DE7136510U - Ringförmig federndes, kegelförmig aufgestelltes Bauteil, insbesondere Tellerfeder - Google Patents
Ringförmig federndes, kegelförmig aufgestelltes Bauteil, insbesondere TellerfederInfo
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Description
LuK Lamellen und If)
Kupplungsbau GmbH. ^"" \
758 Bühl/Baden 0235
Industriestr. 3 24. September 1971
Ringförmig federndes, kegelförmig aufgestelltes Bauteil
Die Erfindung betrifft ein ringförmiges, federndes, kegelförmig aufgestelltes Bauteil, insbesondere eine Tellerfeder,
die mit über den ringförmigen Grundkörper vorstehenden Ansätzen versehen ist.
Derartige Tellerfedorn, bei denen die Ansätze entweder 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 lage» gerechten Positionierung der Tellerfeder, zur Übertragung
von beim Durchdrücken derselben entstehenden Bewegungen bzw. Kräften, zur Abstützung, als Hebel, sowie für die
Erfüllung anderer Aufgaben vorgeseher, sind.
Diese Tellerfedern sind jedoch insbesondere bei Wechselbeanspruchungen
äußerst bruchgefährdet, wodurch die Einsatzmöglichkeiten
eingeengt sind bzw. mit derartigen Tellerfedern ausgestattete Aggregate häufig ausfallen.
Der voiliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die
Lebensdauer von Tellerfedern der eingangs erwähnten Art, insbesondere die Anzahl der möglichen Wechselbelastungen
zu erhöhen bzw. die Bruchgefahr herabzusetzen und solchen Tellerfedern neue Anwendungsgebiete zu erschließen.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Ursachen für die häufig auftretenden Brüche darin zu
suchen sind, daß bei Belastungen der Tellerfeder an den Übergängen des kreisförmigen Tellerfedergrundkörpers in
die Ansätze, wie Ausleger, Zungen od. dgl. zu den hohen
Spannungen überlagerte Kerbwirkungen in diesen Zonen auftreten und daß bei einem Abbau dieser Spannungen im
Übergangsbereich der Einfluia der Kerbwirkungen weitgehend beseitigt wird.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erzielt, dp. fi an
der kegelförmigen Innenseite eine zumindest annähernd
im Übergangsbereich von ringförmigem Grundkörper/Ansatz und in Querrichtung zum Ansatz verlaufende Anfasung
vorgesehen ist.
Durch die Anfasung, die in Form einer Sicke, Einprägung oder einer Materialquerschnittsverrinceruner vorgesehen
sein kann, wird im Ubergangsbereich durch den Abbau
der bei Wechselbeanspruchungen auftretenden Zugspannungen der Einfluß der Kerbwirkungen weitgehend
eliminiert und dadurch die Bruchfrsudigkeit herabgesetzt,
wodurch die Lebensdauer derartiger Tellerfedern über ein vielfaches höher liegt als bei den bisher
bekanntgewordenen.
Bei einer durch eins Querschnittsverringerung gebildeten
Anfasung kann es bei über den Innen- oder Außenumfang des ringförmigen Grundkörpers der Tellerfeder
hinausragenden Auslegern zweckmäßig sein, wenn diese Materialquerschniltsverringerung quer und über
die ganze Lunge 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 1/10 und 2/3, vorzugsweise im Bereich von 1/4 bis 1/2 der Materialstärke 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 andere Form haben kann, kann derart positioniert sein, daß der Bereich der größten Querschnittsschwächung
in der Fortsetzung der umlaufenden Kontur des kreisförmigen Grundkörpers weiter 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 Tellerfedergrundkörpers,
nämlich zumindest annähernd im Bereich des Überganges dieses Grundkörpers in die Tellerfederzungen.
In manchen Fällen kann es jedoch vorteilhaft sein, wenn der Bereich der größten Querschnittsschwächung gegenüber
der oder den Fortsetzungen der äußeren bzv/. inneren umlaufenden Kontur des kreisförmigen Grundkörpers radial
in Richtung auf die Enden der Ansätze, Ausleger oder Zungen verlagert ist.
Der Verlauf des Einschnittes kann aber auch in Form einer Geraden,vorgesehen sein, d. h. der Einschnitt verläuft in
bezug auf den kreisringförmigen Grundkörper der Tellerfeder
z. B. tangenten- bzw. sehnenartig.
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. tangentenartigen Ausbildung der Anfasung,
z. B. in Form eines Einschnittes oder 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 Tellerfederaußenrandes übergehen.
Die Anfasung in Form einer Sicke kann beispielweise durch einen Prägevorgang erfolgen, während die Anfasung
in Form eines Einschnittes, einer Einprägung, einer Kerbe od. dgl., die durch Materialquerschnittsverringerung gebildet
wird, durch Ausdrehen oder aber durch eine Materialverdrängung, z. B. durch Prägen erzeugt werden kann.
Anhand der Figuren 1-6 sei die Erfindung näher erläutert.
Dabei wird zunächst anhand der Figuren 1-6 die Erfindung bei Tellerfedern mit über die Außenperipherie hinausrag nden
Auslegern erläutert, während anschließend im Zusammenhang mit den Figuren 1-3 die Anwendung der Erfindung auch
bei Tellerfedern mit radial nach innen verlaufenden Ansätzen,
Zungen od. dgl. näher erläutert sei.
Figur 1 zeigt eine Tellerfeder I mit dem ringförmigen Grundkörper 2 und zwei über die kreisförmige Außenperi-
; pherie 3 hinausragenden Auslegern 4, 5. Diese Darstellung
zeigt die Tellerfeder - aus der Blickrichtung des Be-
' trachters gesehen - von der Unterseite ihrer kegelförmigen
Form her.
Figur 2 zeigt einen Schnitt gemäß Linie Tl-U der Figur 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 Ausführungsbeispiel beträgt die Tiefe des
j Einschnittes etwa 1/3 der an dieser Stelle vorherrschenden
Materialstärke. Wie im Zusammenhang mit Figur 2 weiterhin
\ hervorgeht, verläuft im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ι der Bereich der größten Querschnittsschwächung 8, der der
höchsten Erhebung 61 des Einschnittes 6 entspricht (bzw.
; 7' beim Nocken 5) kongruent mit der Verlängerung der äußeren
Kontur der Tellerfeder, also dem Tellerfederaußenrand 3.
Die radial innen liegende Kontur 9 der beiden Einschnitte 6, verläuft als Fase 10 über den kreisförmige" Außcnrand der
Tellerfeder weiter.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 ist ersichtlich,
daß der Bereich 8 a, nämlich der Bereich der größten Querschnittsschwächung , gegenüber der strichliert dargeste 11-ten
Linie 3 a, die den Verlauf der äußeren Tellerfederkontur
3 bezeichnet, radial nach außen versetzt ist. Desgleichen ist die höchste Erhebung 6 a1 des Einschnittes
6 a gegenüber dem Verlauf des Tellerfederaußenrandes radial nach außen versetzt. Ab dem Schnittpunkt ier
Linie 3 a mit der radial inneren Kontur 9 a der Ausnehmung 6 a verläuft diese als Fase 10 a über die kreisförmigen
Flächenteile des Tellerfederaußenrandes bzw. über die Außenperipherie 3 weiter.
Figur 4 zeigt eine weitere Variante der Erfindung. Dabei verläuft ebenfalls auf der kegelförmigen Innenseite 21
der Tellerfeder 1 zumindest annähernd im Bei eich der
Fortsetzung 3 b des Verlaufes der Außenkontur 3 quer über dio Ausleger 4 ein Einschnitt 6 b, der die den Figuren
bzw. 3 gezeigte Querschnittsform haben kann. Die höchste Erhebung 6 b1 des Einschnittes, die gleichzeitig dem
Bereich der größten Querschnittsschwächung 8 b' entspricht,
verläuft hier in Form einer Geraden und sehnen- bzw. tangentenartig zum Weiterverlauf 3 b der Kontur 3.
Der radial innen liegende Bereich 9 b des Einschnittes 6 b verläuft hier als sehnenförmige, schräge Fläche an den Konturen
3 des äußersten Umfanges der Tellerfeder aus und bildet somit eine Fase 10 b.
Die Figuren 5 und G zeigen wiederum einen Schnitt durch Tellerfedern 1, die mit radial nach außen verlaufenden
Auslegern 4 versehen sind.
In Figur 5 ist an der kegelförmigen Innenseite 2' eine
Anfasung 6 c vorgesehen, die quer über den Ausleger 4 verläuft und deren radial innerer Bereich 9 c die Außenkontur
3 c des Tellerfederaußenrandes schneidet und die
über den Außenumfang weiter verläuft, sodaß hierdurch eine über die Außonkontur verlaufende Fase 10 c gebildet
ist.
In Figur 6 ist die Anfasung 6 d durch eine Sicke gebildet,
die zumindest annähernd im Über(;angsbereich zwischen Tellerf ederaußeurand 3 (im Schnitt mit 3 d bezeichnet) zum
Ausleger 4 vorzusehen ist. Der radial innere Bereich der
Einsickung 9 d läuft als Fase 10 d entlang der kreisförmigen Außenkontur der Tellerfeder.
Anhand der Figuren 1 bis 3 sei nunmehr die Erfindung bei
Tellerfedern, die - gegebenenfalls zusätzlich - nach innen
gerichtete Ansätze oder Zungen aufweisen, näher erläutert.
In Figur 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 dar ge s te Uten
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 Figur 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 Figur 3 ist der Bereich 16 a.t der den Bereich der
größten Querschnittsschwächung ia Ansatz 11 darstellt,
gegenüber dem Verlauf 17 a, der der radial innen liegenden kreisförmigen Kontur 17 des Tellerfedergrundkörpers
2 entspricht, in Richtung auf das Ende des Ansatzes 11 zu verlagerte
omiiß ist auch die höchste Erhebung 14 a1 der
Ausnehmung 14 a gegenüber der Kontur 17 der Tellersd····
T*adi» 1 nanh außen verlagert= Ab dem Schnitt
punkt der radial inneren Kontur 18 a mit der Linie 17 a verläuft eine Fase 20 a über die kreisförmigen
Flächenteile des Tellerfederinnenrandes bzw. der Innenkonlur
17.
In gleicher Weise als die Ausleger 4 gemäß den Figuren
5 und 6 können auch radial nach innen verlaufende Ansätsr.o bzw. Zungen mit den in diesen Figuren dargestellten
Anfasungen versehen sein.
Ebenso wie in den Figuren 1 -5 wird auch bei einer Ausführungsform
gemäß Figur 6 zumindest annähernd im Übergannsbereich 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.
Claims (13)
1. Ringförmig federndes, kegelförmig aufgestelltes Bauteil,
wie Tellerfeder, mit über den ringförmigen Grundkörper vorstehenden Ansätzen, dadurch gekennzeichnet, daß an
der kegelförmigen Innenseite (21) eine zumindest annähernd
im Übergangsbereich vom ringförmigen Grundkörper (2)/ Ansatz (4, 5, 11, 12, 13) und in Querrichtung
zum Ansatz verlaufende Anfasung (6, 7, 14, 15, 6a, 14 a,
6 b, 6 C9 6 d) vorgesehen ist.
2. Vellerfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfasung durch einen sickenartigen Wulst (6 d)
gebildet ist.
3. Tellerfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anfasung(6, 7, 14, 15, 6 a, 14 a, 6 b, 6 c) durch eine Querschnittsverringerung gebildet ist.
4. Tellerfeder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverringerung (6 c) über d:
Erstreckung des Ansatzes (4) weiter verlauft.
- daß die Querschnittsverringerung (6 c) über die radiale
2 -
5. Tellerfeder nach Anspruch 3 oder 4„ dadurch gekennzeichnet, daß die Anfasung durch einen Einschnitt
(6, 7, 14, 15, 6 a, 14 a, 6 b, 6 c) gebildet ist.
6. Tellerfeder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der größten Querschnittsschwächling
(8, 16) in der Fortsetzung der umlaufev.den Kontur
(3, 17) des kreisringförmigen Grundkörpers (2) verläuft.
7. Tellerfeder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der größten Querschnittsschwächung
(8^, 16 X) gegenüber der Fortsetzung (3 a, 17 a)
der umlaufenden Kontur (3, 17) des kreisringförmigen
Grundkörpers (2) radial in Richtung auf die Enden der
5, 12, 13)
Ansätze (4, 11*) verlagert ist.
Ansätze (4, 11*) verlagert ist.
8. Tellerfeder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der
Anfasung (6, 7, 14, 15, 6 a, 14 a, 6 b, 6 d) zwischen 1/10 und 2/3 vorzugsweise im Bereich von 1/4 bis 1/2
dar im Übergangsbereich vorherrschenden Materialstärke
liegt.
9. Tellerfeder nach mindestens einem der vorhergebenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dem ring-
der dem kreisringförmigen Grundkörper (2) zugehörigen
Kontur (3, 17) übergeht.
10. Tellerfeder nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 5 und 7-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfasung (6 b)
tangenten- bzw. sehnenartig zum kreisförmigen Weiterverlauf
der Kontur (3) des ringförmigen Grundkörpers (?) verläuft.
11. Tellerfeder nach Anspruch 10, insbesondere Teilerfeder
mit radial nach außen verlaufenden Ansätzen in Form von
Auslegern (4), dadurch gekennzeichnet, daß die dem ringförmigen Grundkörper (2) zugekehrte Kontur (9 b) der Anfasung
(6 b) in eine sohnenartig verlaufende Fase (10 b) des Tollorfoderaußenboreiches übergeht.
12. Tellerfeder nach mindestens einem der vorhergehenden λπ-sprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anfasung und/oder die Fase durch Materialabtragung gebildet ist.
13. Tellerfeder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anfasung und/ oder die Fase durch Materialverdrängung, wie Prägen oder
dgl., gebildet ist.
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