Such a disc is circular and in certain cases has a small central opening. Slices of this type are made from a plane circular disc deformed to stretch the material of the disc and create the concave shape, the in F i g. 8 is shown in solid lines.

Wenn die Scheibe aus Bimetall besteht und bei einer Temperatur oberhalb der Raumtemperatui arbeiten soll, wird die Scheibe von der Seite 11 hei verformt, an der das Material mit dem höheren Ausdehnungskoeffizienten vorhanden ist. Die Eindring tiefe des Stempels bestimmt bei der Herstellung di< obere Temperaturgrenze der Arbeitsweise der ScheibeIf the disc is made of bimetal and at a temperature above the room temperature should work, the disc will be hot from side 11 deformed where the material with the higher coefficient of expansion is present. The intrusion depth of the punch determines during manufacture di <upper temperature limit of the operating mode of the disc

Die Scheibe 10 ist in einer ihrer stabilen Lagen ii ausgezogenen Linien dargestellt. Wenn diese Scheibi aus Bimetall besteht und bei einer Temperatur ober halb der Raumtemperatur arbeiten soll, ist das Metal mit dem größeren Ausdehnungskoeffizienten auf de Seite 11 und das Metall mit dem niedrigeren Ausdeh nungskoeffizienten auf der Seite 12 vorgesehen. WenThe disk 10 is shown in solid lines in one of its stable positions ii. If this Scheibi consists of bimetal and should work at a temperature above half room temperature, the metal with the larger expansion coefficient on page 11 and the metal with the lower expansion voltage coefficients are provided on page 12. Whom

die Temperatur der Scheibe bis in der Nähe der oberen Arbeitstemperatur erhöht wird, bewegt sich die Scheibe aus der in gestrichelten Linien dargestellten oberen Lage in die mit ausgezogen'¹» Linien dargestellte Lage mit einer verhältnismäßig geringen Geschwindigkeit. Die in ausgezogenen Linien dargestellte Lage wird als die erste stabile Lage bezeichnet. Sobald die Scheibentemperatur die obere Grenztemperatur erreicht, schnappt die Scheibe in die mit gestrichelten weil die Tiefe h' nahezu gleich der Tiefe h ist, haben Scheiben für hohe Temperaturen gewöhnlich euie sehr große Temperaturdifferenz.the temperature of the disk is to close to the upper working temperature increases, the disc moves from the position shown in dotted lines in the upper position shown with drawn out ^'1' Lines location with a relatively low speed. The position shown in solid lines is referred to as the first stable position. As soon as the pane temperature reaches the upper limit temperature, the pane snaps into the dashed line because the depth h 'is almost equal to the depth h , panes for high temperatures usually have a very large temperature difference.

Die gestrichelte Kurve in Fig. 9 zeigt eine typische Verformungskurve einer bekannten Scheibe der in Fig. 8 dargestellten Lage. In dieser Kurve ist auf der Ordinate die Verformung und auf der Abszisse die Kraft (oder Temperatur) aufgetragen. Wenn die Scneibe aus Bimetall besteht, wird die Kraft thermischThe dashed curve in FIG. 9 shows a typical deformation curve of a known disk of the type shown in FIG Fig. 8 shown position. In this curve, the deformation is on the ordinate and the deformation is on the abscissa Force (or temperature) applied. If the pulley is made of bimetal, the force will be thermal

Linien d?rgesteÜte untere Lage um. Wenn die Schei- io erzeugt, so daß auf der Ordinate auch die Temperatur bentemperatur weiter erhöht wird, wölbt sich die aufgetragen sein kann, weil die thermisch induzierte Scheibe noch weiter nach unten aus. ' " * ' ^--'·Lines pushed over the lower layer. When the disk is generated, so that the ordinate also shows the temperature If the required temperature is increased further, the bulges may be applied because the thermally induced Slice down even further. '"*' ^ - '·

Wenn die Temperatur der Scheibe verringert ist und wenn die Temperatur ihren unteren vorherbestimmten Grenzwert erreicht, bewegt sich die Scheibe in ihre zweite stabile Lage, die in gestrichelten Linien dargestellt ist. Wenn die Temperatur unter die vorherbestimmte untere Temperaturgrenze verringert wird, schnappt die Scheibe in die obere Lage Kraft, welche das Umschnappen bewirkt, eine Funktion der Temperatur ist.When the temperature of the disc is decreased and when the temperature is its lower predetermined When the limit value is reached, the disk moves to its second stable position, shown in dashed lines Lines is shown. When the temperature decreases below the predetermined lower temperature limit is, the disc snaps into the upper layer Force that causes it to snap over, a function the temperature is.

Wenn die Scheibe aus Bimetall besteht, wird bei einem Anstieg der Scheibentemperatur von der Raumtemperatur auf die obere Temperaturgrenze eine Deformation der Scheibe bis zum Punkt 13 bewirkt. Die Scheibe bewegt sich allmählich in eine Lage A, welche der Stelle 13 entspricht, und kennzeichnet dieIf the disk is made of bimetal, a deformation of the disk up to point 13 is caused when the disk temperature rises from room temperature to the upper temperature limit. The disc gradually moves to a position A, which corresponds to the point 13, and marks the

welche der Stelle 3 p,which of the digit 3 p,

zurück. Wenn die Temperatur weiter erniedrigt wird, ao erste stabile Lage unmittelbar vor dem Umschnappen, ih di Shib üb di ihl d i Ehh d Tt chnappt diereturn. If the temperature is lowered further, ao first stable position immediately before the snap, ih di Shib over di ihl di Ehh d Tt snaps the

bewegt sich die Scheibe über die gestrichelt dargestellte obere Lage hinaus. Der Einfachheit halber soll gesagt werden, daß die beiden stabilen Lagen die aagrenzenden Lagen umfassen, welche durch die Scheibe entsprechend weiteren Temperaturänderun- as g. η allmählich eingenommen werden. Jedoch ist die diskutierte Tiefe die Tiefe zu der inneren konkaven Oberfläche der Scheibe in einer der stabilen Lagen der Scheibe, bevor diese in die andere stabile Lage umschnappt. Deshalb ist die Tiefe h die Tiefe der Scheibe, wenn die Scheibe sich in der ersten stabilen Lage befindet, bevor sie in die zweite stabile Lage umschnappt. Die Tiefe h' ist die Tiefe der Scheibe zu der konkaven Innenfläche, wenn die Scheibe sich in der zweiten stabilen Lage befindet, bevor sie in ihre erste stabile Lage umschnappt. Die Tiefe /1 ist praktisch gleich der Tiefe K. the disc moves beyond the upper layer shown in dashed lines. For the sake of simplicity, it should be said that the two stable layers encompass the boundary layers, which are caused by the pane according to further temperature changes. η be taken gradually. However, the depth discussed is the depth to the inner concave surface of the disk in one of the stable layers of the disk before it snaps into the other stable layer. Therefore, the depth h is the depth of the disk when the disk is in the first stable position before it snaps into the second stable position. The depth h ' is the depth of the disk to the concave inner surface when the disk is in the second stable position before it snaps into its first stable position. The depth / 1 is practically equal to the depth K.

Die Temperatur, bei welcher die Scheibe von der ersten in die zweite stabile Lage umschnappt, ist Bei einer Erhöhung der Temperatur schnappt die Scheibe in die Lage 15. Wenn die Temperatur der Scheibe weiter erhöht wird, bewegt sie sich entlang der Kurve in die Lage 14. Wenn jedoch die Scheibentemperatur dann erniedrigt wird, bewegt sich die Scheibe allmählich in die zweite stabile Lage 15, welche durch die Verformungslage B gekennzeichnet ist. Bei Erniedrigung der Temperatur schnappt dann die Scheibe in die Lage 16.The temperature at which the pane snaps over from the first to the second stable position is.When the temperature rises, the pane snaps into position 15. If the temperature of the pane is increased further, it moves along the curve to position 14 However, if the pane temperature is then lowered, the pane gradually moves into the second stable position 15, which is characterized by the deformation position B. When the temperature drops, the pane snaps into position 16.

Die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur an der Stelle 13 und der Temperatur an der Stelle 15 kennzeichnet die Temperaturdifferenz Δ Τ der Scheibe. Allgemein gesprochen wird bei einer Erhöhung der Tiefe die Temperaturdifferenz ) T zwischen den Stellen 13 und 15 drastisch erhöht. Die ausgezogene Kurve in F i g. 9 zeigt die Arbeitsweise einer typischen Scheibe. Diese Kurve soll später näher erläutert werden.The temperature difference between the temperature at point 13 and the temperature at point 15 characterizes the temperature difference Δ Τ of the disk. Generally speaking, as the depth increases, the temperature difference) T between points 13 and 15 increases drastically. The solid curve in FIG. 9 shows the operation of a typical disk. This curve will be explained in more detail later.

Die F i g. 1 bis 4 zeigen ein AusführungsbeispielThe F i g. 1 to 4 show an embodiment

in die zweite stabile Lage deformiert wird, ist eine Funktion der Temperatur und wird durch die unterschiedliche Ausdehnung des Materials der Seite 11 bzw. der Seite 12 bewirkt.is deformed into the second stable position is a function of the temperature and is determined by the different Expansion of the material of the side 11 or the side 12 causes.

Bei höheren Temperaturen ist die Kraft F größer, und die Tiefe muß größer sein, um dieser Kraft zu widerstehen und eine frühzeitige Schnappwirkung zu verhindern. Nach dem Einschnappen der Scheibe inAt higher temperatures, the force F is greater, and the depth must be greater to accommodate this force resist and prevent an early snap action. After snapping the disc into

weitgehend durch die Tiefe h und h' bestimmt. Die 40 in Form einer Scheibe 20, die mit sich verjüngenden thermisch induzierte Kraft F, durch welche die Scheibe Wölbungen 21 ausgebildet ist, die sich vor dem Umfang 22 der Scheibe zu deren Zentrum 23 erstrecken. Die Scheibe 20 hat acht Wölbungen 21, die symmetrisch entlang dem Umfang der Scheibe angeordnet 45 sind. Diese Wölbungen 21 erstrecken sich nach innen bis zu dem Zentrum, aber enden an Stellen 24 in einem Abstand von dem Zentrum 23 der Scheibe. Die Wölbungen 21 in der Scheibe 20 sind keilförmig undlargely determined by the depth h and h ' . The 40 in the form of a disk 20, the tapering thermally induced force F, by means of which the disk bulges 21 are formed, which extend in front of the circumference 22 of the disk to the center 23 thereof. The disk 20 has eight bulges 21 which are arranged 45 symmetrically along the circumference of the disk. These bulges 21 extend inwardly to the center, but end at points 24 at a distance from the center 23 of the disc. The bulges 21 in the disk 20 are wedge-shaped and

_rr verjüngen sich von einer maximalen Breite w an dem _rr taper from a maximum width w at that

die zweite stabile Lage hat die Scheibe eine Tiefe h'. 50 Umfang 22 bis zu einem Konvergenzpunkt 24. Die Wenn die Temperatur der Scheibe abfällt, nimmt die Höhe χ der Wölbungen 21 ist am Umfang 22 maximalthe second stable position the disk has a depth h '. 50 circumference 22 up to a convergence point 24. When the temperature of the disk drops, the height χ of the bulges 21 is at a maximum at the circumference 22

Kraft F ab, welche die Scheibe in der zweiten stabilen " ■-··-■ · ·· -<- -¹·-¹- "■·" ™-^{: J;} Force F ab, which the disk in the second stable "■ - ·· - ■ · ·· - <- - ¹ · - ¹ -" ■ · "™ - ^{: J;}

Lage hält. Wenn die Tiefe W klein ist, kann die Scheibe in die erste stabile Lage zurückschnappen,Location holds. If the depth W is small, the disc can snap back into the first stable position,

obwohl immer noch eine nach unten gerichtete 55 durch Zwischenabschnitte 26 getrennt sind, wie ausalthough still a downward facing 55 are separated by intermediate sections 26, as shown in FIG

Kraft F vorhanden ist. Eine derartige Scheibe kann der Figur ersichtlich ist. Da die Scheibe 20 acht Wöl-Force F is present. Such a disc can be seen in the figure. Since the disc 20 has eight

eine verhältnismäßig geringe Temperaturdifferenz * ....... ·· . j·- r>__:.„ „„:„„ „v „,,a relatively small temperature difference * ....... ··. j · - r> __ :. "" ":" "" v ",,

haben. Wenn jedoch die Scheibe eine droße Tiefe Ii hat, hat sie eine entsprechend große Tiefe /?'. Deshalb neigt eine derartige Scheibe dazu, in der zweiten stabilen Lage zu bleiben und kann in dieser zweiten stabilen Lage bleiben, bis die Temperatur auf einen ausreichend niedrigen Wert fällt, welche die Richtungto have. If, however, the disk has a great depth Ii , it has a correspondingly great depth /? '. Therefore, such a disk tends to remain in the second stable position and can remain in this second stable position until the temperature falls to a sufficiently low value whichever direction

der thermisch induzierten Kraft umkehrt, wie durch _{w w} the thermally induced force reverses, as indicated by _ww

die Kraft F' dargestellt ist, bevor die Scheibe in ihre 65 selbst das Material entlang den Rücken 28 nach oberthe force F 'is shown before the disc in its 65 itself up the material along the spine 28

erste stabile Lage zurückschnappt. Da die Höhe /; zu dem Zentrum 23 der Scheibe gewölbt ist. In deifirst stable position snaps back. Since the height /; is curved towards the center 23 of the disc. In dei

und an der Stelle 24 praktisch gleich Null. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Breite w der Wölbungen 21 so angeordnet, daß die Wölbungen 21 voneinandeiand at point 24 practically zero. In this embodiment, the width w of the bulges 21 is arranged so that the bulges 21 from one another

bungen 21 hat, beträgt die Breite w weniger als eir Achtel des Umfangs der Scheibe.Exercises 21 has, the width w is less than one eighth of the circumference of the disc.

Wie am besten aus F i g. 2 ersichtlich ist, ist die Scheibe 20 nach oben entsprechend einer Tiefe a vor einer Bezugsebene 27 gewölbt. Die Tiefe h ist aui Gründen der Deutlichkeit der Darstellung übertriebei dargestellt. Es ist jedoch zu beachten, daß die Höhe; der Wölbungen 21 geringer als die Tiefe h ist, so daiAs best seen in Fig. 2, the disk 20 is curved upwards corresponding to a depth a in front of a reference plane 27. The depth h is shown exaggerated for the sake of clarity. It should be noted, however, that the height; of the bulges 21 is less than the depth h , so that

normalerweise verhältnismäßig groß ist, wenn die Scheibe bei hohen Temperaturen arbeiten soll, und meisten Fällen sind die Rücken 28 schärfer umgebo gen als die Wurzeln 29, wo die Wölbungen in di<is usually relatively large if the disc is to operate at high temperatures, and In most cases the ridges 28 are more sharply bent than the roots 29, where the bulges in di <

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Zwischenbereiche 26 übergehen. Die Rücken 28 und ßert werden muß und ohne daß eine Scheibe ausgedie Wurzeln 29 sollten nicht so scharf sein, daß sie wählt werden muß, die mit einer großen Temperatur-Spannungskonzentrationen bewirken, die Ermüdungs- differenz arbeitet. In einigen Fällen kann die Scheibe erscheinungen oder ein sonstiges Fehlverhalten der so ausgebildet werden, daß einige der Wölbungen Scheibe bedingen könnten. 5 sich bis zum Zentrum erstrecken und dort an gegen-Pass over intermediate areas 26. The back 28 and ßert must be and without a disc worn out Roots 29 should not be so sharp that it must be chosen those with a large temperature-stress concentration cause the fatigue differential to work. In some cases the washer can phenomena or other malfunctions which are formed in such a way that some of the bulges Could cause disc. 5 extend to the center and there at opposite

Wenn die Scheibe von ihrer ersten stabilen Lage, überliegende Wölbungen angrenzen,
die in F i g. 2 in ausgezogenen Linien dargestellt ist, Wenn die Scheibe für die Arbeitsweise bei einer in ihre zweite stabile Lage umschnappt, die in F i g. 2 niedrigen Temperatur bestimmt ist, wird sie so ausgein gestrichelten Linien dargestellt ist, bewirken die bildet, daß die Seile mit dem größeren Ausdehnungskeilförmigen Wölbungen 21 eine Steifheit, die einer io koeffizienten auf der Seite 32 liegt und die Seite mit derartigen Bewegung entgegenwirkt. Nach dem Um- dem niedrigen Ausdehnungskoeffizienten auf der schnappen in die zweite stabile Lage hat die Scheibe Seite 31. Die Arbeitsweise entspricht jedoch der oben eine Tiefe ti, die praktisch gleich der Tiefe h ist, die beschriebenen. Wenn die Scheibe nicht auf Temperaaber etwas kleiner sein kann, weil die Wölbungen 21 turänderungen ansprechen soll und aus einem einzigen eine weiterhin wirksame Kraft bedingen, welche die 15 metallischen Material besteht, können die Kräfte F Scheibe in ihre erste stabile Lage zurückdrückt. und F' auf die Scheibe in irgendeiner gewünschtenWhen the disc from its first stable position is adjacent to any overlying bulges,
the in F i g. 2 is shown in solid lines, when the disk snaps over to its second stable position for operation, as shown in FIG. 2 low temperature is determined, it is shown as dashed lines, which forms that the ropes with the larger expansion wedge-shaped bulges 21 have a stiffness which is an io coefficient on the side 32 and counteracts the side with such movement. After the low expansion coefficient on the snap into the second stable position, the disk has side 31. However, the mode of operation corresponds to the above a depth ti, which is practically equal to the depth h , the one described. If the disk cannot be a little smaller because the bulges 21 are intended to respond to changes in the temperature and a single force still effective, which consists of the 15 metallic material, the forces F disk can push back into its first stable position. and F ' on the disc in any desired

Da die Scheibe versucht, in der ersten stabilen Lage Weise ausgeübt werden, beispielsweise durch einen zu bleiben, wenn seitliche Kräfte nicht ausgeübt wer- hydraulischen Druck oder durch ein Gestänge. Das den, ist eine Kraft F erforderlich, um die Scheibe in Umschnappen zwischen den beiden stabilen Lagen ihre zweite stabile Lage zu bewegen. Sobald sie sich 20 tritt jedoch mit verhältnismäßig kleinen Änderungen in die untere stabile Lage bewegt, bleibt sie in dieser der Größe der Kraft auf, so daß die Scheibe innerLage, wenn die Kraft F abnimmt. Da jedoch die halb geringer Differenzbeträgbe betätigbar ist.
Tiefe ti klein ist, versucht sie in die erste stabile Lage F i g. 3 und 4 zeigen Werkzeuge zur Herstellung zurückzuschnappen, wenn die darauf ausgeübte Kraft der Scheibe in den F i g. 1 und 2. Dieses Werkzeug immer noch nach unten gerichtet ist, welche Kraft 25 umfaßt einen Stempel 36 und eine Matrize 37. Die einen kleineren Wert F' hat. Die Differenz des abso- Stirnfläche des Stempels 36 hat acht Rippen 38, die luten Betrags der Kräfte F und F' bestimmt die Tem- sich von dem Zentrum 39 zu der Kante 41 des Stemperaturdifferenz der Arbeitsweise, wenn die Schnapp- pels erstrecken. Die Rippen 38 verjüngen sich in der scheibe aus Bimetall gebildet ist, oder die Kraftdiffe- vom Zentrum 39 wegweisenden Richtung mit einem renz, wenn die Schnappscheibe aus einem Metall 30 Winkel relativ zu einer Ebene senkrecht zu der Stembesteht. pelachse. Zwischen den Rippen 38 ist die EndflächeSince the disc tries to be exerted in the first stable position, for example by a hydraulic pressure or by a linkage when lateral forces are not exerted. That is, a force F is required to move the disc by snapping between the two stable positions in its second stable position. As soon as it moves into the lower stable position with relatively small changes, however, it remains in this level of force, so that the disc inner position when the force F decreases. However, since the half-small difference amount can be actuated.
If depth ti is small, it tries to move into the first stable position F i g. 3 and 4 show tools for making snapping back when the force applied to them by the washer is shown in FIGS. 1 and 2. This tool is still directed downwards, which force 25 comprises a punch 36 and a die 37. Which has a smaller value F ' . The difference in the absolute end face of the punch 36 has eight ribs 38, the absolute magnitude of the forces F and F ' determines the temperature from the center 39 to the edge 41 of the temperature difference of the mode of operation when the snaps extend. The ribs 38 taper in the disc is formed from bimetal, or the force difference direction away from the center 39 with a renz when the snap disc is made of a metal 30 angle relative to a plane perpendicular to the stem. pelachs. Between the ribs 38 is the end face

Wenn die Scheibe bei hoher Temperatur Verwen- des Stempels 36 mit Einbuchtungen 42 ausgebildet,
dung finden soll, ist die Unterseite 31 der Scheibe die Die Matrize 37 ist mit einer Stirnfläche versehen. Seite mit dem hohen Ausdehnungskoeffizienten des in der sich acht Teile 43 in radialer Richtung erstrek-Bimetalls, während die Oberseite 32 die Seite mit dem 35 ken. die von dem Umfang 44 der Matrize zu Enden niedrigeren Ausdehnungskoeffizienten ist. Wenn die 46 in einem Abstand von dem zentralen Teil der Temperatur der Scheibe ansteigt, steigt der Wert der Matrize verlaufen. Die Keile 43 sind voneinander thermisch induzierten Kraft in der Äbwärtsrichtung durch Rillen 47 in der Stirnfläche der Matrize gean, bis eine Kraft mit dem Betrag F erreicht wird. trennt. Die Stirnfläche 48 der Keile sind mit einem Dann schnappt die Scheibe in die untere stabile Lage 40 Winkel b geneigt ausgebildet, relativ zu einer Ebene und bleibt in dieser Lage, solange die Kraft einen senkrecht zu der Matrizenachse. Der Winkel b ist Wert hat, der größer als die Kraft F' ist. Da die ther- etwas größer als der Winkel a.
misch induzierte Kraft in diesem Fall von der Tem- Wenn eine ebene Scheibe zwischen dem Stempel peratur abhängt und weil der absolute Wert der 36 und der Matrize 37 angeordnet wird und wenn der Kraft F' fast so groß wie der absolute Wert der 45 Stempel zu der Matrize bewegt wird, greift der Stern-Kraft F ist, versucht die Scheibe in ihre Ausgangslage pel mit seinem Zentrum 39 zuerst an der Scheibe an zurückzuschnappen, wenn die Scheibentemperatur sowie an den Stirnflächen 48 entlang dem Umfang, nur verhältnismäßig wenig verringert wird. Wenn eine Bei einer Weiterbewegung des Stempels wird das geringe Temperaturdifferenz der Arbeitsweise er- Scheibenmaterial gedehnt, bis es im wesentlichen wünscht ist, werden kleine Tiefen h und ti vorge- 50 schalenförmig ausgebildet ist, mit einem Winkel, der sehen, und die grundsätzliche Struktur für den Wider- angenähert gleich dem Winkel α isL Zu diesem Zeitstand gegen ein Umschnappen ist durch die Steifheit punkt steht jedoch die Scheibe immer noch lediglich der Wölbungen 21 gegeben. In den meisten Fällen ffiit den Stirnflächen 48 praktisch nur im Umfangshat die Scheibe eine verhältnismäßig geringe Tempe- bereich in Berührung. Eine weitere Abwärtsbewegung raturdifferenz, wenn die Tiefen h und ti kleiner als 55 bewirkt, daß die äußeren Teile der Rippen 38 in die etwa 1⁰O des Durchmessers der Scheibe sind. Bei- Zwischenräume 47 zwischen den Keilen 43 eintreten, spielsweise hat also eine Scheibe von 25 mm Durch- um die Wölbungen zu bilden. Deshalb beginnt die messer eine Tiefe von 0,25 mm. Wenn eine erhöhte Ausbildung der Wölbungen im Umfangsbereich, und Steifheit für eine Arbeitsweise bei höheren Tempera- die maximale Höhe χ der Wölbungen tritt entlang des türen erwünscht ist, kann die Höhe χ der Wölbungen &> Umfangs auf.If the disc is formed with indentations 42 using punch 36 at high temperature,
should find application, the bottom 31 of the disc is the die 37 is provided with an end face. Side with the high coefficient of expansion of the bimetal in which eight parts 43 extend in the radial direction, while the top side 32 is the side with the 35 ken. which is the lower coefficient of expansion from the circumference 44 of the die to the ends. If the 46 rises at a distance from the central part of the temperature of the disc, the value of the die run increases. The wedges 43 are thermally induced from one another in the downward direction by grooves 47 in the face of the die until a force of magnitude F is reached. separates. The end face 48 of the wedges are then designed to snap into the lower stable position 40 at an angle b inclined relative to a plane and remain in this position as long as the force is perpendicular to the die axis. The angle b has a value which is greater than the force F '. Since the ther- is slightly larger than the angle a.
mixed induced force in this case from the tem- If a flat disc between the punch temperature depends and because the absolute value of the 36 and the die 37 is arranged and when the force F 'is almost as large as the absolute value of the 45 punch to the Die is moved, the star force F is engaged, the disk tries to snap back into its starting position pel with its center 39 first on the disk when the disk temperature and on the end faces 48 along the circumference are reduced only relatively little. When a further movement of the punch, the small temperature difference of the working method he disc material is stretched until it is essentially desired, small depths h and ti are formed in the form of a bowl, with an angle that can be seen and the basic structure for the counter is approximately equal to the angle α isL. In most cases, the disc has a relatively low temperature range in contact with the end faces 48, practically only around the circumference. Further downward movement raturdifferenz, when the depths h and ti is less than 55 causes the outer portions of the ribs 38 in about 1 ⁰ O are the diameter of the disc. When spaces 47 occur between the wedges 43, for example a disk with a diameter of 25 mm has to form the bulges. Therefore, the knife starts at a depth of 0.25 mm. If an increased formation of the bulges in the circumferential area and rigidity for a mode of operation at higher temperatures is desired - the maximum height χ of the bulges occurs along the door, the height χ of the bulges &> circumference can be used.

erhöht werden, die Länge der Wölbungen kann er- Es wurde festgestellt, daß eine Scheibe mit einemThe length of the bulges can be increased. It was found that a disc with a

höht werden, so daß sie sich näher zu dem Zentrum einzigen Preßschlag mit diesen Werkzeugen von iurbe raised so that they are closer to the center single press impact with these tools from iur

23 erstrecken, oder die Scheibe kann mit einer größe- einer Sehe her ausgebildet werden kann ucd daß eise23 extend, or the disc can be formed with a size- a Seeh ucd that iron

ren Anzahl von Wölbungen versehen werden. In die- derartige Scheibe eine Schnappscheibe sein kann, dieren number of bulges are provided. In such a disk a snap disk can be, which

SCt Weise kann die Steifheit der Scheibe erhöht wer- 65 zwei stabile Lagen hat, zwischen denen sie umschnap-In this way, the stiffness of the disc can be increased. 65 has two stable layers between which it snaps around.

den, ohne die Tiefe zn vergrößern. Deshalb ist es pen kann. Gcwunschtenfalls kann jedoch die Scheibewithout increasing the depth zn. That is why it can pen. If desired, however, the disk can

möglich, Scheiben für eine Arbeitsweise bei höherer danach von der anderen Seite, vorzugsweise mitpossible, discs for a mode of operation at higher afterwards from the other side, preferably with

Temperatur herzustellen, ohne daß die Tiefe vergrö- einem üblichen sphärischen Werkzeug und einer ent-Temperature without increasing the depth of a conventional spherical tool and a corresponding

^ 3^21 ^ 3 ^ 21

7 87 8

sprechenden Matrize, verpreßt werden, welche die größer als der Winkel der Rippen 38' des Stempels 71speaking die, which is larger than the angle of the ribs 38 'of the punch 71

Scheibe an ihrem Umfang abstützt. Durch diesen relativ zu der Ebene senkrecht zu der Stempelachse,Disk is supported on its circumference. By this relative to the plane perpendicular to the punch axis,

zweiten Preßschlag kann die Temperaturdifferenz der Deshalb haben die Wölbungen eine maximale Höhe χ Second press impact can reduce the temperature difference of the Therefore the bulges have a maximum height χ

Arbeitsweise auf den gewünschten Betrag erhöht am Rand der Scheibe und eine sich verringerndeWorking to the desired amount increases at the edge of the disc and a decreasing one

werden. ⁵ Höhe χ in Richtung auf das Zentrum der Scheibe.will. ⁵ Height χ towards the center of the disc.

Die F i g. 5 und 6 zeigen ein anderes Ausführungs- Die Matrizen beider Ausführungsbeispiele bilden dieThe F i g. 5 and 6 show another embodiment. The matrices of both embodiments form the

beispiel einer Schnappscheibe. Diese Scheibe 60 hat Wölbungen in erster Linie durch Dehnung des Me-example of a snap disk. This disk 60 has curvatures primarily due to stretching of the

Wölbungen 61, die eine ausreichende Breite haben, tails und ändern den Scheibendurchmesser nicht be-Bulges 61, which are of sufficient width, tails and do not change the disc diameter

um aneinander anzugrenzen, ohne daß dazwischen trächtlich.to border on each other without any significant in between.

flache Abschnitte vorgesehen sind. Die Scheibe 60 io Auf diese Weise kann eine Schnappscheibe durch hat ebenfalls acht Wölbungen, die sich von dem Um- einen einzigen Preßschlag mit den Werkzeugen in fang der Scheibe zu dem Zentrum 62 erstrecken, aber F i g. 7 hergestellt werden. Es kann jedoch ein zweiter an Stellen 66 in einem Abstand von dem Zentrum Preßschlag von der entgegengesetzten Richtung mit enden. Da die Wölbungen 61 aneinander angrenzend einem üblichen sphärischen Stempel bei einer übausgebildet sind, ist die Breite w der Wölbung an der 15 liehen Abstützung durch die Matrize entlang dem Kante der Scheibe gleich der Tiefe von einem Achtel Umfang durchgeführt werden, um die Temperarurdes Scheibenumfangs. Jede der Wölbungen hat einen differenz der Arbeitsweise auf einen gewünschten Rücken 63 und zwei Wurzeln 64. Die Wölbungen 61 Betrag zu erhöhen. Es wurde festgestellt, daß die haben eine Höhe x, die, angrenzend an den Rand der Kraft einer Scheibe entsprechend diesem Ausfüh-Scheibe, am größten ist und sich auf Null an den 20 nmgsbeispiel etwas geringer als die Kraft einer Scheibe inneren Enden 66 verringert. Auch in diesem Fall ist, wenn vergleichbare Betriebstemperaturen vorliesind die Rücken 63 etwas gekrümmt, weil die Höhe χ gen, die jedoch entsprechend dem Ausführungsbeikleiner als die Tiefe h der Scheibe ist. In F i g. 6 ist spiel in den F i g. 1 und 2 ausgebildet ist.
die Tiefe h der Deutlichkeit halber übertrieben dar- Die ausgezogene Kurve 81 in F i g. 9 zeigt die Vergestellt. ^a5 formung einer typischen Scheibe in Abhängigkeit vonflat sections are provided. In this way, a snap disk can also have eight bulges, which extend from the area around a single press impact with the tools in the start of the disk to the center 62, but FIG. 7 can be produced. However, there may be a second end at locations 66 at a distance from the center with beating from the opposite direction. Since the bulges 61 are formed adjacent to one another in a conventional spherical punch in an oversize, the width w of the bulge at the 15 borne support by the die along the edge of the disc is equal to the depth of one eighth of a circumference, around the temperature of the disc circumference. Each of the bulges has a difference of operation on a desired back 63 and two roots 64. The bulges 61 increase in amount. It has been found that they have a height x which, adjacent to the edge of the force of a disc according to this embodiment disc, is greatest and decreases to zero at the 20 nmgs example slightly less than the force of a disc inner ends 66. In this case, too, when the operating temperatures are comparable, the backs 63 are slightly curved because the height χ , which, however, according to the embodiment is smaller than the depth h of the pane. In Fig. 6 is game in the f i g. 1 and 2 is formed.
the depth h is exaggerated for the sake of clarity. The solid curve 81 in FIG. 9 shows the adjusted. ^a 5 formation of a typical disc depending on

Der Winkel der Wurzeln 64 relativ zu der Bezugs- der Kraft oder Temperatur. Die Scheibe bewegt sichThe angle of the roots 64 relative to the reference of the force or temperature. The disk moves

ebene 67 ist größer als der Winkel der Rücken 63, allmählich von dem Nullpunkt zu dem Punkt 82 beiplane 67 is greater than the angle of the ridge 63, gradually from the zero point to the point 82 at

und der zentrale Teil der Scheibe innerhalb der Enden ansteigender Kraft oder bei ansteigender Temperaturand the central part of the disc within the ends of increasing force or with increasing temperature

66 der Wölbungen 61 hat im wesentlichen einen _m dem Fall einer Bimetallscheibe. In der stabilen66 of the bulges 61 has essentially a _m the case of a bimetal disc. In the stable

glatten Übergang mit einer schalenförmigen sphäri- 30 Lage 82 führt eine weitere Erhöhung der Temperatursmooth transition with a bowl-shaped spherical layer 82 leads to a further increase in temperature

sehen Gestalt. oder der Kraft dazu, daß die Scheibe in die Lage 83see shape. or the force to move the disk into position 83

Wenn die Scheibe 60 von der in F i g. 6 mit aus- umschnappt. Bei Verringerung der Temperatur oder gezogenen Linien dargestellten ersten stabilen Lage Kraft wird die zweite stabile Lage 84 erreicht, und die in die in gestrichelten Linien dargestellte zweite Scheibe schnappt in die Lage 86 zurück. Bei derartistabile Lage umschnappt, hat sie eine Tiefe h\ die 35 gen Scheiben ist die Temperaturdifferenz der Arbeitspraktisch gleich der Tiefe h ist. Da die Seitenwände weise oder die Kraftdifferenz durch die Größe Λ T 65 der Wölbungen bei diesen Ausführungsbeispielen gekennzeichnet. Ein Vergleich der beiden Kurven nicht so steil sind, ist die dadurch gegebene Steilheit zeigt, daß die Temperaturdifferenz der Arbeitsweise geringer als bei dem Ausführungsbeispiel in den viel kleiner ist. obwohl die Scheibe eine Scheibe für Fig. 1 und 2. Die Arbeitsweise der Scheibe entspricht 40 höhere Temperaturen ist als die übliche Scheibe, die jedoch derjenigen der Scheibe in F i g. 1 und 2, indem durch die gestrichelten Linien gekennzeichnet ist. Es eine Scheibe gemäß F i g. 5 und 6, die aus Bimetall ist ersichtlich, daß eine derartige Scheibe eine positive hergestellt ist, für relativ hohe oder niedrige Betriebs- Federkonstante hat. die der normalen Federkonstantemperaturen mit einer geringen Temperaturdifferenz ten einer üblichen Scheibe überlagert ist, welche sich der Arbeitsweise hergestellt werden kann. Eine 45 entsprechend der gestrichelten Kurve verhält.
Scheibe aus einem Metall entsprechend dem Ausfüh- Obwohl bei den beiden dargestellten Ausführungsrungsbeispiel in den F i g. 5 und 6 kann in entspre- beispielen jeweils acht Wölbungen vorgesehen sind, chender Weise so hergestellt werden, daß eine ver- kann eine geringere oder größere Anzahl von Wölhältnismaßig große Betätigungskraft bei einer relativ bungen vorgesehen sein. Im allgemeinen haben Scheigeringen Kraftdifferenz der Arbeitsweise erforder- 5° ben mit einem kleineren Durchmesser eine kleine« lieh ist Anzahl von Wölbungen als Scheiben mit einem grö-When the disk 60 of the in F i g. 6 with snaps out. When the temperature or the first stable position force, shown in solid lines, is reduced, the second stable position 84 is reached, and the second disc, shown in dashed lines, snaps back into position 86. If it snaps over in such a stable position, it has a depth h \ the 35 similar discs, the temperature difference of the work is practically equal to the depth h . Since the side walls are wise or the force difference is characterized by the size Λ T 65 of the bulges in these exemplary embodiments. A comparison of the two curves are not so steep, the resulting steepness shows that the temperature difference of the mode of operation is less than in the embodiment in the embodiment is much smaller. although the disk is a disk for FIGS. 1 and 2. The functioning of the disk corresponds to 40 higher temperatures than the usual disk, which, however, corresponds to that of the disk in FIG. 1 and 2 by being indicated by the dashed lines. There is a disk according to FIG. 5 and 6, which are made of bimetal, it can be seen that such a disc is made of a positive, for relatively high or low operating spring rate. which is superimposed on the normal spring constant temperatures with a small Temperaturdifferenz th a conventional disc, which can be made of the mode of operation. A 45 behaves according to the dashed curve.
Disc made of a metal according to the Ausfüh- Although in the two Ausführungsrungsbeispiel shown in FIGS. 5 and 6, eight bulges each can be provided in corresponding examples, and accordingly can be produced in such a way that a relatively large actuating force can be provided for a relatively large number of bulges. In general, Scheigeringen have the required force difference in the way they work.

Die in den F i g. 5 und 6 dargestellte Scheibe ßeren Durchmesser.The in the F i g. 5 and 6 shown disk ßeren diameter.

kann mit den in Fig. 7 dargestellten Werkzeugen Da bimetallische Schnappscheiben für hohe oder hergestellt werden. Der Stempel 71 hat eine Stirn- niedrige Betriebstemperaturen mit einer verhältnisfläche mit schmalen Rippen 38', ähnlich wie der 55 mäßig kleinen Temperaturdifferenz der Arbeitsweise Stempel 41 in F i g. 4. Die Matrize 72 hat jedoch hergestellt werden können, ohne daß dickes Bimetallschmalere keilförmige Stirnflächen 73 und breitere blech erforderlich ist, bestehen keine Probleme ani Zwischenräume 74. Die Stirnflächen 73 sind ziemlich Grund von Ermüdungserscheinungen. Ferner kann schmal, so daß die Wurzeln 64 der Wölbungen relativ ein verhältnismäßig aktives bimetallisches Materia! scharf sind. Da die Scheibe nicht entlang eines be- 60 derart Verwendung finden, wie es auch in üblichen trächtlichen Flächenbereichs abgestützt ist, werden Matrizen Verwendung findet Weil die Scheibe ohne die Zwischenabschnitte durch die Werkzeuge in die Verwendung von speziellen Materialien hergestellt Fig. 7 nicht verformt. Auch in diesem Fall erstrek- werden kann, sind die Investitionskosten ·*3τden Herken sich die keilförmigen Stirnflächen 73 zu dem steller verringert, und in vielen Fällen können Schei-Zentrum der Matrize, enden aber in einem Abstand «5 ben hergestellt werden, die bisher nach bekanntes davon. Auch der Winkel der Stirnflächen relativ zu Verfahren nicht in gewerblich vertretbarer Weise herder Ebene senkrecht zu der Achse der Matrize 72 ist gestellt werden konnten.can with the tools shown in Fig. 7 Da bimetallic snap disks for high or getting produced. The punch 71 has a front low operating temperature with a relative area with narrow ribs 38 ', similar to the 55 moderately small temperature difference of the mode of operation Stamp 41 in FIG. 4. However, the die 72 has been able to be produced without the need for thick bimetallic narrower wedge-shaped end faces 73 and wider sheet metal, there are no problems ani Gaps 74. The end faces 73 are quite a source of fatigue. Furthermore can narrow, so that the roots 64 of the bulges are a relatively active bimetallic material! are sharp. Since the disk cannot be used along a loading 60 as it is also in usual Because the disc is supported on the larger surface area, matrices are used the intermediate sections made by the tools in the use of special materials 7 not deformed. In this case too, the investment costs are the origin the wedge-shaped end faces 73 are reduced to the actuator, and in many cases Schei-Center the die, but end at a distance of «5 ben, which hitherto has been known of that. Also, the angle of the end faces relative to the method does not herder in a commercially justifiable manner Plane perpendicular to the axis of the die 72 could be made.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 309530/71 1 sheet of drawings 309530/71

Claims

Patent claims:

1. Domed metallic snap disk, in particular Made of bimetal, with radially extending, tapering uniformly towards the center Stiffening bulges that extend from a maximum in width and height on the circumference reduce a minimum, characterized that the stiffening bulges (21; 61} are designed so that their radially directed walls are at a distance from Center (23; 62) have reduced their end points (24; 66) in width and height to zero and that a central area within these points is uniformly and flatly bulged.

2. Snap disk according to claim 1, characterized in that in the central area a small central opening is provided.