DE2148043C3

DE2148043C3 - Ringförmig federndes, kegelförmig aufgestelltes Bauteil

Info

Publication number: DE2148043C3
Application number: DE2148043A
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl.-Ing. 7580 Buehl Lob; Paul Dipl.-Ing. 7591 Sasbach Maucher
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Priority date: 1971-09-25
Filing date: 1971-09-25
Publication date: 1978-06-22
Also published as: DE7136510U; DE2148043B2; US3868099A; DE2148043A1; FR2154258A5

Description

10. Tellerfeder πε
Tellerfeder mit radi
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gekennzeichnet, ό-ιί'
körper (2) zugekch··?:.
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ihrem ringförmigen Grundkörper und über diesen vorstehenden Ansätzen.

Derartige Tellerfedern, bei denen die Ansätze entv/eder in Form von über die Außenkontur hinausragenden Auslegern und/oder an der Innenkontur des ringförmigen Grundkörpers vorgesehenen Ansätzen, Zungen od. dgl. bestehen, werden für die verschiedensten Anwendungsfälle benötigt, wobei die Ansätze zur Drehmomentübertragung, zur lagegerechten Positio-

nierung der Tellerfeder, zur Übertragung von beim Durchdrücken derselben entstehenden Bewegungen bzw. Kräften, zur Abstützung, als Hebel sowie für die Erfüllung anderer Aufgaben vorgesehen sind.

Diese Tellerfedern sind jedoch insbesondere bei Wechselbeanspruchungen äußerst bruchgefährdet wodurch die Einsatzmöglichkeiten eingeengt sind bzw. mit derartigen Tellerfeder!! ausgestattete Aggregate häufig ausfallen.
Durch die DE-AS 10 30112 sind Tellerfedern bekanntgeworden, bei denen das beim Durchfedern auftretende Abscheren der über den ringförmigen Grundkörper vorstehenden Ausleger dadurch vermieden werden soll, daß diese Ausleger durch Verlängerung derselben elastischer ausgebildet werden, indem beidseits der Ausleger in den Tellerfedergrundkörper in radialer Richtung hineingearbeitete Entlasturgskerben vorgesehen sind. Durch eine derartige Maßnahme mögen zwar die durch das Abscheren der Ausleger bewirkten Ausfälle in gewissem Maße reduzierbar sein, jedoch ist eine derartige Maßnahme Ursache für eine geringere mögliche Dauerfestigkeit, denn beim »Schwingen« von Tellerfedern treten die maximalen Zugspannungen am Tellerfedergrundkörper an der Übergangszone im Ansatz zum Ausleger auf, an Stellen also, an denen der Gesamtquerschnitt der Teilerfeder gemäß der DE-AS reduziert ist. Hierdurch treten an den entsprechenden Stellen zusätzliche Spannungsanhäufungen auf, so daß sich der Kernfaktor auf eine Vermindung der möglichen Lastwechselzahl des Tellerfederkörpers auswirkt.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die Lebensdauer, d. h. die Dauerfestigkeit und damit die Anzahl der möglichen Lastwechsel von Tellerfedern der eingangs genannten Art zu erhöhen bzw. die Bruchgefahr herabzusetzen und solchen Tellerfedern neue Anwendungsgebiete zu erschließen. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Ursache für die häufig auftretenden Brüche darin zu suchen ist, daß bsi Belastungen der Tellerfeder an den Übergängen des

.-" kreisförmigen Grundkcrpers in die Ansätze, wie Ausleger, Zungen od. dgl., zu d.in hohen Spannungen überlagerte Kerbwirkungen in diesen Zonen auftreten und daß bei einem Abbau dieser Spannungen im Übergangsbereich der Einfluß der Kerbwirkungen weitgehend beseitigt wird.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch ery.icit, dall die Entlastungskerben un der inneren kegelförmigen Mantelfläche durch zumindest annähernd im Über gangsbereich vom ringförmigen GrunciVcrper 7.11 den

'^v;1 Ansätzen und in Querrichtung zu diesen verlaufende Anfasungen im Sinne eines Rücksprunges in hichtung -iir

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Angriffsbereiche in weniger spannungrkritische Bereiche und dadurch die Bruchfreudigkeit herabgesetzt, wodurch die Lebensdauer derartiger Tellerferdern über ein vielfaches höher liegt als bei den bisher bekanntgewordenen.

Bei einer durch eine Querschnittsverringerung gebildeten Anfasung kann es bei über den Innen- oder Außenumfang des ringförmigen Grundkörpers d^r Teilerfeder hinausragenden Auslegern zweckmäßig sein, wenn diese Materialquerschnittsverringerung quer und über die ganze Länge des Auslegers erfolgt, z. B. in Form einer Abschrägung, die im Bereich des ringförmigen Grundkörpers als Fase auslaufen kann.

Es hat sich herausgestellt daß die Ausbildung einer durch Querschnittsverringerung gebildeten Anfasung als Einschnitt bzw. Kerbe besonders günstig sein kann, wobei es zweckmäßig ist. wenn die Tiefe des Einschnittes im Bereich zwischen '7|₀ und V₃, vorzugsweise im Bereich von V₄ bis ¹A der Material ,tärke des Tellerfedergrundkörpers liegt. In diesen Bereichen ist der günstigste Kompromiß zwischen der Forderung nach einer optimalen, noch verbleibenden Festigkeit der Ansätze und der Lebensdauer der Tellerfeder gegeben.

Der Einschnitt, der eine dreieckige, halbkreisförmige, elliptische oder ande>-° Form haben kann, kann derart positioniert sein, dab der Breich der größten Ouerschnittsschwächung in der Fortsetzung der um! ifenden Kontur des kreisförmigen Grundkörpers ν eher verläuft Bei radial nach außen verlaufenden Ansätzen, z. B. Auslegern, verläuft in diesem Falle die Kerbe bzw. der Einschnitt in der Verlängerung der kreisförmigen Außenkontur der Tellerfeder über die Ausleger und bei radial nach innen gerichteten Ansätzen, z. B. den Tellerfederzungen, zumindest annähernd in der Fortsetzung der Innenkontur des kreisringförmigen Telierfedergrundkörpers, nämlich zumindest annähernd im Bereich des Überganges dieses Grundkörpers in di·:. Tellerfederzungen.

In manchen Fällen kann es jedoch vorteilhaft sein wenn der Bereich der größten Querschniusschwächung gegenüber der oder den Fortsetzungen der äußeren bzw. inneren umlaufenden Kontur des kreisförmigen Grundkörpers radial in Richtung auf die Enden c';r Ansätze, Ausleger oder Zungen verlagert ist.

Der Verlauf des Einschnittes ksnr· aber auch in Form einer Geraden vorgesehen sein. d. Iv der Einschnitt verläuft in bezug auf den kreisringförmigen Grundkörper der Tellerfeder z. B. tangenten- bzw. sehnenar.ig.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung können die dem ringförmigen Grundkörper zugekehrten Bereiche der Anfasungen in eine Fase entlang der dem kreisförmigen Grundkörper zugehörigen Kontur übergehen. Bei der geraden bzw. tangentei^rtigen Ausbildung der Anfasung, z. B. in Form eines Einsr¹· :·'(-tes od. dgl. kann dabei insbesondere bei radial nach außen verlaufenden Auslegern die radial innen liegende Kontur der Anfasung in eine tangenten- bzw. sehnenartig verlaufende Fase des Te!lerfederaußenra;ic!co übergehen

Die Anfasung in Form einer Sicke kann beispielsweise durch einen Prägevorgang erfolgen, während die Anfssung ·ι ^porm eines Einschrit*?"". Hr^- F.ipr-S<r^ir;~ eir-pr Kerl>r- od. dg!., die durch Mate; !¹S¹HVe¹"■■"hr.¹:'"·¹·¹:.

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durch eine Materialveraräi'igüng. ··:. B. ^ .,-■:■'■ ;'r% - . erzeugt werden kann.

Anhand tier Fi fi.; --6 se: die ErfirMun*· !i;,risr erläutert.

Dabei wird zunächst anhand der Fig. 1-6 die Erfindung bei Tellerfedern mit über die Außenperipherie hinausragenden Auslegern erläutert, während anschließend im Zusammenhang mit den Fig. 1—3 die Anwendung der Erfindung auch bei Telierfedern mit radial nach innen verlaufenden Ansätzen, Zungen od. dgL näher erläutert sei.

F i g. 1 zeigt eine Tellerfeder 1 mit dem ringförmigen Grundkörper 2 und zwei über die kreisförmige Außenperipherie 3 hinausragenden Auslegern 4, 5. Diese Darstellung zeigt die Tellerfeder — aus der Blickrichtung des Betrachters gesehen — von der Unterseite ihrer kegelförmigen Form her.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt gemäß Linie H-Il der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.

Es ist ersichtlich, daß die kegelförmige Innenfläche 2' der Tellerfeder angefast ist, und zwar ist quer über die Ausleger 4,5 je ein Einschnitt 6,7 vorgesehen, der durch eine Materialabtragung oder eine Prägung gebildet ist.

Im vorliegenden Ausfübrungsbeispie! betrag! d;e Tiefe des Einschnittes etwa V₃ der an dieser Stelle vorherrschenden Materiaistärke. Wie im Zusammenhang m:· Fig. 2 weiterhin hervorgeht, verläuft im vorliegenden Ausführungsbeispiei der Bereich der größten Querschnittsschwächung 8, der der höchsten Erhebung 6 des Einschnittes b entspricht (bzw. 7' beirr* Nocken 5; kongruent mit der Verlängerung der äußeren Kontur der Tellerfeder, also dem Tellerfedcraußenrand 3.

Die radial inner, liegende Kontur 9 der beiden Einschnitte 6, 7 verläuft als Fase 10 über den kreisförmigen Auüenrand der Tellerfeder weiter.

Beim Ausführungsbeispiei gemäß Fig. 3 ist ersieh· lieh, daß der Bs-eich 8a, nämlich der Bereich der größten Querschniusschwächung. gegenüber der stria*- liert dargestellten Linie 3a, die der. Verlauf der äußere--

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In Fig.6 ist die Anfasung 6d durch eine Sicke gebildet, die zumindest annähernd im Übergangsbereich zwischen Tellerfederaußenrand 3 (im Schnitt mit 3d bezeichnet) zum Ausleger 4 vorgesehen ist. Der radial innere Bereich der Einsickung 9c/ läuft als Fase 1OJ entlang der kreisförmigen Außenkontur der Tellerfeder.

Anhand der F i g. 1 - 3 sei nunmehr die Erfindung bei Tellerfedern, die — gegebenenfalls zusätzlich — nach innen gerichtete Ansätze oder Zungen aufweisen, näher erläutert.

In F i g. 1 sind zwei über den ringförmigen Grundkörper 2 vorstehende Ansätze 11, 12 vorgesehen, jedoch können diese Ansätze auch aus einer Mehrzahl der an sich bekannten und mit 13 bezeichneten, strichliert dargestellten Tellerfederzungen bestehen.

Ebenso wie bei den radial nach außen verlaufenden Ansätzen ist bei den Ansätzen 11,12 quer über diese je ein Einschnitt 14, 15 vorgesehen, der ebenfalls durch eine Materialabtragung oder durch Prägen gebildet ist Wie auch im Zusammenhang mit F i g. 2 ersichtlich ist, verläuft hier der Bereich der größten Querschnittsschwächung 16, entsprechend der höchsten Erhebung 14' des Einschnittes 14 kongruent mit der Verlängerung des Tellerfederinnenrandes 17. Die dem ringförmigen Grundkörper zugekehrten Konturen 18 und 19 der Einschnitte 14 und 15 gehen in eine über den Innenrand des kreisförmigen Grundkörpers verlaufende Fase 20 über.

In Fig. 3 ist der Bereich 16a, der den Bereich der größten Querschnittsschwächung im Ansatz 11 darstellt, gegenüber dem Verlauf 17a, der der radial innen liegenden kreisförmigen Kontur 17 des Tellerfedergrundkörpers 2 entspricht, in Richtung auf das Ende des Ansatzes 11 zu verlagert.

Demgemäß ist auch die höchste Erhebung 14a'der Ausnehmung 14a gegenüber der Kontur 17 der

ίο Tellerfeder radial nach außen verlagert. Ab dem Schnittpunkt der radial inneren Kontur 18a mit der Linie 17a verläuft eine Fase 20a über die kreisförmigen Flächenteile des Tellerfederinnenrandes bzw. der Innenkontur 17.

In gleicher Weise als die Ausleger 4 gemäß den F i g. 5 und 6 können auch radial nach innen verlaufende Ansätze bzw. Zungen mit den in diesen Figuren dargestellten Anfasungen versehen sein.

Ebenso wie in den Fig. 1-5 wird auch bei einer Ausführungsform gemäß F i g. 6 zumindest annähernd im Übergangsbereich zwischen dem Tellerfedergrundkörper und den Ansätzen in Form von Auslegern bzw. Zungen durch die Anfasungen die bei Wechselbeanspruchungen auftretenden Zugspannungen abgebaut und

der Einfluß der Kerbwirkungen verringert, wodurch die Bruchgefahr weitgehend herabgesetzt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ringförmig federndes, kegelförmig aufgestelltes Bauteil, wie Tellerfeder, mit Entlastungskerben im Übergangsbereich zwischen ihrem ringförmigen Grundkörper und über diesen vorstehenden Ansätzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungskerben an der inneren kegelförmigen Mantelfläche (2') durch zumindest annähernd im Übergangsbereich vom ringförmigen Grundkörper (2) zu den Ansätzen (4, 5, 11, 12, 13) und in Querrichtung zu diesen verlaufende Anfasungen (6,

' 7, 14, 15, 6a, 14a, 6b, 6c, 6d) im Sinne eines Rücksprunge;; in Richtung zur äußeren Mantelfläche gebildet sind.

2. Tellerferfsr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfasung durch einen sickenartigen Wulst (6a) gebildet ist

3. Tellerfeder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfasung (6, 7, 14, 15, 6a, 14a, 6b, 6c) durch eine Querschnittsverringerung gebildet ist.

4. Tellerfeder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverringerung (6c) über die radiale Erstreckung des Ansatzes (4) weiter verläuft.

5. Tellerfeder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der größten Querschnittsschwächung (8, 16) in der Fortsetzung der umlaufenden Kontur (3, 17) des kreisringförmigen Grundkörpers (2) verläuft.

6. Tellerfeder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der größten Querschnittsschwächung (8a, 16a) gegenüber der Fortsetzung (3a, 17a) der umlaufenden Kontur (3, 17) des kreisringförmigen Grundkörpers (2) radial in Richtung auf die Enden der Ansätze (4,11,5,12,13) verlagert ist.

7. Tellerfeder nach mindestens einem der vorhergehenden Anspruch?, dadurcn gekennzeichnet, daß die Tiefe der Anfasung (6, 7, !4, 15, 6a, 14a, 6b 6d) zwischen 'Λο und V₃, vorzugsweise im Bereich von ¹At bis V₂ der irr. Tellerfedergrundkörper (2) vorherrschenden Materialstärke liegt.

8. Tellerfeder räch mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dem ringförmigen Grundkörper (2) zugekehrte. Bereich (% 19,18, 9s, 18a, 9b, 9c, 9d) der Anfasung in eine Fase (10, 20, 10a, 20a, JOi₁ 10c, iod) entlang der dem kreisringförmigen Grunrkörper (2) zugehörigen Kontur (3,17) übergeht.

9. Tellerfeder nach mindestens einem der Ansprache 1—4 und 6—8, dadurch g>

Anfasung (ßt) tagenten- bkreisförmige.i Weitervc-rlaif

ringförmigen Grundkörpers ·.?.) verläuft.

.^kennzeichnet, daß die sehnenartig zum r Kontur (3) des