JP2007198598A - 接合形のばねリング - Google Patents

Abstract

【課題】ばねリングが、公知の皿ばねに比して、そのばね特性に関してより良好に調整されることができ、かつそのばね特性線に関してより適当に選択されることができるようにする。
【解決手段】ばねリングが、周囲にわたって多数の波の山（２３）および波の谷（２４）を備えた波形ばね（１４_３）として形成されているようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、リングへと曲げ加工され周方向で接合箇所にて接合された、軸方向で変形可能なばねリングに関する。さらに本発明は、延ばされた帯材材料からリングを曲げ加工し、周方向で接合する、ばねリングを製作する方法に関する。

この種のばねリングは軸方向遊び補償エレメントまたは軸方向戻しエレメントとして多様に、単独のエレメントとしても、複数のエレメントから成るセットとしても使用されている。一般に、波形ばね（Ｗｅｌｌｆｅｄｅｒ）または皿ばね（Ｔｅｌｌｅｒｆｅｄｅｒ）として形成されていることができるそのようなばねリングは、ブランク材料または帯材材料から打抜かれ、波形ばねまたは皿ばねへと別のステップでフォーミング、すなわち成形される。その際、大量の切れ端が、一方ではリングの内側の円形の打抜きにより、他方ではブランクまたは帯材の残分により発生する。このことはコストを、高い材料消費と、切れ端部分のリサイクルのための必要な輸送とにより高める。

ＧＢ１２４８４７３号明細書には、どのように、皿ばねの形のばねリングが、フラットな帯材材料からロール円形曲げ加工装置の使用によりリング形状へと曲げ加工されることができ、引き続いて、突き合わされた合口または形状結合部で、閉じられたリングへと接合されることができるかが記載されている。円錐形状への成形はここでは接合後にフラットなリングから実施されることができる。ただし、既にリングへの帯材材料の円形曲げ加工時に、円錐形状がスタンピングされることもできる。

ＵＳ３７５３７０８号明細書からやはり公知の、皿ばねを製作する方法では、フラットな帯材材料からリングが形成され、平らなリングとしてその端部でもって切断箇所で形状結合式に接合される。この場合、接合に続いて、皿ばねの円錐形の形状が熱間成形により生ぜしめられるようになっている。
ＧＢ１２４８４７３号明細書 ＵＳ３７５３７０８号明細書

本発明の課題は、冒頭で述べた形式のばねリングを改良して、ばねリングが、前記皿ばねに比して、そのばね特性に関してより良好に調整されることができ、かつそのばね特性線に関してより適当に選択されることができるようにすることである。

上記課題を解決した本発明の構成によれば、ばねリングが、周囲にわたって多数の波の山および波の谷を備えた波形ばねとして形成されているか、またはばねリングが、内外の周縁の少なくとも一方に歯またはスリットを備えた皿ばねとして形成されているようにした。さらに上記課題を解決した本発明の方法によれば、リングを、接合後、波形ばねへと変形加工するか、またはリングに、接合後、半径方向の歯または半径方向のスリットを設けるようにした。

上記課題のための第１の解決策は、ばねリングが、周囲にわたって多数の波の山および波の谷を備えた波形ばねとして形成されていることにある。有利な製作の利点を維持しながら、これにより、一般に所定の特性線時に公知の皿ばねよりも良好な材料利用に基づきより僅かな材料厚さを有することができるばねリングが提供されることができる。

第１の実施形態では、ばねリングが、その都度互いに異なる振幅の波の山および波の谷を備えた波形ばねとして形成されている。これにより、折れ曲がった、ますますプログレッシブとなる特性線を有するばねリングが提供されることができ、本発明よるばねリングの利用範囲を拡大する。

別の有利な実施形態では、波形ばねとしてのばねリングが、円錐形の基本形状を備えて形成されており、この円錐形の基本形状に波形が重畳されている。これにより、良好な反応特性時に、材料の厚さを増す必要なしに、若干急なばね特性線が達成されることができる。

接合箇所の後加工および負荷のために、接合箇所が波の山上にまたは波の谷内に形成されていると有利である。

本発明による第２の解決策によれば、ばねリングが、内外の周面の少なくとも一方にスリットまたは歯を備えた皿ばねとして形成されている。これによっても、製作上の利点を維持しながら、スリットの入れられていない皿ばねと同じばね力時に、拡大されたストロークをもたらすことができるばねリングを提供することが可能である。

特別な実施形態では、歯が半径方向でボトムからトップに向かってまたはトップからボトムに向かって拡幅するか、または一般に長方形形状または鋸歯形状を有している。

接合箇所による潜在的な弱化を補償するために、リングが、接合箇所と、接合箇所に対して半径方向で対向して位置する箇所とで、その都度拡幅されていることができる。これらの２つの拡幅部により、完成したばねリングの非対称的な特性は排除される。

ばねリングにおける特に有利な応力分布は、外側から内側に向かって減少する材料厚さを備えた横断面形状が選択されると達成される。

有利には、接合箇所が溶接シームとして形成されているか、またはプレスされる形状結合部として形成されている。形状結合部はその際有利には周方向でアンダカットを備えて形成されている。

最初に挙げた形式のばねリングを製作する方法は、ばねリングを、接合後、波形ばねへと変形加工することにより特徴付けられている。その際、ばねリングは特に型内で熱間で変形加工されることができる。第２の本発明による形式のばねリングを製作する本発明による方法は、ばねリングの内周面または外周面に、接合後、歯またはスリットを設けることにより特徴付けられている。その際、歯もしくはスリットは特に打抜きまたは精密切断により設けられることができる。ばねリングを既に円形曲げ加工時に円錐形に成形してもよいし、そうでなければ、円錐形状の形成はやはりかつ特に接合形のリングの完成後に熱間変形加工により型内で実施されることができる。

両方法は、ばねリングが接合箇所で溶接され、有利には引き続いて溶接ビードの除去のために研削されるか、またはばねリングの端部に、無端の帯材の切断時に、形状結合手段が設けられ、形状結合手段が引き続いて互いに係合させられ、かつスタンピングされるように構成されることができる。

一定でない材料厚さを有する横断面形状は帯材材料の圧延により円形曲げ加工前に設けられることができる。

さらに有利には、リングを接合および成形後に熱処理する。

本発明の有利な実施例を図面に示し、以下に説明する。

図１には、延ばされたフラットな帯材１１が示されている。帯材１１はローラガイド１２を介して３本ロール曲げ加工装置１３内に進入している。３本ロール曲げ加工装置１３内で帯材はリング１４へと曲げ加工される。３６０゜の完全なリングが生ぜしめられるとすぐに、ローラガイド１２の下に設けられた切断装置内で、開いた切断箇所を有する完全なリング１４が切り離される。同じ工程が帯材１１の連続的な送り時に繰り返される。その際、個々のリング区分間で切れ端が発生せずに済む。むしろ、個々のリング区分は、互いに圧着される接合箇所を有して切り離されるべきである。

３本ロール曲げ加工装置１３内では通常平らでフラットなリング１４が形成されることができる。ただし、リング１４が後に皿ばねを形成すべき場合、既に曲げ加工時にリング１４を円錐形状に変形加工することも可能である。

無端の帯材１１は、元々はより広幅の圧延帯材から分割された帯材、いわゆるスリットストリップであるか、または例えばフラットに圧延された線材であることができる。厚さ／幅比は実質的に既に完成品、つまり曲げ加工され接合されたばねリングの厚さ／幅比に相当すべきである。ばねリングが、長方形横断面とは異なる横断面を備えて形成されるべきであれば、横断面は有利には圧延工程により、まだ真っ直ぐに延ばされた帯材材料において付与されるべきである。

開いた切断箇所を有する個々の切り離されたリング１４は、引き続いて、種々異なる形式で切断箇所にて接合されることができる。

図２には、リング１４の可能な接合タイプのための２つの例が示されている。図ａ）には、リング１４に、接合箇所として、真っ直ぐな合口１５が示されている。この合口１５は素材結合、特に溶接により接合されていなければならない。公知の適当な溶接法、特にレーザ溶接が使用可能である。溶接箇所は引き続いて溶接ビードの除去のために研削される。

図ｂ）には、リング１４に、形状結合部を有する接合箇所が示されている。その際、一方のリング端部には切欠き１６が設けられており、他方のリング端部には相応の舌片１７が設けられている。両者は特に周方向でアンダカットを備えて形成されている。その結果、係合する相補的な形状は既にその他の手段なしに周方向力を受容することができる。リング端部の、例えばリングを円錐形の形状に成形すると同時に実施され得るスタンピングにより、接合箇所は閉じられる。付加的な溶接は場合により省略されることができる。

図３にはそれぞれ平面図および横断面図で、２つの本発明よる波形ばね１４_３，１４_３′が示されている。波形ばね１４_３，１４_３′において接合箇所は合口１５として認識可能である。さらに、半径方向の一本線により、波の山２３が暗示され、半径方向の二本線により、波の谷２４が暗示されている。図ａ）に示した構成では、その都度の波の山２３′_１，２３′_２および波の谷２４′_１，２４′_２の振幅は互いに等しく、図ｂ）に示した構成では、周囲にわたってその都度均等に交番して、それぞれ異なる振幅を有する波の山２３′および波の谷２４′が形成されている。波形ばねは、接合された平らなばねリングを型内で成形、特に熱間成形することにより生ぜしめられる。接合箇所はその都度波の山内に位置し、真っ直ぐな合口１５を形成する。

図４にはそれぞれ平面図および横断面図で、２つの皿ばね１４_４，１４_４′が示されている。皿ばね１４_４，１４_４′において接合箇所は真っ直ぐな合口１５として認識可能である。皿ばねは円錐形状を有しており、半径方向内向きの歯１８と、その間に位置するスリットもしくはギャップ１９とを有している。その際、図ａ）に示した歯１８の幅はボトムからトップに向かって増加し、図ｂ）に示した歯１８′の幅はボトムからトップに向かって減少するもしくはほぼ一定である。

図５にはそれぞれ平面図および横断面図で、２つの本発明による皿ばね１４_５，１４_５′が示されている。皿ばね１４_５，１４_５′はやはり円錐形状を有しており、半径方向外向きの歯２０と、その間に位置するスリット２１とを有している。接合箇所はここではやはり真っ直ぐな合口１５として認識可能である。図ａ）では、接合箇所の領域と、接合箇所に対して半径方向で対向して位置する領域とに、その都度１つのリング拡幅部２２，２２′が設けられており、図ｂ）では、リング形状が周囲にわたって均等である、すなわち互いに同じ形状の歯２０′およびスリット２１′を有している。リング拡幅部２２は接合箇所１５の延長のために役立ち、リング拡幅部２２′は不釣合いの回避のために設けられている。

帯材材料から本発明による形式のばねリングを曲げ加工するための装置の平面図である。 本発明による接合形のばねリングの一部を示す図であり、ａ）は溶接された接合箇所を有するばねリングを示す図であり、ｂ）は形状結合式にプレスされた接合箇所を有するばねリングを示す図である。 本発明による波形ばねを示す図であり、ａ）は互いに同じ振幅の波の山および波の谷を有する波形ばねを示す図であり、ｂ）は互いに異なる振幅の波の山および波の谷を有する波形ばねを示す図である。 内歯を有する本発明による皿ばねを示す図であり、ａ）は半径方向内側に向かって拡幅する歯を有する皿ばねを示す図であり、ｂ）は半径方向内側に向かって狭まる歯を有する皿ばねを示す図である。 半径方向外向きの歯を有する本発明による皿ばねを示す図であり、ａ）は半径方向で対向して位置する２つの拡幅部を有する皿ばねを示す図であり、ｂ）は周囲にわたって均等な歯列を有する皿ばねを示す図である。

符号の説明

１１ 帯材材料
１２ 切断装置
１３ ロール装置
１４ リング
１５ 接合箇所
１６ 切欠き
１７ 舌片
１８ 歯
１９ スリット
２０ 歯
２１ スリット
２２ 拡幅部
２３ 波の山
２４ 波の谷

Claims (4)

1. リングへと曲げ加工され周方向で接合箇所（１５）にて接合された、軸方向で変形可能なばねリングにおいて、
   ばねリングが、周囲にわたって多数の波の山（２３）および波の谷（２４）を備えた波形ばね（１４_３）として形成されている
   ことを特徴とする、接合形のばねリング。
2. リングへと曲げ加工され周方向で接合箇所（１５）にて接合された、軸方向で変形可能なばねリングにおいて、
   ばねリングが、内外の周縁の少なくとも一方に歯（１８；２０）またはスリット（１９；２１）を備えた皿ばねとして形成されている
   ことを特徴とする、接合形のばねリング。
3. 延ばされた帯材材料（１１）からリング（１４）を曲げ加工し、周方向で接合する、請求項１または２記載のばねリングを製作する方法において、
   リング（１４）を、接合後、波形ばねへと変形加工する
   ことを特徴とする、ばねリングを製作する方法。
4. 延ばされた帯材材料（１１）からリング（１４）を曲げ加工し、周方向で接合する、請求項１または２記載のばねリングを製作する方法において、
   リング（１４）に、接合後、半径方向の歯（１８；２０）または半径方向のスリット（１９；２０）を設ける
   ことを特徴とする、ばねリングを製作する方法。

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