DE2201321A1

DE2201321A1 - Tellerfeder-Saeule

Info

Publication number: DE2201321A1
Application number: DE19722201321
Authority: DE
Inventors: Teeri Niilo Heikki
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-01-13
Filing date: 1972-01-12
Publication date: 1972-07-27
Also published as: FI46560C; GB1374827A; US3836195A; FI46560B

Description

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Wl. CLAUS RäNLÄNDER DIPL-ING. KLAUS BERNHARDT D - 8 MÖNCHEN 60

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Korppaantie 8 D
Helsinki 30

Tellerfeder

Die vorliegende Erfindung betrifft eine aus ebenen oder leicht konisch geformten Tellerfedern zusammengesetzte Fodorsfiule, bei der die einzelnen Tellerfedern einzeln oder in Paketer, su zwei oder mehr Einzelfedern zu Federsäulen gebündelt werden.

Typisch für Tellerfedern ist, dass sie, verglichen aä dem geringen Raum, den sie in der Konstruktion einnehmen, eine groöse Arbeit leisten, d.h. dass die Federarbeit/Raumeinheit gross ist. Die Federkennlinie serienmässig hergestellter Einzel-Tellerfeuern verläuft im allgemeinen nahezu linear bzw. leicht degressiv. Weiter findet man auch serienmässig hergestellte Tellerfedern, deren Federkraft in einem bestimmten Kennlinienbereich nahezu konstant ist. Derartige Federn werden u.a. für ausrückbare Kupplungen und bei der Montage von Kugellagern verwendet. Darüber hinaus lassen sich mit Tellerfedern auch andersartige Federkennlinien erzielen. Einen solchen Sonderfall stellt die progressive Feder dar, bei der die Federkraft mit zunehmender Federweg steigt. Eine progressive (steigende) Federkennlinie lässt sich u.a. mit ebener. Tellerferiern erzielen, wobei das Verhältnis der lichten Höhe h (freie Höhe) der im Querschnitt rechteckigen Feder zur Materialdicke s null beträgt, d,h. -^i h/s = 0. Einen progressiven Kennlinienbereich erhält man auch nit [^ leicht konischen Tellerfedern, wenn die lichte Höhe bei der Fede- J%

runf überschritten wird. Die«progressive Feder eifnet *■-?

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sich mit Vorteil u.a. für die Federung von Fahrzeugen. Derartige Tellerfedern wurden jedoch für Fahrzeuge bisher nicht verwendet, wa3 vor allem darauf zurückzuführen ist, d&ns die bisherigen Tellerfedersäulen in ihrer Konstruktion für diesen Zweck ungeeignet waren. .Mit der vorliegenden Erfindung coil die3er Mangel beseitigt werden. Charakteristisch für die vorliegende Erfindung ist, daoa die Einzel-Tellerfedern oder die Tellerfederpakete durch Verbindungsringe abwechselnd an ihron äusseren und inneren Händern zu Pedersäulen gebündelt sind. Tdese Verbindungsringe binden die Tellerfedern zu einer in beiden Richtungen belastbaren Gesamtheit aneinander und gewährleisten gleichzeitig, das3 die Federsäule so aus ebenen oder leicht kegelstumpffb'rmigen Tellerfedern aufgebaut werden kann, dass sich deren progressiver Federwegbereich ausnutzen lässt,

In den Abbildungen 1 bis 11 sind einige Ausführungsbeisniele der Erfindung dargestellt. Abbildung 1 zeigt eine aus ebenen RLnzel-Tellerfedern zusammengesetzte unbelastete Federsäule im Querschnitt, Abb. 2 die gleiche Federeäule in belastetem Zustand und Abb. 3 die gleiche Säule im Draufblick. Die Abbildungen 4 bis 11 zeigen in der Hauptsache verschiedenartige Verbindungsarten als Teilnchnitte.

Charakteristisch für die Tellerfedersäule geinäs3 den Abbildungen ' 1 biö 3 ist neben der progressiven Kennlinie, da~3 sie sowohl als Druck- als auch als Zugfeder wirkt. Die die !Federsäule bildenden ebenen Tellerfedern 1 sind an ihren peripheren Rändern durch die Verbindungsringe 3, an ihren inneren Rändern durch die Verbindungsringe 2 zu einer Einheit verbunden. Der oberste (4) und der unterste (5) der inneMSint Yerbindungsringe dienen gleichzeitig zur Aufnahme der äusseren Belastung·

In Abbildung 2, welche die Pedersäule aus Abbildung 1 in zusammengepresstem Zustand zeigt, ist auch die Säulenlänge sowohl in unbetf» lastetea Zustand als auch unter Zugbelastung gestrichelt dargestellt.

ο Abbildung 4 zeigt einen Teilschnitt einer Konstruktion, bei der ^ die ebenen Tellerfedern 1 durch Stahlblech-Verbindungsringe aneinan^w dergefügt sind. Das Zusammenfügen der äusseren Verbindungsringe ? O* mit den Tellerfedern 1 kann durch Aufv/alzen eine3 otahlblechringes. % mit dem Profil 6 auf den äusseren Hand der Tellerfedern geschehen, wobei die den Zusammenhalt gebenden Flanschen 7 entstehen. Im Hinblick auf die Verminderung des durch die Fedorungsbewegung bedingten Verschleisses ist der Aucoenrand der Tellerfeder gerundet. Die gestrichelten Linien in Abbildung 4 zeigen die bei der Federungsbewegung auftretende Deformation der Tellerfeder^ Die Verbindunga-

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ringe 3, 4 und 5 für die Innenränder können nach dem gleichen Prinzip wie die peripheren Ringe angebracht v/erden. Die Ausformung der Innenränder, in diesem Falle das Abrunden, wurde hauptsächlich im Hinblick auf die Ausgleichung der Spannungsspitze am Innenrand der Tellerfeder und somit zwecks Verbesserung der dynamischen Belastbarkeit vorgenommen, obgleich natürlich auch Vcrschlei3sfaktoren die Randau3formung mit beeinflussen. Die dynamische Belastbarkeit der Tellerfeder lässt sich auch durch andere Innenrandausformung verbessern, wie z.B. durch Abschrägen oder Abschrägen kombiniert mit Abrundung.

Abbildung 5 zeigt eine ähnliche Konstruktion wie Abbildung 4, wobei jedoch nun die Federsäule aus Paketen zu je zwei Tellerfedern 8 aufgebaut ist; die Tragfähigkeit der Federsäule wird dadurch verdoppelt· Entsprechend kann die Federsäule auch aus Jederpaketen mit sehr als zwei Tellerfedern aufgebaut werden; Der unterste» die Belastung aufnehmende Verbindungaring 9 sitzt in diesem Falle peripher .

Abbildung 6 zeigt einen Teilschnitt einer aus leicht konischen Tellerfedern 10 zusammengesetzten Födersäul®. Da lichte Höhe und Materialstärke in einem passend kleinen Verhältnis zueinander stehen, hat die Kennlin .der Tellerfeder anfangs einen leicht degressiven Verlauf mit der Folge einer rückläufigen Federkraftzunahrae in einem bestimmten Belastungsbereich. Danach wird die Feder progressiv, wenn die lichte Querschnittshöhe überschritten wird und die federkraft schneller als der Pederweg . wächst.

Die gestrichelte Darstellung zeigt die Tellerfeder-Defonaation bei voller Belastung.

Abbildung 7 zeigt einen Teilschnitt durch eine aus leicht konischen Tellerfedern 11 zusammengesetzte Jtedersäuie, bei der die lichte Höhe der Tellerfeder negativ ist, d.h. die einzelnen konischen Tellerfedern wurden so in die Federoäule eingesetzt, dass die Konizität durch äussere Druckbelastung unmittelbar vergrössert wird. Auf diese Weise ergibt sich beim Zusammenpressen der Feder eine steilere progressive Kennlinie, wenngleich hier die Verteilung der Spannungen ungünstiger als in den vorangehend beschriebenen Fällen, ist.

Bei der erfindungagemäS3en Tellerfeder-Säule können die Verbindungeringe bzw. kann ein Teil dieser Ringe auch aus einem elastischen

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Material, wie z.B. Natürgummi oder synthetischem GunraL, beatchen. AbbiIdling 8 zeigt einen Teilschnitt durch eine Fedcrsäulenkonstruktion, bei der die inneren und äusseren Verbindungsringe 12 und 13 aus elastischem Werkstoff gefertig sind. In den Abbildungen 9 und 11 .ist der innere Verbindungsring 14 durch einen lietallring 15 verstärkt; die beiden Ringe sind aneinandervulkanisiert.

Abbildung 10 zeigt einen Teilschnitt durch eine Tellerfederoiiule, bei der die äusoaren Ringe 16 z.B. aus Metall, die inneren Hinge

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17 aus elastischem Werkstoff und die *e Ringe 19 und 20 z.B. aus Metall bestehen. Was die Fertigungstechnik betrifft, so kann der elastische Verbindungsring 17 z.B. an die Tellerfedern bzw. Tellerfederpakete 18 anvulkanisiert werden, woran sich dann das Aufwalzen der metallenen zuäusaerst liegenden Verbindungsringe auf die Aussenränder anschliesst. Abbildung 11 zeigt einen Teilschnitt durch eine ähnliche Federsäule, wobei sich die Säule jedoch nunmehr aus Paketen zu je drei Tellerfedern 21 zusammensetzt.

Die erfindungsgemässe Tejlerfedersäule kann auch unter Verwendung anderer als in den vorangehenden Beispielen beschriebenen oder a"us anderem Material gefertigten Yerbindung3ringe hergestellt werden, ohne dass dadurch der Bereich der Erfindung verlassen würde.

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Claims

Sie» Aus ebengn oder leicht honiochon Tellerfedorn zusammengesetzte Federsäule, bei der die Tellerfedern einzeln oder paketweise zu einer Federsäule gebündelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfedern oder Tellerfederpakete abwechselnd an ihren äusserenund ihren inneren P.ändern durch die Ζυ^·- und Druckkräfte aufnehmende Verbindungsringe (-2 und 3) gebündelt sind.
2. " BftKB- Tellerfedersäule nach Patentanspruch 1, dadurch ge kennzeichne t, dass die Tellerfedern bzw. Tellerfederpakete durch Verbdinungsringe (2 und 3) aus Blech aneinandorgekoppelt sind, deren Hander zwecks Zusammenfügens der Tellerfedern bzw. Tellerfederpakete zu einer Einheit durch Walzen oder auf sonstige Art und Weise in eine passende Form gebracht werden.
3e Sfcee Tellerfedersäule nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichne t, daöa die Tellerfedern bzw. Tellerfederpakete zu einer Pedersäule zusammengefügt sind, wobei die Verb.indungsringe (12,13) oder ein Teil dieser Verbindungsringe auo elastischem Material _f wie z.B. Gummi oder*synthetischem Gummi, herge-r stellt sind β
4. #äis* Tellerfedersäule nach den Patentansprüchen .1 und 3, d adurch gekennzeichnet^ dass die aus elastischem Werkstoff hergestellten Verbindungsringe (14) metallver3tärkt (15) sind.