DE3415925A1

DE3415925A1 - PLATE OR DIAPHRAGM SPRING

Info

Publication number: DE3415925A1
Application number: DE19843415925
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Ing. 8720 Schweinfurt Förster
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1984-04-28
Filing date: 1984-04-28
Publication date: 1985-10-31
Also published as: GB8509625D0; FR2563877A1; JPS60241537A; GB2158183A

Description

FICHTEL ε SACHS AG, SchweinfurtFICHTEL ε SACHS AG, Schweinfurt

ANR 1 001 485 Reg.-Nr. 12ANR 1 001 485 Reg.No. 12th

Patent- und GebrauchsmusterhIIfsanmeldungPatent and utility model application

Teller- bzw. MembranfederDisc or diaphragm spring

Die Erfindung bezieht sich auf eine Teller- bzw. Membranfeder als Kraftspeicher, bestehend aus einem Ringkörper mit in entspanntem Zustand Im wesentlichen kegel stumpfart Iger Form.The invention relates to a plate or diaphragm spring as an energy store, consisting of a ring body with in relaxed Condition Essentially truncated cone Iger shape.

Aus der deutschen Offenlegungsschrlft 1 9^5 233 Ist es bereits bekannt, eine Tellerfeder von kegel stumpfart Iger Form vorzusehen, die nach radial Innen welsende Federzungen aufweist, mit deren Hilfe die Tellerfeder beispielsweise zum Betätigen einer Reibungskupplung über einen bestimmten Federweg bewegbar Ist. Dabei wirken die Federzungen quasi als Betätigungshebel für den äußeren Ringkörper, der die Wirkung einer Tellerfeder aufweist. Der Ringkörper ist In üblicher Welse mit einem rechteckigen Querschnitt ausgestattet, wobei als wesentlichste Einflußfaktoren für die Auslegung der Kennlinie der Teller- bzw. Membranfeder das Verhältnis der Höhe h des Kegel stumpfes des Ringkörpers zur Mater I aldIcke s anzusehen ist.From the German Offenlegungsschrift 1 9 ^ 5 233 it is already known to provide a disc spring with a truncated cone shape, which has spring tongues which welsend radially inward, with whose help the plate spring, for example, to operate a Friction clutch is movable over a certain spring travel. The spring tongues act as an operating lever for the outer ring body, which has the effect of a disc spring. The ring body is in the usual catfish with a rectangular Cross-section equipped, with the most important influencing factors for the design of the characteristic curve of the disc or diaphragm spring, the ratio of the height h of the truncated cone of the ring body to the Mater I aldIcke s is to be seen.

Durch die angestrebte Lebensdauer einer solchen Teller- bzw. Membranfeder sind jedoch der Änderung des Verhältnisses h zu s bestimmte Grenzen gesetzt, so daß darüber hinaus kaum Einfluß auf die Federkennlinien genommen werden kann.However, due to the desired service life of such a plate spring or diaphragm spring, the change in the ratio h to s certain limits are set so that, beyond that, hardly any influence can be exerted on the spring characteristics.

Es Ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, nach Möglichkelten der Einflußnahme auf die Federkennlinie von Teller- bzw. Membranfedern zu suchen, die möglichst unabhängig von dem Verhältnis h zu s sInd.It is the object of the present invention, as far as possible the influence on the spring characteristics of disc or diaphragm springs to look for which are as independent as possible of the ratio h to s.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. Durch die Veränderung der rechteckigen Querschnlttsfornv Im Bereich des Ringkörpers In Richtung auf eine Vergrößerung des Flächenträgheitsmomentes bezüglich einer Im Bereich des Kegel stumpfes durch die Symmetrieachse verlaufende Achse Ist es möglich, die Federkennlinie trotz eines großen Verhältnisses h zu s mit einer geringen Überhöhung auszustatten, wobei beispielsweise bei gleichem Kraftniveau die Mater I aldIcke s der Membranfeder reduziert werden kann und wobei gleichzeitig die Dauerhaltbarkelt erhöht werden kann. Es Ist natürlich naheliegend, daß bei Beibehaltung der Mater I al 1dIcke s das Kraftniveau entsprechend angehoben wird.According to the invention, this object is achieved by the characteristic of Main claim solved. By changing the rectangular Querschnlttsfornv in the area of the ring body in the direction of a Enlargement of the geometrical moment of inertia with respect to an Im Area of the truncated cone running through the axis of symmetry Axis Is it possible to change the spring characteristic despite a large ratio h to s with a slight cant, for example, with the same force level, the material corner s the diaphragm spring can be reduced and at the same time the durability can be increased. It is of course obvious that if the material is retained, the level of force is maintained is raised accordingly.

Gemäß dem Unteranspruch 2 wird vorgeschlagen, daß die Bereiche der Vergrößerung des Flächenträgheitsmomentes konzentrisch zur Symmetrieachse über den gesamten Umfang verlaufen. Damit wird eine gleichmäßige Belastung der Teller- bzw. Membranfeder erreicht .According to the dependent claim 2 it is proposed that the areas the enlargement of the geometrical moment of inertia concentric to the Axis of symmetry run over the entire circumference. So that will an even load on the disc or diaphragm spring is achieved .

Es wird weiterhin vorgeschlagen, den Federquerschnitt mit von der Achse welter entfernten Auswölbungen zu versehen. Diese Auswölbungen können In einer bevorzugten Ausführungsform als eine umlaufende Sicke dargestellt sein.It is also proposed that the spring cross-section with from the axis further distant bulges. These bulges can In a preferred embodiment as a be shown circumferential bead.

Die Erfindung wird anschließend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:The invention will then be described on the basis of exemplary embodiments explained in more detail. They show in detail:

Fig. 1 die obere Hälfte eines Längsschnittes durch eine Membranfeder gemäß dem Stand der Technik;Fig. 1 is the upper half of a longitudinal section through a diaphragm spring according to the state of the art;

FIg. 2 eine Te I1 draufsIcht auf die Membranfeder gemäß FIg. 1; Figuren 3 und h zwei AusführungsbeIsplele gemäß der Erfindung;FIg. 2 a part I1 view of the diaphragm spring according to FIG. 1; Figures 3 and two AusführungsbeIsplele h according to the invention;

FIg. 5 verschiedene Federkennl I η I en von Membranfedern gemäß den F i guren 1 bis 4.FIg. 5 different spring characteristics of diaphragm springs according to Figures 1 to 4.

FIg. 1 zeigt die obere Hälfte eines Längsschnittes durch eine herkömmliche Membranfeder 1. Die Membranfeder 1 weist einen Ringkörper 4 auf, an den sich nach radial Innen Federzungen 7 anschließen. Membranfedern dieser Bauart werden häufig in Kraftfahrzeug-Reibungskupplungen verwendet. Die Darstellung zeigt eine Membranfeder 1 in entspanntem Zustand. Dabei nimmt die Membranfeder 1 die Form eines Kegel stumpfes an. Der Querschnitt des Ringkörpers 4 ist rechteckig und er wird durch die Materialdicke s und durch die Höhe h Im Hinblick auf eine damit zu erzielende Federkennlinie charakterisiert. Die Membranfeder 1 Ist dabei rotationssymmetrisch zur Symmetrieachse 8 angeordnet. Es ist noch eine weitere Achse 9 dargestellt, die die Rotationsachse 8 schneidet und die sich nahe der Kegel stumpfform erstreckt. Die nähere Erläuterung dieser Achse 9 erfolgt im Zusammenhang mit der Erläuterung der Figuren 3 und 4.FIg. 1 shows the upper half of a longitudinal section through a conventional diaphragm spring 1. The diaphragm spring 1 has an annular body 4, to which spring tongues 7 connect radially inward. Diaphragm springs of this type are often used in motor vehicle friction clutches used. The illustration shows a diaphragm spring 1 in a relaxed state. The Diaphragm spring 1 has the shape of a truncated cone. The cross section of the ring body 4 is rectangular and it is due to the material thickness s and characterized by the height h with regard to a spring characteristic to be achieved with it. The diaphragm spring 1 is arranged rotationally symmetrical to the axis of symmetry 8. It a further axis 9 is shown which intersects the axis of rotation 8 and which extends frustoconically near the cone. This axis 9 is explained in more detail in connection with the explanation of FIGS. 3 and 4.

In Fig. 2 ist die Teilansicht der Membranfeder 1 gemäß Fig. 1 wiedergegeben. Es Ist der Ringkörper k zu sehen, der sich nach radial Innen In Form einiger Federzungen 7 fortsetzt. Ferner ist die Symmetrieachse 8 zu erkennen sowie der Verlauf der Achse 9, die durch die Symmetrieachse 8 hindurchgeht.FIG. 2 shows the partial view of the diaphragm spring 1 according to FIG. 1. The ring body k can be seen, which continues radially inward in the form of some spring tongues 7. Furthermore, the axis of symmetry 8 can be seen as well as the course of the axis 9, which passes through the axis of symmetry 8.

Die Abstützung der Membranfeder 1 erfolgt beispielsweise im radial äußeren Bereich des Ringkörpers 4 und ihre Belastung erfolgt an den radial inneren Enden der Federzungen 7. Dabei wird die Membranfeder 1 mit zunehmender Belastung flacher gedruckt und kann hierbei eine senkrechte Lage zur Symmetrieachse 8 durchlaufen. Die Belastung des Ringkörpers 4 kann man sich hierbei gemäß FIg. 2 derart vorstellen, daß eine Biegebeanspruchung um die Achse 9 erfolgt, wie sie durch die beiden Teile D angedeutet ist. Die sich hierbei ergebende Federkennlinie Ist In ihrem prinzipiellen Verlauf In FIg. 5 wiedergegeben. Ober dem Weg f ist die Federkraft F aufgezeichnet. Bei einem großen Verhältnis H zuThe support of the diaphragm spring 1 takes place, for example, in radially outer region of the ring body 4 and its loading takes place at the radially inner ends of the spring tongues 7. The diaphragm spring 1 is pressed flatter with increasing load and can pass through a position perpendicular to the axis of symmetry 8. The load on the ring body 4 can be seen here according to FIg. Imagine 2 in such a way that there is a bending stress about the axis 9, as indicated by the two parts D. is. The resulting spring characteristic is in principle Course in FIg. 5 reproduced. The spring force F is recorded above the path f. With a large ratio H to

s ergibt sich ein Kurvenverlauf gemäß A. Es Ist zu erkennen, daß die Federkraft In Abhängigkeit vom Weg stark ansteigt, daran anschließend wieder abfällt und nochmals neu ansteigt. Der dabei durchlaufene Wendepunkt entspricht einer Lage des Ringkörpers 4· senkrecht zur Symmetrieachse 8. Wird das Verhältnis h zu s verkleinert, so ergibt sich ein Verlauf der Federkennlinie gemäß B. Es Ist zu erkennen, daß die Überhöhung zwischen dem Kraftmaximum und dem Kraftmintmum wesentlich kleiner ist als bei der Kurve A, was In vielen Fällen bei der Bedienung eines mit einer Membranfeder ausgerüsteten Aggregates von Vorteil Ist.s results in a curve according to A. It can be seen that The spring force increases sharply depending on the path, then decreases again and increases again. The one with it The turning point passed through corresponds to a position of the ring body 4 · perpendicular to the axis of symmetry 8. If the ratio h to s is reduced, this results in a course of the spring characteristic according to B. It can be seen that the superelevation between the maximum force and the Kraftmintmum is much smaller than with curve A, what in many cases when operating one with a diaphragm spring equipped unit is advantageous.

Fig. 3 zeigt eine mögliche Ausführungsform der Erfindung. Die Membranfeder 2 weist Im Bereich des Ringkörpers 5 eine Auswölbung 10 auf, die von der Achse 9 weggerichtet 1st. Dadurch wird eine Erhöhung des Widerstandsmomentes der Membranfeder 2 erzielt, die sich bei der Kraftbeaufschlagung der Membranfeder und bei ihrer Durchbiegung gemäß Fig. 2 In einer höheren Federkraft niederschlägt. Mit einer solchen Membranfeder 2 ist beispielsweise eine Federkennlinie gemäß C In Fig. 5 zu erzielen. Trotz eines großen Verhältnisses h zu s kann mit Hilfe der Auswölbung 10, die gleichmäßig und konzentrisch zur Symmetrieachse 8 Im Ringkörper 5 angebracht Ist, eine Kurvenform C erzielt werden, die eine geringe Überhöhung aufweist.Fig. 3 shows a possible embodiment of the invention. the In the area of the ring body 5, the diaphragm spring 2 has a bulge 10 which is directed away from the axis 9. This will an increase in the moment of resistance of the diaphragm spring 2 is achieved, which is when the force is applied to the diaphragm spring and is reflected in their deflection according to FIG. 2 in a higher spring force. With such a diaphragm spring 2, for example to achieve a spring characteristic according to C in FIG. Despite a large ratio of h to s can be achieved with the help of the bulge 10, which are uniform and concentric to the axis of symmetry 8 Im Ring body 5 is attached, a curve shape C can be achieved, which has a slight elevation.

Ein ähnlicher Effekt mit einer Federkennlinie gemäß C In FIg. 5 kann durch eine Membranfeder 3 gemäß Flg. 4 erzielt werden. Hierbei ist Im Ringkörper 6 eine konzentrisch umlaufende Sicke 11 angeordnet, die von der Achse 9 wegweist und die somit das Flächenträgheitsmoment des Querschnittes des Ringkörpers 6 und somit sein Widerstandsmoment vergrößert.A similar effect with a spring characteristic according to C In Fig. 5 can by a diaphragm spring 3 according to Flg. 4 can be achieved. Here In the ring body 6 there is a concentrically encircling bead 11 arranged, which points away from the axis 9 and thus the geometrical moment of inertia of the cross section of the annular body 6 and thus its moment of resistance is increased.

Mit der Ausbildung einer Teller- bzw. Membranfeder gemäß den Figuren 3 und 4 kann somit die Kennlinie trotz eines großen Verhältnisses h zu s mit einer geringen Überhöhung ausgeführt werden. Durch die Form des Ringkörpers kann somit bei gleichem Kraftniveau die Material stärke s der Membranfeder reduziert wer-With the design of a plate spring or diaphragm spring according to FIGS. 3 and 4, the characteristic curve, despite a large Ratio h to s executed with a slight exaggeration will. Due to the shape of the ring body, the same Force level the material thickness s of the diaphragm spring can be reduced

den oder mit beibehaltener Mater IaI stärke das Kraftniveau angehoben werden. Gleichzeitig verbessert sich die Dauerhaltbarkelt der Membranfeder.With or with retained Mater IaI strengthens the strength level increased will. At the same time, the durability improves the diaphragm spring.

FRP-2 Ho/Bbif
18. Ok.Sk FRP-2 Ho / Bbif
18. Ok.Sk

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Claims

PATENT CLAIMS

1. Plate or diaphragm spring as an energy store, consisting of an annular body with in the relaxed state essentially truncated cone Iger shape, characterized in that the
Spring cross-section in the area of the annular body (5, 6), based on an axis (9) running in the area of the truncated cone through the axis of symmetry C8), deviating from the rectangular shape with an increased geometrical moment of inertia ClO, 11).

2. plate or diaphragm spring according to claim 1, characterized in that the areas ClO, 11) the magnification of the
Geometrical moment of inertia concentric to the axis of symmetry C8) are arranged over the entire circumference.

3. plate or diaphragm spring according to claims 1 and 2, characterized characterized in that the spring cross-section mtt of the Axis C9) more distant bulges ClO, 11) is provided.

4. plate or diaphragm spring according to claims 1 to 3, characterized characterized in that preferably at least one is concentric circumferential bead CH) is arranged.

FRP-2 Ho / Bb5
04/18/8 ^