DE7729027U1 - Federungsvorrichtung mit einem Tellerfedern enthaltenden Federpaket - Google Patents

Description

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26.August 1977 G 55?^ - dial

Fa. Häussermann Lamellen Dr.-Ing. Kurt Häussermann 73 Eßlingen-Mettingen

Federungsvorrichtung mit einem Tellerfedern enthaltenden Federpaket

Die vorliegende Erfindung "bezieht sich auf eine Federungsvorrichtung mit einem mehrere konzentrisch zueinander angeordnete, gleichsinnig geschichtete und beim Federungsvorgang ihre Konizität verändernde Tellerfe-dern enthaltenden land zwischen Federauflagen angeordneten Federpaket.

Bei bekannten Federungsvorrichtungen dieser Art sind die einzelnen Tellerfedern unmittelbar aufeinandergeschichtet, wobei die beiden äußeren Tellerfedern des Federpakets an der jeweils zugeordneten Federauflage anliegen. Da nun beim Federungsvorgang die Tellerfedern ihre Konizität

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verändern, indem sie z.B. "beim Einfedern aus ihrer entspannte:! in ihre gespannte Stellung flacher werden, treten zwischen den miteinander in Berührung stehenden Flächen "beim Betrieb der Federungsvorrichtung Reibungskräfte auf, die "beim Belasten bzw. Entlasten des Federpakets zu einer entsprechenden Krafterhöhung bzw. Kraftverringerung führen. Die Federkennlinie erhält hierdurch im Kraft-Weg-Diagramm die Gestalt einer Hysteresekurve. Das Auftreten dieser je nach der Anzahl der geschichteten Federn mehr oder weniger großen Hysterese bringt; jedoch den Nachteil mit sich, daß die in manchen Anwendungsfällen erforderlichen engen Drucktoleranzen, die von der Kennlinie weder beim Be- noch beim Entlasten überschritten werden dürfen, nicht eingehalten werden können.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde eine Federungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der möglichst wenig Reibungskräfte auftreten und die

klein
Hysterese somit möglichst/gehalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen einander gegenüberliegenden und beim Federungsvorgnng sich in radialer Richtung gegeneinander verschiebenden Flächen in radialer Richtung abwälzbare Wälzkörper vorhanden sind.

Ordnet man sowohl zwischen den Federauflagen und dem

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Federpaket als auch zwischen den einzelnen Teilerfedern derartige Wälzkörper an, treten an sämtlichen, beim Federungsvorgang ihre Hadiallage relativ zueinander verändernden Flächen nur noch geringe die Federkennlinie ungünstig beeinflussenden Seibungskräfte auf.

Zweckmäßigerweise sind zwischen jeweils zwei TellerfedejCL entlang von mindestens einem inneren und einem äußeren kreisförmigen Umfang auf den einander zugewandten Mantelflächen der Tellerfedern abwälzbare Wälzkörper angeordnet. Auf diese Weise erhält man eine sichere gegenseitige Abstützung der Tellerfedern. Auf ähnliche Weise kann zwischen jeder Tellerfederauflage und der ihr zugewandten Tellerfeder des Federpakets entlang von einem inneren bzw. einem äußeren kreisförmigen Umfang auf der jeweiligen Auflagenoberfläche und der ihr zugewandten Mantelfläche der äußeren Tellerfeder abwälzbare, die in das Federpaket eingeleiteten Kräfte aufnehmende Wälzkörper angeordnet sein. Fluchten hierbei sämtliche inneren bzw. äußeren Umfange miteinander, wobei die äußeren Umfange im Bereich des Aussenrandes und die inneren Umfange im Bereich des Irnenrana^s der Tellerfedern verlaufen können, so werden die über die Auflagen in das Federpaket eingeleiteten Kräfte in axialer Richtung geradlinig und ohne Erzeugung von Biegemomenten von der ersten bis zur letzten Feder weitergegeben.

Bei einer vorteilhaften Aubiihrungsform ist vorgesehen,

daß die Wälzkörper jeweils mindestens an einer Seite in einer Ausnehmung der angrenzenden Kantelfläche oder Auflagenfläche gelagert sind, wobei die radiale Abmessung der Ausnehmung zum freien Abwälzen der Wälzkörper dem von der Lage des Stülpmittilpunkts, seinem Abstand zur Federoberfläche und dem Federweg der Tellerfedern abhängigen Abwälzweg der Wälzkörper entspricht. Hierbei können die innere und die äußere Seitenwand der Ausnehmungen als Anschläge für die Wälzkörper in den Endstellungen der Federungsvorrichtung ausgebildet sein. Diese Maßnahme bringen folgenden Vorteil mit sich: Infolge des Anordnens der Wälzkörper in Ausnehmungen mit radialer Erstreckung erhält man in dem Fall, daß die Umfange, auf denen die Wälzkörper enthalten sind, und somit auch, die zugehörigen Ausnehmungen fluchtend zueinander angeorc_aet sind, an den beiden Enden des Federv/eges ein Ausrichten der Wälzkörper in parallel zur Achse der Federungsvorrichtung verlaufender Richtung. Lagert man die Wälzkörper nur einseitig in einer Ausnehmung, können sie zwar beim Zusammenbau des Federpaketes gegeneinander verschoben sein, beim ersten Durchfahren des Federweges erhalten sie jedoch bereits durch Anschlagen an der jeweiligen Ausnehmungs-Seitenwand ihre endgültige radiale Lage.

Um das soeben erwähnte, bei einseitiger Lagerung der Wälzkörper in Ausnehmungen mögliche unkontrollierte Verschieben der Wälzkörper beim Zusammenbau des Federpaketes zu vermeiden, kann man die Wälzkörper jeweils beidseitig in einer Aus-

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nehmung lagern, wobei die beiden einem Wälzkörper zugeordneten Ausnehmungen derart zueinander angeordnet sind, daß bei entspannter Federungsvorrichtung der Wälzkörper einerseits an der inneren Seitenwand der einen Ausnehmung und andererseits an der äußeren Seitenwand der anderen Ausnehmung anliegt. In diesem Falle werden die Wälzkörper also bereits beim Zusammenbau des Federpaketes zwischen den einander kreuzweise gegenüberliegenden Seitenwänden der beiden benachbarten Ausnehmungen genau positioniert, wobei die Wälzkörper beim Federungsvorgang innerhalb der beiden sich gegenläufig verschiebenden Ausnehmungen sich in radialer Richtung abwälzen und am Ende des Federungsvorganges zwischen den beiden anderen sich kreuzweise gegenüberliegenden Seitenwänden festgelegt sind. Diese Art der Selbstzentrierung bringt ferner den Vorteil mit sich, daß bei kleinen auf das Federpaket einwirkenden Querkräften auf eine das Federpaket entweder von außen oder von innen her zentrierende Führung z.B. in Gestalt von außen liegenden Zylindern oder innen angeordneten Bolzen verzichtet werden kann, was wiederum zur Folge hat, daß auch die beiden bekannten Federungsvorrichtungen zwischen der Führung und dem Federpaket auftretenden Reibungskräfte vermieden werden, was die Hysterese weiter verkleinert.

Als Wälzkörper kommen z.B. offene Ringe, Kugeln oder zylinderförmige Rollen in Frage, wobfei offene Ringe jedoch nur bei verhältnismäßig kleinen Arbeitshüben eingesetzt werden sollten, um keine zu große Gleitreibung zu erhalten. Je nach Anwendungsfall ist es a.uch möglich, innerhalb einer Federungsvorrichtung Wälzkörper verschiedener

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Art zu verwenden.

Unabhängig von der Ausbildung der Wälzkörper können die Ausnehmungen von Ringnuten gebildet werden. Aus einem noch zu erläuternden Grunde ist es jedoch zweckmäßig, daß mindestens drei als Kugeln oder Rollen ausgebildete, gleichmäßig auf einem Kreisumfang verteilte Wälzkörper zwischen jeweils zwei beim Federungsvorgang sich in radialer Richtung gegeneinander verschiebenden Flächen vorhanden .sind, deren zugeordnete Ausnehmungen als in Umfangsrichtung gesehen beidseitig geschlossene Führungstaschen ausgebildet sind. Diese Führu-jgstaschen können entweder in oder an Stelle der Ringnuten vorhanden sein, wobei es auch möglich ist, die Führungstaschen ausserhalb der Ringnuten anzuordnen und in ihnen zusätzliche Wälzkörper zu lagern. Wichtig ist jedoch, daß, wie bereits erwähnt, mindestens drei Kugeln oder Rollen in beidseitig geschlossenen Führungstaschen geführt sind. Infolge dieser Maßnahme bleibt auch beim Auftreten von großen Querkräften auf die Federungs-Vorrichtung die Selbstzentrierung des Federpaketes erhalten, sogar über den gesamten Fedorweg hinweg, da die seitlichen Begrenzungen der Taschen die Querkräfte aufnehmen und eine Vp""Schiebung verhindern. Ferner können bei Vorhandensein von in Führungstaschen gelagerten Kugeln oder Rollen evtl. auftretende Tangentialkräfte die einzelnen Federn nicht gegeneinander verdrehen, was insbesondere bei geschlitzten Tellerfedern von Bedeutung ist. Im übrigen sei

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erwähnt, daß es je nach den auftretenden Quer- und Tangentialkräften selbstverständlich auch möglich ist, mehr als drei kugeln oder Rollen in Führungstaschen zu lagern.

Ganz allgemein sollte man zylinderförmige Rollen nur dann verwenden, wenn ihre Länge sehr klein mit Bezug auf den Kreisumfang ist, auf dem sie angeordnet sind. Nur unter diesel Bedingung erhält man eine verhältnismäßig gute Auflage der Rollen an den zugeordneten Flächen. Trotzdem ist es im Falle von Federungsvorrichtungen, deren Tellerfedern über in radialer Richtung verlaufende Schlitze voneinander getrennte, radial nach innen vorstehende Federzungen aufweisen, vorteilhaft, daß die im Bereich der Federzungen angeordneten Wälzkörper zylinderförmige Rollen sind, obwohl hier die genannte Bedingung im Normalfall nicht erfüllt ist. Diese Federzungen sind meist sehr lang, um den Federweg möglichst groß zu halten, so daß die Zungenspitzen auf einem relativ kleinen Durchmesser endigen. Die in diesem Bereich für das Anordnen der Wälzkörper zur Verfügung stehende Fläche ist also klein, so daß zylinderförmige Rollen wegen ihrer mit Bezug auf Kugeln größeren spezifischen Tragfähigkeit diesen an sich vorzuziehen sini. Verwendet man nun im Bereich der Zungenspitzen die an sich günstigeren Rollen, sollte man allerdings gleichzeitig die Federzungen mindestens im Bereich der Rollen plan ausbilden, um eine vollständige Auflage zu erhalten.

Ausführungsteispiele der Erfindung werden nun anhand der

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Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer Federungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Art,

Fig. 2 das Kraft-Weg-Diagramm der Federungsanordnung nach Fig. 1 in schematischer Darstellung,

Fig. 3 den Längsschnitt einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Federungsvorrichtung.

Fig. 4a den Längsschnitt ein-er anderen Ausführungsform im entspannten Zustand,

Fig. 4b den Längsschnitt der Federungsvorrichtung nach Fig. 4a im gespannten Zustand,

Fig. 5a den Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform im entspannten Zustand,

Fig. 5b den Längsschnitt der Federungsvorrichtung nach Fig. 5a im gespannten Zustand,

Fig. 6 die Draufsicht einer Tellerfeder der Federungsvorrichtung nach Fig. 5»

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Fig. 7 und 8 verschiedene Arten von Wälzkörpern in Schrägansicht,

Pig. 9 die Draufsicht der Tellerfeder einer Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Teildarstellung,

Pig. 10 die Draufsicht der Tellerfeder eines weiteren Ausführungsbeispielc der Erfindung,

Fig. 11 die Draufsicht einer geschlitzten Tellerfeder in schematischer Darstellung,

Fig. 12 zwei Tellerfedern eines aus geschlitzten Tellerfedern bestehenden Federpaketes im Längsschnitt,

Fig. 13 die Anordnung nach Fig. 12 im Schnitt gemäß der Linie XIII-XIII in Fig. 12 und

Fig. 14 die Anordnung !.ach Fig. 12 im Schnitt gemäß der Linie XIV - XIV in Fig. 12.

In Fig. 1 ist eine Federungsvorrichtung dargestellt, die mehrere konzentrisch zueinander angeordnete Tellerfedern 1 aufweist. Diese Tellerfedern sind rotationssymmetrisch ausgebildet und besitzen eine kegelige Gestalt.

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Sie sind ferner gleichsinnig, d. h. mit der Kegelspitze zur gleichen Richtung hin aufeinander geschichtet, so daß man "bei der dargestellten Federungsvorrichtung ein Federpaket aus sieben Tellerfedern erhält. Die Krafteinleitung in das Federpaket erfolgt mit Hilfe von Federauflagen 2, 3, Ton denen die 3?ederauflage 2 entlang einem inneren Umfang von der einen Seite her und die andere Federauflage 3 entlang einem äußeren Umfang von der anderen Seite her an dem Federpaket angreift, das also in axialer Richtung gesehen zwischen den "beiden Federauflagen angeordnet ist. Zur Führung des Federpakets dienen entweder außenzentrierende Zylinder 4 oder innenzentrierende Bolzen 5·

Anhand der Fig. 1 läßt sich leicht vorstellen, daß beim Federungsvorgang, wenn die beiden Federauflagen 2, 3 aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegt werden, die Tellerfedern 1 ihre Konizität verändern. Dies hat zur Folge, daß ohne zusätzliche Maßnahmen an mehreren Stellen bzw. Flächen je nach der Anzahl der Tellerfedern mehr oder weniger große Reibungskräfte auftreten, die bei Belastung des Federpak-etes zu einer entsprechenden Krafterhöhung und bei Entlastung zu einer Kraftverminderung führen. Derartige Reibungskräfte treten zum einen an den radial aufeinander abgleitenden Mantelflächen 6, 7 der Tellerfedern 1, zum anderen zwischen den Federauflagen 2, 3 und den ihnen zugewandten Mantelflächen der beiden äußeren Tellerfedern sowie schließlich zwischen

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sämtlichen Tellerfedern des :FeM*erjJake'te*s ^und dessen führung 4, 5 auf. Wegen der auftretenden Eeibungskräfte erhält die Federkennlinie im Kraft-Weg-Diagramm ohne zusätzliche Maßnahmen die Gestalt einer Hysterese, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Aus diesem Diagramm ist ersichtlich, was oben schon anschaulich erklärt worden ist, daß beim Beiasten (Kurvenzweig 8 und beim Entlasten (Kurvenzweig 9) eine Eraftverminderung auftritt. In vielen Anwendungsfällen ist nun die Einhaltung enger Drucktoleranzen erforderlich, die von der Kennlinie weder bei Be- noch bei Entlastung überschritten werden dürfen. Falls jedoch zur Erzielung der geforderten Drücke eine größere Anzahl gleichsinnig geschichteter Tellerfeder^, notwendig ist, können diese Drucktoleranzen wegen der großen Hysterese vielfach nicht eingehalten werden. Aus diesem Grunde sind erfindungsgemäß Wälzkörper vorgesehen, die in Fig. 1 der Übersichtlichkeit wegen nicht eingezeichnet sind, die anhand der nachfolgenden Figuren jedoch ausführlich erlä\xtert werden.

In Fig. 5 ist nun eine FederungE'.oirichtung mit einem mehrere konzentrisch zueinander angeordnete, gleichsinnig geschichtete und beim Federungsvorgang ihre Konizität verändernde Tellerfedern 10, die den Tellerfedern 1 in Fig. 1 entsprechen, enthaltenden und zwischen Federauflagen 11, angeordneten Federpaket gezeigt, c"eren Hysterese bedeutend kleiner als die in Fig. 2 dargestellte ist. Zu diesem Zwecke sind zwischen sämtlichen Telierfedern sowie zwischen den Federauflagen 11, 12 und den beiden äußeren Gellerfedern, also zwischen allen einander gegenüberliegenden und beim Federungsvorgang sich in radialer

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Richtung gegeneinander verschiebenden Flächen, in radialer Richtung abwälzbare Wälzkörper 13a, 13b, 13c, 13d vorhanden. Durch diese Maßnahme tritt beim Federungsvorgang an den genannten Flächen keine Gleitreibung sondern nur eine bedeutend geringere Rollreibung auf.

Wie aus Fig. 3 ferner hervorgeht, sind zwischen jeweils zwei Tellerfedern entlang von einem äußeren und einem inneren kreisförmigen Umfang die Wälzkörper 13a bzw. 13b angeordnet. Auf gleiche Weise befinden sich zwischen jeder Federauflage 11 b^iW. 12 und de:? ihr zugewandten äusseren Tellerfeder entlang von einem inneren bzw. einem äußeren kreisförmigen Umfang die wälzkörper 13c bzw. 13d. Hierdurch erhält man durch die Wälzkörper eine sichere Abstützung der Tellerfedern und einen in sich stabilen Aufbau. Bei besonders großen auftretenden Belastungen kann man selbstverständlich auch entlang von mehr als zwei Umfangen Wälzkörper vorsehen.

Sowohl sämtliche inneren Umfange (Wälzkörper 13h, 13c) als auch sämtliche äusseren Umfange ( Wälzkörper 13a, 13d) fluchten miteinander, so daß die über die Federauflagen 11 bzw. 12 in das Federpaket eingeleiteten Kräfte 14 bzw. 15 in axialer Richtung geradlinig und ohne Erzeugung von Biegemomenten von der ersten bis zur letzten Feder weitergegeben werden. Im übrigen verlaufen die inneren Umfange im Bereich des Innenrandes and die äußeren Umfange

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im Bereich, des Aussenrandes der Tellerfedern, da ja die Kraft einleitung von der Federauflage 11 her innen und von der Federauflage 12 her aussen erfolgt.

In den Fig. 4a und 4b ist eine weitere Ausführungsform einer Federungsvorrichtung im entlasteten "bzw. "bis zum Ende des Arbeitshubes belasteten Zustand gezeigt. Das hier zwischen den Federauflagen 16,17 angeordnete Federpaket "besteht zwar nur aus zwei Tellerfedern 18,19 ₅ es kann jedoch je nach Anwendungsfall "beliebig viele Tellerfeder!! enthalten. Bei dieser Ausführungsfürm sind die Wälzkörper 2oa "bis 2od ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. J entlang von inneren und äußeren Umfangen angeordnet, die jeweils miteinander fluchten. Insoweit ist also eine Übereinstimmung mit der Federungsvorrichtung nach Fig. gegeben. Unterschiedlich ist nun, daß die Wälzkörper 2oa bis 2od jeweils an einer Seite in einer Ausnehmung 21 der angrenzenden Mantelfläche einer Tellerfeder oder in einer entsprechenden Ausnehmung 22 der angrenzenden Auflagenfläciie gelagert sind. Die radiale Abmessung a dieser Ausnehmungen 21,22 bestimmt sich nach folgendem Gesichtpunkt: Der Drehpunkt des Querschnitts der Federn i3t beim Federungsvorgang, wenn die Federn ihre Konizität verändern, der sogenannte Stülpmittelpunkt 23, der etwa in der Mitte des Querschnitts auf einer kreisförmigen

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Linie liegt. Die Lage dieses Stülpmittelpunktes, sein Abstand zur Federoberflache sowie der Federweg bestimmen das Ausmaß der gegenseitigen radialen Verschiebung der aneinander anliegenden Flächen. Diese Verschiebung bestimmt ihrerseits wieder den Abwälzweg der zwischen den Flächen sich abwälzenden Wälzkörper. Die radiale Abmessung a muß also mindestens der Länge des Abwälzweges der Wälzkörper entsprechen, wobei sie zweckmäßigerweise genau dem Abwälzweg entspricht, den die Wälzkörper über den maximalen Federweg; hinweg zurücklegen. In diesem Falle wirken die innere und die äußere Seitenwand 24 bzw. 25 der Ausnehmungen als Anschläge für die Wälzkörper am Ende d.s Federweges, d.h. in den Endstellungen der Federungsvorrichtung.

Beim Zusammenbau der Federungsvorrichtung werden die Wälzkörper in die zugehörigen Ausnehmungen eingelegt. Hierbei können die Wälzkörper zwar noch verschoben sein, schon beim ersten Durchfahren des Federweges werden die Wälzkörper jedoch in eine genau definierte, parallel zur Achse der Federungsvorrichtung fluchtende Lage gebracht. Hierbei muß dan beachten, daß die Wälzkörper entlang von kreisförmigen Umfangen angeordnet sind, so daß man ein kreisförmig verteiltes Anschlagen der Wälzkörper an den Seitenwänden 24,25 der Ausnehmungen erhält, wodurch die Wälzkörper in

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ihre endgültige Lage gebracht werden. Haben sie diese einmal eingenommen, walzen cie sich bei nachfolgenden Federungsvorgängen synchron mit gleichem Radius ab. Auf diese Weise werden unterschiedliche Auflageradien und damit Verspannungen infolge von Drehmomenten vermieden.

Während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 4a und 4b nur eine einseitige Lagerung der Wälzkörper gegeben ist, ist bei der ansonsten dem Ausführungsbeispiel gemäß den Pig. 4a und 4b entsprechenden Federungsvorrichtung nach Pig. 5a und 5b vorgesehen, daß die Wälzkörper, z.B. der Wälzkörper 26, jeweils beidseitig in einer Ausnehmung 27>28 gelagert sind, wobei die beiden einem Wäl körper !zugeordneten Ausnehmungen derart angeordnet sind, daß bei entspannter Federungsvorrichtung (Fig. 5&) der Wälzkörper 26 einerseits an der inneren Seitenwand 29 der einen Ausnehmung 27 und andererseits an der äußeren Seitenwand der anderen Ausnehmung 25 anliegt. Wegen der wie beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 4a und 4b gewählten Länge der radialen Abmessung a der Ausnehmungen gilt bezüglich der anderen Endstellung der Federungsvorrichtung (Fig. Jb) ähnliches, d.h. in dieser Stellung liegt jeder Wälzkörper 29 einerseits an der äußeren Seitenwand 31 der einen Ausnehmung 27 und andererseits an der inneren Seitenwand 32 der anderen Ausnehmung 28 an. Man erhält also in jeder End-

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Stellung eine Fixierung der Wälzkörper zwischen sich kreuzweise gegenüberliegenden und jeweils zu einer der beiden Ausnehmungen gehörenden Seitenwänden. Zwischen den beiden Federendstellungen wälzen sich die Wälzkörper in den sich gegenläufig verschiebenden Ausnehmungen frei ab.

Hieraus ergibt sich, daß die Wälzkörper bereits beim Zusammenbau der Federungsvorrichtung keine verschobene Lage einnehmen können. Sie nehmen vielmehr schon zu diesem Zeitpunkt ihre endgültige Lage ein, so daß in dieser Lage eine Zentrierung der Federsäule gegeben ist. Dies kann für die Montage insbesondere von hohen Federsäulen von Bedeutung sein. Da sich die Federsäule in jeder Endstellung wieder zentriert, kann diese Art der Selbstzentrierung außerdem bei kleinen Querkräften auf das Paket externe Führungselemente wie Zentrierbolzen oder -büchsen überflüssig machen, was wiederum die Reibung an diesen Elementen verhindert und damit die Hysterese verkleinert.

Bis jetzt wurde noch nichts über die verwendeten Wälzkörper im einzelnen ausgesagt. Als Wälzkörper kommen nun z.B. Kugeln, zylinderförmige Rollen oder offene Ringe in Frage. Welche Art von Wälzkörpern in welchen Anwendungsfällen günstig ist, geht aus der folgenden Betrachtung hervor.

Die Oberflächen der Tellerfedern sind als Hantelflächen eines

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Kegels bzw. eines Kegelstampfes anzusehen, dessen Scheitelwinkel und somit die Konizität sich mit der Durchfederung ändert. Beim Durchdrücken bis zur Planlage der Feder geht die Kegelform in die Form einer ebenen Scheibe über, bei Durchdrückung über die Planlage hinaus entsteht wieder die Kegelform, jedoch mit einem negativen Scheitelwinkel. Wegen dieser sich ändernden Gestalt der Mantelfläche sollten die Wälzkörper in der Regel ihres punktförmigen Aufliegens wegen kugelförmig ausgebildet sein. Selbstverständlich sind in diesem Falle entlang νυη ,jadein kreisförmigen Umfang mehrere Kugeln, zweckmäßigerweise gleichmäßig verteilt, anzuordnen.

Kugeln besitzen allerdings eine kleine tragende Fläche, so daß bei großen auftretenden Belastungen eine entsprechend große Anzahl von Kugeln notwendig ist, wodurch man z.B. bei kleinen Tellerfedern in Platzschwierigkeiten kommen kann. In diesen Fällen kann man nun dann, wenn die Krümmung der Tellerfeder nicht allzu stark ist und sich beim Durchfedern nur wenig ändert, zylinderförmige Rollen verwenden, die fine größere tragende Fläche als Kugeln besitzen. Wenn also die Länge der Rollen mit Bezug a^f den Kreisumfang, auf dem sie angeordnet sind, sehr klein ist, kann man ohne weiteres Rollen vorsehen.

Die Verwendung von offenen Ringen ist bei kleinen Arbeitshüben möglich, ohne- daß der Anteil der Gleitreibung zu groß werden würde.

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Ss ist auch, denkbar, verschiedene Wälzkörper zu verwenden, z.B. indem man im Bereich des Aussenrand<5s der Tellerfedern, wo deren Krümmung verhältnismäßig klein ist, Hollen anordnet, während man im Bereich des stärker gekrümmten Innenrandes Kugeln vorsieht.

aus der in Fig. 6 gezeigten Draufsicht der Tellerfeder 33 der Ausführungsform gemäß den Fig. 5a. und 5b geht hervor, daß in diesem Falle die Wälzkörper von Kugeln 3^₅ 35 gebildet werden, wobei drei Kugeln 34- auf einem äußeren Umfang und drei Kugeln 35 auf einem inneren Umfang jeweils in gleichmäßigen Abstanden angeordnet; sind. Die unter den geschilderten Bedingungen anstelle der Kugeln 34-?35 verwendbaren offenen Hinge 56 bzw. zylinderförmigen Rollen 57 sind in den Fig. bzw. 8 dargestellt.

Aus Fig. 6 geht ferner hsrvor, daß in diesem Falle die zur Lagerung der Kugeln 34,35 dienender: Ausnehmungen von Ringnuten 38i59 gebildet werden. Handelt es sich um eine einer Federauflage gegenüberliegende Tellerfeder, kann nur eine einzige Ringnut vorhanden sein, ebenso wie es je nach den, ob die Wälzkörper ein- oder beidseitig gelagert sind, möglich ist, nur an einer Mantelfläche oder an beiden Mantelflächen der Tellerfeder Ringnuten anzubringen. Im übrigen sei an dieser Stelle noch erwähnt, daß man im Falle von Ringnuten sowohl Kugeln als auch Rollen als auch offene Ringe als Wälzkörper verwenden kann.

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Bei einer anderen, in Pig. 9 in Teilansicht gezeigten Ausführungsform ist vorgesehen, die Wälzkörper nicht in umlaufenden Ringnuten sondern in Führungstaschen zu lagern, die in Umfangsrichtung gesehen "beidseitig geschlossen sind. Diese Führungstaschen können auch zusätzlich in evtl. vorhandene Eingnuten eingearbeitet sein. Des weiteren ist es möglich, die Führung st as chen. räumlich auf die aus den Fig. 3-5 ersichtliche Weise anzuordnen, also in axialer Fortsetzung der Krafteinleitung. Die Führungstaschen können jedoch auch eine andere radiale Lage einnehmen, was allerdings für die beiden äusseren Federn des Federpaketes nicht gilt, falls keine herkömmliche Aussen- oder Innenzentrierung des Federpaketes vorhanden ist. Im übrigen ist es wiederum möglich, die Führungstaschen je nach Ausführungsform einseitig oder "beidseitig an den Tellerfedern vorzusehen.

Besonders zweckmäßig ist es, wie aus Fig. 1o hervorgeht, daß mindestens drei gleichmäßig auf einem Kreisumfang verteilte, beidseitig geschlossene Führungstaschen 4o,41,42 vorhanden sind, in denen jeweils eine Kugel 43,44,45 gelagert ist, wobei die Kugelnauch durch Rollen ersetzt werden können. Auf diese Weise erhält man bei einer radialen Abmessung der Führungstaschen, die der radialen Abmessung a in Fig. 4a entspricht, eine Zentrierung des Federpaketes

beiden
nicht nur an den/Enden des Federweges sondern auch über den gesamten Arbeitsbereich hinweg, da ja evtl. auftretende Querkräfte von den seitlichen Begrenzungen der Führungstaschen

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aufgenommen werden. Wirkt eine Querkraft z.B. in Bichtung gemäß Pfeil 46, so wird diese durch die an den Führungstaschen 41 und 42 auftretenden Gegenkräfte 47,48 kompensiert. Des weiteren bietet diese Art der Selbstzentrierung des Federpaketes mit Hilfe der Führungstaschen Sicherheit gegen ein Verdrehen der Federn gegeneinander, falls in tangentialer Richtung wirksame Kräfte auftreten. Dies ist vor allem bei geschlitzten Tellerfedern von Bedeutung.

Eine weitere, bei geschlitzten Tellerfedern zweckmäßige Maßnahme wird nun anhand der Fig. 11-14 beschrieben. Fig. 11 zeigt schematisch die Draufsicht der Tellerfeder des Federpaketes einer Federungsanordnung, wobei die Tellerfeder 5o über ia radialer Bichtung verlaufende Schlitze 51 voneinander getrennte, radial nach innen vorstehende Federzungen 52 aufweist. Im Bereich des Aussenrandes ist die Tellerfeder 5o in Umfangsrichtung gesehen geschlossen, so daß in diesem Bereich die gleichen Verhältnisse wie bei ungeschlitzten Tellerfedern vorliegen. Im Bereich der Zungen 52, insbesondere im Bereich der Zungenspitzen sind jedoch andere Gesichtspunkte zu beachten. Um den Federweg möglichst groß zu halten, sind diese Zungen 52 meist sehr lang, d.h. die Zungenspitzen enden auf einem relativ kleinen Durchmesser. Die Krafteinleitung findet in diesem Falle auf den Zungenspitzen im Bereich eines nur wenig größeren Durchmessers statt. Die in diesem Bereich zur Verfügung stehende Fläche ist deshalb verhältnismäßig klein, was die Größe der hier

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anzuordnenden Wälzkörper entsprechend "beschränkt. Besonders bei hohen Federpaketen und den dabei auftretenden großen Drücken :-st deshalb mit beträchtlichen Flächenpressungen zu rechnen. Um in diesen Fällen die Anzahl der Wälzkörper in diesem Bereich auf ein vernünftiges Maß zu beschränken, sind zylinderfcrmige Sollen Kugeln vorzuziehen, da diese eine höhere spezifische Tragfähigkeit besitzen. Auf diese größere !Tragfähigkeit wurde weiter oben schon hingewiesen. Die Oberfläche der Zungen 12 ist nun ebenfalls als Ausschnitt aus einem Kegelmantel aufzufassen und weist eine entsprechende Krümmung in tangentialer Richtung auf. Im Gegensatz zu ungeschlitzten Federn und im Gegensatz zum geschlossenen äußeren Randbereich der geschlitzten Seilerfeder 5o ändert sich beim Federungsvorgang die Krümmung im Bereich der Zungenspitzen jedoch nicht, da die Zungen als eigenständige Körper an der Verformung des ringförmigen Randbereichs nicht teilnehmen.

Würde man nun diese gleichbleibende Krümmung der Feaerzungen beibehalten, würde der Traganteil der Rollen herabgesetzt werden. Um dies zu vermeiden kann man vorsehen, daß die Federzungen mindestens im Bereich der Rollen plan ausgebildet sind, z.B. indem man die Krümmung der Zungen nachträglich durch spanabhebende oder spanlose Verformung beseitigt, oder indem die Zungen während der Herstellung der Feder beim Arbeitsgang "tellerförmig Prägen" so im Prägewerkzeug freigestellt werden, daß sich ihnen die von der Kegelform herrührende Krümmung nicht mitteilt. Aus Fig.

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in Zusammenhang mit den Schnittdarstellungen gemäß den Fig. 13 und 14 ist ersichtlich, daß im ringförmigen Randbereich der geschlitzten Tellerfedern beidseitig in Fiihrungstaschen 53«54- gelagerte Kugeln 55 vorhanden sind, während im Bereich der Zungenspitzen RcT 1 en 56 beidseitig in ij'ührungstaschen 57,58 gelagert sind. Fig. 14 zeigt ferner die ebene Ausbildung der Zungenspitzen. Im übrigen erhält man bei gemäß den Fig. 12 bis 14 ausgebildeten und gegenseitig gelagerten geschlitzten Tellerfedern wegen des Anordnens der Wälzkörper in den Führungstaschen 53>5^ wiederum die bereits in anderem Zusammenhang erwährte Selbstzentrierung nicht nur der Wälzkörper sondern auch des gesamten Federpaketes.

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Claims (1)

1. 26.August 1977 G 5574 - dial

   Fa. Haussermann Lamellen Dr.-Ing. Kurt Haussermann 73 Eßlingen-Mettingen

   Federungsvorrichtung mit einem iSellerf edern enthaltenden Federpaket

   Ansprüche

   1. Federlingsvorrichtung mit einem mehrere konzentrisch zueinander angeordnete, gleichsinnig geschichtete und beim Federungsvorgang ihre Konizität verändernde Tellerfedern enthaltenden und zwischen Federauflagen angeordneten Federpaket, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einander gegenüberliegenden und beim Federungsvorgang

   sich in radialer Sichtung gegeneinander verschiebenden Flächen in radialer Richtung abwälzbare Wälzkörper vorhanden sind.

   2. Federungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeweils zwei Tellerfedern entlang von mindestens einem inneren und einem äusseren kreisförmigen Umfang auf den einander zugewandten Mantelflächen der Tellerfedernabwälzba^e Wälzkörper angeordnet sind.

   5. Federungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeder Federauflage und der jh-r» zugewandten äußeren Tellerfeder des Federpakets entlang von einem inneren bzw. einem äußeren kreisförmigen Umfang auf ler jeweiligen Auflagenoberfläche und der ihr zugewandten Mantelfläche der äußeren Tellerfeder abwälzbare, die in das Federpaket eingeleiteten Kräfte aufnehmende Wälzkörper angeordnet sind.

   4. Federungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3i dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche inneren bzw. äußeren Umfange miteinander fluchten.

   5. Federungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Umfange im Bereich des Auseenrandes und die inneren Umfange im Bereich

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   - 3 des Innenrandes der Tellerfedern verlaufen.

   6. Federungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 "bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper jeweils mindestens an einer Seite ai. einer Ausnehmung der angrenzenden Mantelfläche oder Auflagefläche gelagert sind, wobei die radiale Abmessung der Ausnehmung· zum freien Abwälzen der Wälzkörper dem von der Lage des Stülpmittelpunkts, seinem Abstand zur Federoberfläche und dem Federweg der Tellerfedern abhängigen Abwäizweg der Wälzkörper entspricht.

   7. Federungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daii die innere und die äußere Seitenwand der Ausnehmungen als Anschläge für die Wälzkörper in den Endstellungen der Federungsvorrichtuiig ausgebildet sind.

   8. Federungsvorrichtung nach Anspruch 7₅ dadurch gekennzeichnet, daü die Wälzkörper jeweils beidseitig in einer Ausnehmung gelagert sind, wobei die beiden einem Wälzkörper zugeordneten Ausnehmungen derart zueinander angeordnet sind, daß bei entspannter Federungsvorrichtung der Wälzkörper einerseits an der inneren Seitenwand der einen ausnehmung und andererseits an der äusseren Seitenwand der anderen Ausnehmung anliegt.

   3. Federungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, da2 die Wälzkörper mindestens zum Teil von offenen Ringen gebildet werden.

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   10. Federungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper mindestens zum Teil von Kugeln gebildet werden.

   11. Pederungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper mindestens zum Teil von zylinderförmigen Rollen gebildet werden.

   12. Pederungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen mindestens zum Teil von Ringnuten gebildet werden.

   13. Pederungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen mindestens zum Teil von in Umfangsrichtung gesehen beidseitig geschlossenen Führungstaschen gebildet werden.

   14. Pederungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13i dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei als Kugeln oder Rollen ausgebildete, gleichmäßig auf einem Kreisumfang verteilte Wälzkörper zwischen jeweils zwei beim Federungsvorgang sich in radialer Richtung gegeneinander verschiebenden Flächen vorhanden sind, deren zugeordnete Ausnehmungen als in Umfangsrichtung gesehen beidseitig geschlossene Führungstaschen ausgebildet sind.

   15. Federungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, derer Tellerfedern über in radialer Richtung verlaufende Schlitze voneinander getrennte, radial nach innen vorstehende Federzungen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich der Pederzungen angeordneten Wälzkörper zylinderförmige Rollen sind und daß die Federzungen mindestens im Bereich der Rollen plan ausgebildet sind.