DE2148043A1

DE2148043A1 - Ringfoermig federndes, kegelfoermig aufgestelltes bauteil

Info

Publication number: DE2148043A1
Application number: DE2148043A
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl Ing Lob; Paul Dipl Ing Maucher
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Priority date: 1971-09-25
Filing date: 1971-09-25
Publication date: 1973-03-29
Also published as: US3868099A; DE2148043B2; DE2148043C3; FR2154258A5; DE7136510U

Description

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 Tellerfedern, 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 lagegerechten Positionierung der Tellerfeder, zur Übertragung von beim Durchdrücken derselben entstehenden Bewegungen bzw. Kräften, zur Abstützung, als Hebel, sowie für die Erfüllung anderer Aufgaben vorgesehen sind.

Diese Tellerfedern sind jedoch insbesondere bei Wechselbeanspruchungen äußerst bruchgefährdet, wodurch die Einsatzmöglichkeiten eingeengt sind bzw. mit dez-artigen Tellerfedern ausgestattete Aggregate häufig ausfallen.

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Der vorliegenden 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 Ur-Sachen 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 Einfluß der Kerbwirkungen weitgehend beseitigt wird.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erzielt, daß 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 Materialquerschnittsverringerung vorgesehen

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sein kann, wird im Übergangsbereich durch den Abbau der bei Wechselbeanspruchungen auftretenden Zugspannungen der Einfluß der Kerbwirkungen weitgehend eliminiert und dadurch die Bruchfreudigkeit herabgesetzt, wodurch die Lebensdauer derartiger Tellerfedern über ein vielfaches höher liegt als bei den bisher bekanntgewordenen.

Bei einer durch eine Querschnittsverringerung gebildeten Anfasung kann es bei über den Innen- oder Außenumfang des ringförmigen Grundkörpers der Tellerfeder hinausragenden Auslegern zweckmäßig sein, wenn diese Materialquerschnittsverringerung quer und über die ganze Länge 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 IAO 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.

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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 Außenkon-" tür 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 Tellerxedergrundkörpers, 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 fc der oder den Fortsetzungen der äußeren bzw. 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.

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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 Mater ialver drängung, ζ. Β. 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 hinausragenden Auslegern erläutert, während anschließend im Zusammenhang mit den Figuren 1-3 die Anwendung der Erfindung auch bei Tellerfedern mit radial nach innen ver laufenden Ansätzen, Zungen od. dgl. näher erläutert sei,

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Figur 1 zeigt eine Tellerfeder 1 mit dem ringförmigen Grundkörper 2 und zwei über die kreisförmige Außenperipherie 3 hinausragenden Auslegern 4, 5. Diese Darstellung zeigt die Tellerfeder - aus der Blickrichtung des Betrachters gesehen - von der Unterseite ihrer kegelförmigen Form her.

Figur 2 zeigt einen Schnitt gemäß Linie H-II 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 Einschnittes etwa 1/3 der an dieser Stelle vorherrschenden Materialstärke. Wie im Zusammenhang mit Fig^r 2 weiterhin hervorgeht, verläuft im vorliegenden Ausführungsbeispiel ™ der Bereich der größten Querschnittsschwächung 8, der der höchsten Erhebung 6* 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 kreisförmigen Außenrand der Tellerfeder weiter.

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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 β a¹ des Einschnittes 6 a gegenüber dem Verlauf des Tellerfederaußenrandes radial nach außen versetzt. Ab dem Schnittpunkt der 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 Bereich der Fortsetzung 3 b des Verlaufes der Außenkontur 3 quer über die Ausleger 4 ein Einschnitt 6 b, der die den Figuren 2 bzw. 3 gezeigte Querschnittsform haben kann. Die höchste Erhebung 6 b^f 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 ümfanges der Tellerfeder aus und bildet somit eine Fase 10 b.

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Die Figuren 5 und 6 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 verläxift und deren radial innerer Bereich 9 c die Außen-

kontur 3 c des Tellerfederaußenrandes schneidet und die Über den Außenumfang weiter verläuft, sodaß hierdurch eine über die Außenkontur verlaufende Fase 10 c gebildet ist.

In Figur 6 ist die Anfasung 6 d durch eine Sicke gebildet^ die zumindest annähernd im Übergangsbereich zwischen TeI-lerfederaußenrand 3 (im Schnitt mit 3 d bezeichnet) zum Ausleger 4 vorgesehen 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

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Ansätze auch aus einer Hehrzahl der an sich bekannten und mit 13 bezeichneten, strichliert dargeste 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, der den Bereich der größten Querschnittsschwächung im 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 verlagert.

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Demgemäß ist auch die höchste Erhebung 14 a* der Ausnehmung 14 a gegenüber der Kontur 17 der Tellerfeder radial nach außen verlagert. Ab dem Schnittpunkt der radial inneren Kontur 18 a mit der Linie 17 a verläuft eine Fase 20 a über die kreisförmigen Flächenteile des Tellerfederinnenrandes bzw. der Innenkontur 17.

In gleicher Weise als die Ausleger 4 gemäß den Figuren || 5 und 6 können auch radial nach innen verlaufende Ansätze 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 Übergangsbereich zwischen dem Tellerfedergrundkörper und den Ansätzen in Form von Auslegern bzw. Zungen durch die Anfasungen die bei Wechselbeanspruchungen auftretenden Zug- ^ spannungen abgebaut und der Einfluß der Kerbwirkungen ver-

ringert, wodurch die Bruchgefahr weitgehend herabgesetzt wird,

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Claims

Kupplungsbau GmbH.

Bühl/Baden 0235

Industriestr. 3 24. September 1971

Patentansprüche

l) Ringförmig federndes, kegelförmig'aufgestelltes Bauteil, wie Tellerfeder, mit über den ringförmigen Grundkörper vorstehenden Ansätzen, dadurch gekennzeichnet, daß an der kegelförmigen Innenseite (2^f) 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, 6b, 6c, 6 d) vorgesehen ist.
2. Tellerfeder nach Anspruch _vl, 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 die radiale Erstreckung des Ansatzes (4) weiter verläuft.

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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 Querschnittsschwächung (8, 16) in der Fortsetzung der umlaufenden Kontur (3, 17) des kreisringförinigen Grundkörpers (2) verläuft .
7. Tellerfeder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der größten Querschnittsschwächung (8 ^f, 16 fC) gegenüber der Fortsetzung (3 a, 17 a) der umlaufenden Kontur (3, 17) des kreisringförinigen Grundkörpers (2) radial in Richtung auf die Enden der

5, 12, 13)
Ansätze (4, 11*9 verlagert ist.
8. Tellerfeder nach mindestens einem der vorhergehenden fc Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Anfasung (6, 7, 14, 15, 6 a, 14 a, 6 b, 6 d) zwischen l/lO und 2/3^vorzugsweise im Bereich von 1/4 bis 1/2 der im Übergangsbereich vorherrschenden Materialstärke liegt.
9. Tellerfeder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dem ring-

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förraigen Grundkörper (2) zugekehrte Bereich (9, 19 18, 9 a, 18 a, 9 b, 9 c, 9 d) der Anfasung in eine Fase (10, 20, 10 a, 20 a, 10 b, 10 c, 10 d) entlang 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 (2) verläuft .
11» Tellerfeder nach Anspruch 10, insbesondere Tellerfeder 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 sehnenartig verlaufende Fase (10 b) des Tellerfederaußenbereiches übergeht.
12. Tellerfeder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, 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 MateriaIverdrängung, wie Prägen oder dgl., gebildet iat.

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