DE6941163U - Tellerfeder und vorrichtung zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

Auromotive Products Company Limited, Tacabrook Road, Leamington Spa, Warwickshire, England

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

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Die Neuerung bezieht sich auf Federn, die ein Ringelement aus Federmetallblech aufweisen, wobei der eine der radial inneren und äußeren Ränder des Ringelementes relativ zum anderen axial bewegbar ist, um eine Axialkraft zur Einwirkung zubringen oder wegzunehmen.

Solche Federn, die im Nachfolgenden als "Federn der beschriebenen Gattung" bezeichnet werden, sind insbesondere für die Verwendung als diejenigen Bauteile bestimmt, welche bei Reibungskupplungen die Einrückkraft aufbringen.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von Federn der beschriebenen Gattung wirtschaftlicher zu gestalten und Federn zu schaffen, die zumindest ebenso zufriedenstellend in ihrem Gebrauch sind wi<~r ähnliche Federn, die auf herkömmliche "feise hergestellt werden.

Einem Merkmal der Neuerung zufolge ist bei einer Feder der beschriebenen Gattung ein Streifen aus Federmetall in eine Rin^.form gebogen, wobei sich die Breite des Streifens im wesentlichen radial zur Rinp.form erstreckt.

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

Vorzugsweise wird der Streifen aus Federmetall von einer fortlaufenden Länge des Streifenmetalls abgeschnitten, nachdem dieses in iie genannte Ringform gebogen v/orden ist.

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

Zweckmäßig wird der Federmetallstreifen in die genannte Ringform dadurch gebogen, daß er durch ein Rollen- bzw. Walzensystem hindurchgeschickt wird, 'enn das Rollensystem so eingerichtet ist, daß es den Streifen in eine Teller-Ringform biegt, so kann das Rollensystem eine Anzahl von Rollen enthalten, die um Achsen drehbar gelagert 9ind, welche jeweils den gleichen Winkel mit der Achse des tellerförmigen Rings bilden, der

durch das Rollensystem hergeste]1t wird, wobei diese Rollen in Paaren angeordnet sind, die in Umfan^srichtung des durch das Rollensystem erzeugten tellerförmigen Rings verteilt sind und wobei die Rollen jedes Paares so angeordnet sind, daß sie an gegenüberliegenden Seitenflächen des Streifens während des
Biegens des Streifens aus Pederraetall in die tellerförmige
Ringform angreifen.

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

Die Neuerung wird nunmehr anhand der sie oeispielsweise wiedergebenden Zeichnung ausführlicher beschrieben, und
zwar zeigt:

Pig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Rollen eines Federmetallstreifens in eine Ringform,

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

Fig. 3 eine Axial-Ansicht eines geschlossenen Rings, der aus der durch die Vorrichtung nach den Fign. 1 und 2 hergestellten Ringform gebildet ist und eine AusfUhrungsform der Verbindung zwischen den Enden des Ringes veranschaulicht.

Fig. 4 einen Radialschnitt durch eine erfindungsgemäß hergestellte Tellerfeder,

Fig. 5 eine Teilansicht einer Alternativ-Ausführungsform einer Verbindung gegenüber der in den Fign. 3 und 4 dargestellten,

Fig. 6 eine Teilansicht einer anderen Ausführungsform der Verbindung,

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

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

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

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

schematisch eine abgeänderte Ausführungsform der Verrichtung zum Rollen eines Federmetallstreifens in einer Ringlorm während der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergegeben wird, während

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

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

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

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

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

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

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von dem übrigen Teil des kontinuierlichen Streifens 12 abgetrennt wird, wobei der Schnitt an einer Stelle in der Nähe des ersten Paares von zusätzlichen Rollen 16 erfolgt, wo das vordere Ende des Streifens 12 das zwischen den Zufährrollen 13 und dem ersten Paar von zusätzlichen Rollen 16 befindliche Teilstück überlappt.

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

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

Die Fign. 5 und 6 zeigen Alternativ-Ausführungsformen einer Verbindung, die anstelle der in den Fign. 3 und 4 dargestellten Schweißverbindung verwendet werden können. Um eine solche Alternativ-Verbindung herzustellen, wenn die Einzelwindung vom übrigen Teil des kontinuierlichen Streifens 12 abgetrennt ist, wird dieser so abgetrennt, daß das eine seiner "Enden entweder '■;ius Zunge bzw. einen Vorsprung 17 (Fig. 5) oder 18 (Fig. 6) oder eine dazu passende Aussparung 19 (Fig. 5) oder 20 (Fig. 6) bildet, während d^s andere £nde der Einzelwindung dementsprechend mit dem dazu passenden Ansät,; oder der

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Schutzansprüche

Claims (7)

■ 1 t Il · I ) - 11 69 153 Kü/A 22. 10. 1969 Schutzansprüche

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

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

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

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

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

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

7. Feder nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den Enden des Streifens eine Zunge bzw. einen Ansatz (17, 1β) und eine passende Aussparung (19, 20) aufweist, die eine mechanische Verriegelung (formschl.üssige Verbindung) bilden.