DE2043181A1

DE2043181A1 - Snap disk

Info

Publication number: DE2043181A1
Application number: DE19702043181
Authority: DE
Inventors: Anton J Mansfield Ohio Gerich (V St A)
Original assignee: Therm O Disc Inc
Current assignee: Therm O Disc Inc
Priority date: 1969-09-22
Filing date: 1970-09-01
Publication date: 1971-04-01
Also published as: GB1308230A; NL7012673A; FR2068746A1; FR2068746B1; AU1868970A; DE2043181B2; CA923094A

Description

Anmelder: Therm-0-Disc, Incorporated, P.O. Box 1538, Mansfield, Ohio, USA Applicant: Therm-0-Disc, Incorporated, PO Box 1538, Mansfield , Ohio, USA

S chnapps ehe ibeS chnapps ehe ibe

Die Erfindung betrifft eine Schnappscheibe, insbesondere eine bimetallische Schnappscheibe, sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zu ihrer Herstellung.The invention relates to a snap disk, in particular a bimetallic snap disk, as well as a method and a device for their manufacture.

Bekannte Schnappscheiben sind mit radial verlaufenden Wellungen versehen, die sich von dem Umfang der Scheibe zu einer Öffnung im Zentrum der Scheibe erstrecken (vergl. US-Patentschrift 1 895 591). Wegen dieser gewellten Ausbildung ist eine beträchtliche Materialmenge der Scheibe vorhanden und eine beträchtliche Bewegung zwischen den beiden stabilen Lagen.Known snap disks are with radially extending corrugations which extend from the periphery of the disc to an opening in the center of the disc (see U.S. Pat 1 895 591). Because of this corrugated configuration, there is a considerable amount of material in the disc, and a considerable amount Movement between the two stable positions.

Andere Schnappscheiben, die aus Bimetall oder aus einem einzigen Metall bestehen, werden durch Dehnung des zentralen Teils einer ebenen Metallscheibe hergestellt, um eine schalenförmige Scheibe herzustellen, welche etwa eine kugelförmige Gestalt hat. Derartige Scheiben werden gewöhnlich so hergestellt, daß die Scheibe in einer Matrize entlang ihrem Umfang aufgelegt wird, wobei eine Matrize mit einem sphärischen Ende gegen das Zentrum der Scheibe gedrückt wird, um das Metall zu dehnen und die schalenförmige Gestalt herzustellen (vergl. US-Patentschriften 2 717 936 und 2 954 447). Die Schnappbewegung derartiger nicht gewellter Scheiben ist jedoch nicht so groß wie diejenige bekannter gewell- Other snap disks, made of bimetal or a single metal, are made by stretching the central portion of a flat metal disk to produce a bowl-shaped disk which is approximately spherical in shape. Such disks are usually manufactured in such a way that the disk is placed in a die along its circumference, a die with a spherical end being pressed against the center of the disk in order to expand the metal and produce the bowl-shaped shape (see US Pat 2 717 936 and 2 954 447) . However, the snap movement of such non-corrugated disks is not as great as that of known corrugated

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ter Scheiben. Derartige Scheiben arbeiten jedoch genauer.ter discs. Such disks, however, work more accurately.

Schnappscheiben werden oft aus einem nicht metallischen Material hergestellt. Derartige Scheiben finden in pneumatisch oder hydraulisch betätigten Schalteinrichtungen und anderen Mechanis:-,_; men Verwendung, in denen eine Schnappwirkung erforderlich ist· Wenn zur Herstellung der Scheibe ein Bimetall Verwendung findet, spricht diese auf Temperaturänderungeη an, wobei die seitliche Kraft zum Umschnappen der Scheibe zumindest teilweise durch die unterschiedliche Ausdehnung der beiden Metalle bewirkt wird. Bimetallische Schnappscheiben finden häufig in Thermostaten Verwendung, um eine Schnappwirkung in Abhängigkeit von Temperatüränderungen zu bewirken. Die Erfindung ist insbesondere auf bimetallische Schnappscheiben anwendbar, obwohl sie auch für Schnappscheiben aus einem Metall verwendbar ist.Dome disks are often made from a non-metallic material. Such discs are in pneumatically or hydraulically operated switching devices and other Mechanical-: _-; Men use in which a snap action is required · If a bimetal is used to manufacture the disc, this responds to temperature changes, whereby the lateral force for snapping the disc is at least partially caused by the different expansion of the two metals. Bimetallic snap disks are often used in thermostats to produce a snap action depending on temperature changes. The invention is particularly applicable to bimetallic domes, although it is also applicable to metal domes.

Eine bimetallische Schnappscheibe hat zwei stabile Lagen. Wenn die Temperatur der Scheibe unter einer vorherbestimmten Temperatur liegt, die durch die Herstellung der Scheibe bestimmt ist, befindet sie sich in einer der beiden stabilen Lagen. Wenn die Temperatur der Scheibe auf eine zweite vorherbestimmte Temperatur erhöht wird, schnappt die Scheibe in die zweite stabile Lage und bleibt in dieser, solange die Temperatur der Scheibe oberhalb der zweiten Temperatur bleibt. Wenn die Temperatur der Scheibe dann auf die erste vorherbestimmte Temperatur erniedrigt wird, schnappt sie in ihre erste stabile Lage zurück.A bimetallic snap disk has two stable layers. if the temperature of the disc below a predetermined temperature which is determined by the manufacture of the disc, it is in one of the two stable positions. When the temperature the disk is raised to a second predetermined temperature, the disk snaps into the second stable position and remains in this as long as the temperature of the pane remains above the second temperature. If the temperature of the disc then up the first predetermined temperature is lowered, it snaps back to its first stable position.

Der Unterschied zwischen diesen beiden Temperaturen ist die Temperaturdifferenz der Scheibe. Im allgemeinen ist es schwierig, schalenförmige bimetallische Schnappscheiben herzustellen, die bei hohen oder niedrigen Temperaturen arbeiten, ohne daß diese Temperaturdifferenz verhältnismäßig groß ist. Dies ist der Fall, weil die Tiefe bei einem gegebenen Scheibenmaterial bei einer typischen Scheibe erhöht werden muß, um eine ausreichende Festigkeit oder Steifheit zu gewährleisten, welche den hohen, durch Temperaturänderungen bedingten Kräften bei hohen oder niedrigen Temperaturen widersteht. Die Tiefe hat jedoch auch einen Einfluß auf den Untere schied der seitlichen Kräfte, die zur Rückführung der Scheibe in ihre Ausgangslage erforderlich sind, weshalb große Tiefen verhältnismäßig große Temperaturdifferenzen bedingen. The difference between these two temperatures is the temperature difference of the disc. In general , it is difficult to manufacture cup-shaped bimetallic snap disks which operate at high or low temperatures without this temperature difference being relatively large. This is because, for a given disk material, the depth of a typical disk must be increased to provide sufficient strength or stiffness to withstand the high forces caused by temperature changes at high or low temperatures. However, the depth also has an influence on the lower difference in the lateral forces that are required to return the disc to its original position, which is why great depths cause relatively large temperature differences.

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ORDINAL INSPECTEDORDINAL INSPECTED

-3- . 2U43181-3-. 2U43181

Es wurden zahlreiche Vorschläge gemacht, um diese Schwierigkeit zu überwinden und um die Herstellung von Scheiben sehr hoher oder niedriger Temperaturen zu ermöglibhen, die eine verhältnismäßig geringe Temperaturdifferenz haben. Ein Vorschlag besteht darin, ein dickeres Metall zu verwenden, so daß die Scheibe eine ausreichende Steifheit hat, um der thermisch verursachten Kraft zu widerstehen, ohne daß eine große Tiefe erforderlich ist. Ein anderer Vorschlag besteht darin, ein Bimetall zu verwenden, das weniger aktiv ist (das also eine kleinere Differenz der thermischen Ausdehnungskoeffizienten der beiden Metalle hat), so daß die thermisch verursachten Kräfte bei einer hohen oder niedrigen 'Temperatur nicht so groß sind.Numerous proposals have been made to overcome this difficulty and to produce very high-quality disks or lower temperatures to enable a proportionate have a small temperature difference. One suggestion is to use a thicker metal so that the disc has a has sufficient stiffness to withstand the thermally induced force without requiring great depth. A Another suggestion is to use a bimetal that is less active (i.e. that has a smaller difference in thermal Has expansion coefficients of the two metals), so that the thermally caused forces at a high or low 'Temperature are not that great.

Die Verwendung einer dickeren Metallscheibe ist aus mehreren Gründen nicht wünschenswert, weil dadurch die Materialkosten für die Herstellung der Scheibe und die Wahrscheinlichkeit von Ermüdungserscheinungen erhöht wird, wenn die Scheibe wiederholt umschnappt. Bei der Verwendung eines weniger aktiven bimetallischen Materials ergibt sich dagegen die Schwierigkeit, daß die Herstellung der Scheibe sehr kritisch ist, weil die thermisch induzierten Kräfte zur Betätigung der Scheiben klein sind und sehr kleine Unterschiede der Scheibenform die Betriebseigenschaften der Scheibe beträchtlich ändern.The use of a thicker metal washer is undesirable for several reasons, as it increases the cost of materials the manufacture of the disc and the likelihood of fatigue is increased if the disc repeatedly snaps over. When using a less active bimetallic Materials, however, the problem arises that the manufacture of the disk is very critical because the thermally induced Forces to actuate the disks are small and very small differences in disk shape affect the operating characteristics of the disk Change disk considerably.

Beide Vorschläge verringern in einem gewissen Ausmaß die Schwierigkeit der Herstellung von Scheiben für hohe oder niedrige Temperaturen bei einer hohen niedrigen Temperaturdifferenz. Selbst wenn jedoch einer oder mehrere dieser Vorschläge Verwendung finden, ist es fast unmöglich, derartige Bimetallscheiben gewerblich herzustellen, wenn diese bei hohen oder niedrigen Temperaturen mit geringen Temperaturdifferenzen arbeiten sollen. Selbst wenn bisher einer oder mehrere dieser Vorschläge angewandt wurden, hat beispielsweise eine bimetallische Schnappscheibe, welche bei einer Temperatur von etwa 183°C schnappt, eine Temperaturdifferenz von etwa 67°C. Deshalb schnappt sie bei einer Temperatur von etwa 110 C zurück.Both of these proposals alleviate the difficulty to some extent the production of discs for high or low temperatures with a high low temperature difference. Self however, if one or more of these proposals are used, it is almost impossible to make such bimetallic disks commercially produce if they are to work at high or low temperatures with small temperature differences. Even if so far one or more of these proposals have been applied, for example, a bimetallic snap disk, which at a Temperature of about 183 ° C snaps, a temperature difference of about 67 ° C. That's why it snaps at a temperature of around 110 C. return.

Eine bimetallische Schnappscheibe gemäß der Erfindung kann dagegen so hergestellt werden, daß sie bei verhältnismäßig hohen Tem-A bimetallic snap disk according to the invention can, however are manufactured in such a way that they can be used at relatively high temperatures

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peraturen mit einer verhältnismäßig niedrigen Temperaturdifferenz arbeitet, ohne daß spezielle Materialien oder Materialien mit einer speziellen Dicke erforderlich sind. Beispielsweise wurden Schnappscheiben gemäß der Erfindung aus üblichem Bimetall mit einer Arbeitstemperatur oberhalb 171°C und einer Temperaturdifferenz von weniger als 5,5 C hergestellt. Eine derartige Scheibe schnappte in der einen Richtung bei einer Temperatur von 175°C in der einen Richtung und zurück in ihre Ausgangslage bei einer Temperatur vontemperatures with a relatively low temperature difference operates without the need for special materials or materials with a special thickness. For example, snap disks were used according to the invention made of conventional bimetal with a working temperature above 171 ° C and a temperature difference of produced less than 5.5 C. Such a disk snapped in one direction at a temperature of 175 ° C in one Direction and back to their original position at a temperature of

Eine Schnappscheibe ist gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß die Steifheit ohne eine zu große Tiefe erzielt wird. Diese Steifheit wird bei den dargestellten Ausführungsbeispielen dadurch erreicht, daß flache, finnenförmige (muschelartige) Wölbungen ausgebildet werden, die sich vom Zentrum der Scheibe zu dem Umfang in Abständen voneinander erstrecken. Diese sich radial erstreckenden Wölbungen ergeben eine Steifheit ohne eine zu große Tiefe. Eine derartige Scheibe hat deshalb eine verhältnismäßig geringe Tiefe und deshalb auch eine verhältnismäßig geringe Temperaturdifferenz, obwohl sie eine ausreichende Steifheit hat, um verhältnismäßig hohen thermisch induzierten Kräften widerstehen zu können. Eine aus einem einzigen Metall bestehende Scheibe gemäß der Erfindung ist auch vorteilhaft, weil eine derartige Scheibe gegenüber verhältnismäßig großen seitlichen Kräften formbeständig ist, bevor sie umschnappt, ohne daß dabei eine große Differenz der seitlichen Kraft erforderlich ist, bevor sie in ihre Ausgangslage zurückschnappt. A snap disk is designed according to the invention so that the rigidity is achieved without too great a depth. That stiffness is achieved in the illustrated embodiments, that flat, fin-shaped (shell-like) bulges are formed extending from the center of the disc to the periphery at a distance from one another. These radially extending Bulges give rigidity without too great a depth. Such a disk therefore has a relatively small one Deep and therefore also a relatively small temperature difference, although it has sufficient rigidity to be relatively to be able to withstand high thermally induced forces. A disc made of a single metal according to FIG The invention is also advantageous because such a disk is dimensionally stable against relatively large lateral forces, before it snaps over without a large difference in the lateral force being required before it snaps back into its starting position.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Schnappscheibe der eingangs genannten Art so auszubilden, daß deren Tiefe bei ausreichender Steifheit möglichst gering ist, so daß insbesondere eine bimetallische Schnappscheibe bei hohen oder auch niedrigen Temperaturen mit einer sehr kleinen Temperaturdifferenz arbeiten kann.It is therefore the object of the invention to design a snap disk of the type mentioned in such a way that its depth is sufficient Stiffness is as low as possible, so that in particular a bimetallic snap disk at high or low Temperatures can work with a very small temperature difference.

Diese Aufgabe wird bei einer Schnappscheibe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Scheibe durch sich in radialer Richtung erstreckende Auswölbungen versteift ist.This object is achieved according to the invention with a snap disk solved in that the disc is stiffened by bulges extending in the radial direction.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail using the exemplary embodiments shown in the drawing. Show it:

1 0 9 8 U / U 6 71 0 9 8 U / U 6 7

2CM31812CM3181

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Schnappscheibe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;Fig. 1 is a perspective view of a snap disk according to a first embodiment of the invention;

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1;Fig. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht einer Formmatrize zur Herstellung einer Scheibe gemäß Fig. 1;3 shows a partially sectioned view of a molding die for producing a disk according to FIG. 1;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der Formmatrizen in Fig. 3;Fig. 4 is a perspective view of the molding dies in Fig. 3;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Schnappscheibe gemäß der Erfindung, wobei die Auswölbungen einen wellenförmigen Scheibenumfang bilden?Fig. 5 is a perspective view of a second embodiment of a snap disk according to the invention, wherein the Bulges form a wavy disc circumference?

Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie 6-6 in Fig. 5;Figure 6 is a cross-sectional view taken along line 6-6 in Figure 5;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer Formmatrize, die zur Herstellung einer Scheibe gemäß Fig. 5 Verwendung findet?FIG. 7 shows a perspective view of a molding die which is used for producing a disk according to FIG. 5?

Fig. 8 einen Querschnitt durch eine bekannte Schnappscheibe in den beiden stabilen Lagen; und8 shows a cross section through a known snap disk in the two stable positions; and

Fig. 9 eine graphische Darstellung der Ausbiegung in Abhängigkeit von der Temperatur.9 shows a graphical representation of the deflection as a function of the temperature.

Die in Fig. 8 dargestellte bekannte Schnappscheibe, die aus einem Metall oder aus einem Bimetall bestehen kann, besitzt die in ausgezogenen Linien dargestellte Gestalt. Eine derartige Scheibe ist kreisförmig und hat in gewissen Fällen eine kleine zentrale Öffnung. Scheiben dieser Art werden aus einer ebenen kreisförmigen Scheibe verformt, um das Material der Scheibe zu dehnen und die konkave Gestalt herzustellen, die in Fig. 8 in ausgezogenen Linien dargestellt ist.The known snap disk shown in Fig. 8, which can consist of a metal or a bimetal, has the Figure shown in solid lines. Such a disc is circular and in certain cases has a small central one Opening. Discs of this type are deformed from a flat circular disc to stretch the material of the disc and to produce the concave shape shown in solid lines in FIG.

Wenn die Scheibe aus Bimetall besteht und bei einer Temperatur oberhalb der Raumtemperatur arbeiten soll, wird die Scheibe von der Seite 11 her verformt, an der das Material mit dem höheren Ausdehnungskoeffizienten vorhanden ist. Die Eindringtiefe des Stempels bestimmt bei der Herstellung die obere Temperaturgrenze der Arbeitsweise der Scheibe.If the disc is made of bimetal and is to operate at a temperature above room temperature, the disc is made of deformed on the side 11, on which the material with the higher coefficient of expansion is present. The depth of penetration of the The stamp determines the upper temperature limit for the functioning of the disc during manufacture.

Die Scheibe 10 ist in einer ihrer stabilen Lagen in ausgezogenen Linien dargestellt. Wenn diese Scheibe aus Bimetall besteht und bei einer Temperatur oberhalb der Raumtemperatur arbeiten soll,The disk 10 is shown in solid lines in one of its stable positions . If this disc is made of bimetal and is to work at a temperature above room temperature,

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ist das Metall mit dem größeren Ausdehnungskoeffizienten auf der Seite 11 und das Metall mit dem niedrigeren Ausdehnungskoeffizienten auf der Seite 12 vorgesehen. Wenn die Temperatur der Scheibe bis in der Nähe der oberen Arbeitstemperatur erhöht wird, bewegt sich die Scheibe aus der in gestrichelten Linien dargestellten oberen Lage in die mit ausgezogenen Linien dargestellte Lage mit einer verhältnismäßig geringen Geschwindigkeit. Die in ausgezogenen Linien dargestellte Lage wird als die erste atabile Lage bezeichnet. Sobald die Scheibentemperatur die obere Grenztemperatur erreicht, schnappt die Scheibe in die mit gestrichelten Linien dargestellte untere Lage um. Wenn die Scheibentemperatur weiter erhöht wird, wölbt sich die Scheibe noch weiter nach unten aus.is the metal with the larger expansion coefficient on side 11 and the metal with the lower expansion coefficient provided on page 12. If the temperature of the disc is increased to near the upper working temperature, the disk moves from the upper position shown in dashed lines to the one shown with solid lines Location at a relatively slow speed. In the The position shown in solid lines is referred to as the first unstable position. As soon as the pane temperature reaches the upper limit temperature reached, the disc snaps into the lower position shown with dashed lines. When the pane temperature is increased further, the disk bulges even further downwards.

Wenn die Temperatur der Scheibe verringert ist und wenn die Temperatur ihren unteren vorherbestimmten Grenzwert erreicht, bewegt sich die Scheibe in ihre zweite stabile Lage, die in gestrichelten Linien dargestellt ist. Wenn die Temperatur unter die vorherbestimmte untere Temperaturgrenze verringert wird, schnappt die Scheibe in die obere Lage zurück. Wenn die Temperatur weiter erniedrigt wird, bewegt sich die Scheibe über die gestrichelt dar gestellte obere Lage hinaus. Der Einfachheit halber soll gesagt werden, daß die beiden stabilen Lagen die angrenzenden Lagen umfassen, welche durch die Scheibe entsprechend weiteren Temperatur änderungen allmählich eingenommen werden. Jedoch ist die diskutier te Tiefe die Tiefe zu der inneren konkaven Oberfläche der Scheibe in einer der stabilen Lagen der Scheibe, bevor diese in die an dere stabile Lage umschnappt. Deshalb ist die Tiefe h die Tiefe der Scheibe, wenn die Scheibe sich in der ersten stabilen Lage befindet, bevor sie in die zweite stabile Lage umschnappt. Die Tiefe h¹ ist die Tiefe der Scheibe zu der konkaven Innenfläche, wenn die Scheibe sich in der zweiten stabilen Lage befindet, be-When the temperature of the disc is reduced and when the temperature reaches its lower predetermined limit, the disc moves to its second stable position, shown in dashed lines. When the temperature is reduced below the predetermined lower temperature limit, the disc snaps back into the upper position. If the temperature is lowered further, the disc moves beyond the upper layer posed by dashed lines. For the sake of simplicity , it should be said that the two stable layers encompass the adjacent layers , which are gradually assumed by the pane in accordance with further temperature changes. However , the depth discussed is the depth to the inner concave surface of the disc in one of the stable positions of the disc before it snaps into the other stable position. Therefore, the depth h is the depth of the disk when the disk is in the first stable position before it snaps into the second stable position. The depth h ¹ is the depth of the disc to the concave inner surface when the disc is in the second stable position, loading

-* vor sie in ihre erste stabile Lage umschnappt. Die Tiefe h ist- * before it snaps into its first stable position. The depth is h

to praktisch gleich der Tiefe h¹.to practically equal to the depth h ¹ .

-*· Die Temperatur, bei welcher die Scheibe von der ersten in die -^ zweite stabile Lage umschnappt, ist weitgehend durch die Tiefe h ^t und h¹ bestimmt. Die thermisch induzierte Kraft F, durch welche ^OT die Scheibe in die zweite stabile Lage deformiert wird, ist eine Funktion der Temperatur und wird durch die unterschiedliche Ausdehnung des Materials der Seite 11 bzw. der Seite 12 bewirkt.The temperature at which the disc snaps from the first to the second stable position is largely determined by the depth h ^ t and h ¹ . The thermally induced force F, by which ^OT the pane is deformed into the second stable position, is a function of the temperature and is brought about by the different expansion of the material of the side 11 and the side 12.

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Bei höheren Temperaturen ist die Kraft F größer und die Tiefe muß größer sein, um dieser Kraft zu widerstehen und eine frühzeitige Schnappwirkung zu verhindern. Nach dem Einschnappen der Scheibe in die zweite stabile Lage hat die Scheibe eine Tiefe h¹. Wenn die Temperatur der Scheibe abfällt, nimmt die Kraft F ab, welche die Scheibe in der zweiten stabilen Lage hält. Wenn die Tiefe h¹ klein ist, kann die Scheibe in die erste stabile Lage zurückschnappen, obwohl immer noch eine nach unten gerichtete Kraft F vorhanden ist. Eine derartige Scheibe kann eine verhältnismäßig geringe Temperaturdifferenz haben. Wenn jedoch die Scheibe eine große Tiefe h hat, hat sie eine entsprechend große Tiefe h'. Deshalb neigt eine derartige Scheibe dazu, in der zweiten stabilen Lage zu bleiben und kann in dieser zweiten stabilen Lage bleiben, bis die Temperatur auf einen ausreichend niedrigen Wert fällt, welche die Richtung der thermisch induzierten Kraft umkehrt, wie durch die Kraft F¹ dargestellt ist, bevor die Scheibe in ihre erste stabile Lage zurückschnappt. Da die Höhe h normalerweise verhältnismäßig groß ist, wenn die Scheibe bei hohen Temperaturen arbeiten soll, und weil die Tiefe h¹ nahezu gleich der Tiefe h ist, haben Scheiben für hohe Temperaturen gewöhnlich eine sehr große Temperaturdifferenz.At higher temperatures the force F is greater and the depth must be greater in order to withstand this force and to prevent a premature snap action. After the pane has snapped into the second stable position, the pane has a depth h ¹ . When the temperature of the disk falls, the force F, which holds the disk in the second stable position, decreases. If the depth h ^{1 is} small, the disk can snap back into the first stable position, although a downward force F is still present. Such a disk can have a relatively small temperature difference. However, if the disk has a large depth h, it has a correspondingly large depth h '. Therefore, such a disk tends to remain in the second stable position and can remain in this second stable position until the temperature falls to a sufficiently low value which reverses the direction of the thermally induced force, as represented by the force F ¹ before the disc snaps back into its first stable position. Since the height h is normally relatively large if the disk is to operate at high temperatures, and because the depth h ^{1 is} almost equal to the depth h, disks for high temperatures usually have a very large temperature difference.

Die gestrichelte Kurve in Fig. 9 zeigt eine typische Verformungskurve einer bekannten Scheibe der in Fig. 8 dargestellten Lage. In dieser Kurve ist auf der Ordinate die Verformung und auf der Abszisse die Kraft (oder Temperatur) aufgetragen. Wenn die Scheibe aus Bimetall besteht, wird die Kraft thermisch erzeugt, so daß auf der Ordinate auch die Temperatur aufgetragen sein kann, weil die thermisch induzierte Kraft, welche das Umschnappen bewirkt, eine Funktion der Temperatur ist.The dashed curve in Fig. 9 shows a typical deformation curve a known disk in the position shown in FIG. In this curve, the deformation is on the ordinate and on the force (or temperature) is plotted on the abscissa. If the disc is made of bimetal, the force is generated thermally, so that the temperature can also be plotted on the ordinate, because the thermally induced force that causes the snap is a function of temperature.

Wenn die Scheibe aus Bimetall besteht, wird bei einem Anstieg der Scheibentemperatur von der Raumtemperatur auf die obere Temperaturgrenze eine Deformation der Scheibe bis zum Punkt 13 bewirkt. Die Scheibe bewegt sich allmählich in eine Lage A, welche der Stelle 13 entspricht, und kennzeichnet die erste stabile Lage unmittelbar vor dem Umschnappen. Bei einer Erhöhung der Temperatur schnappt die Scheibe in die Lage 15. Wenn die Temperatur der Scheibe weiter erhöht wird, bewegt sie sich entlang der KurveIf the disc is made of bimetal, the temperature of the disc increases from room temperature to the upper temperature limit causes the disc to deform up to point 13. The disc gradually moves to a position A, which corresponds to the point 13, and indicates the first stable position immediately before the snap. With an increase in temperature snaps the disk into position 15. As the temperature of the disk is increased further, it moves along the curve

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in die Lage 14. Wenn jedoch die Scheibentemperatur dann erniedrigt wird, bewegt sich die Scheibe allmählich in die zweite stabile Lage 15, welche durch die Verformungsiage B gekennzeichnet ist. Bei Erniedrigung der Temperatur schnappt dann die Scheibe in die Lage 16.in position 14. However, if the pane temperature then lowers is, the disk gradually moves into the second stable position 15, which is characterized by the deformation position B. When the temperature drops, the pane snaps into position 16.

Die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur an der Stelle 13 und der Temperatur an der Stelle 15 kennzeichnet die Temperaturdifferenz Δτ der Scheibe. Allgemein gesprochen wird bei einer Erhöhung der Tiefe die Temperaturdifferenz Δτ zwischen den Stellen 13 und 15 drastisch erhöht- Die ausgezogene Kurve in Fig. 9 zeigt die Arbeitsweise einer typischen Scheibe gemäß der Erfindung. Diese Kurve soll später näher erläutert werden.The temperature difference between the temperature at point 13 and the temperature at point 15 characterizes the temperature difference Δτ of the disc. Generally speaking, as the depth increases, the temperature difference Δτ between the locations becomes 13 and 15 increased dramatically. The solid curve in Fig. 9 shows the operation of a typical disc according to the invention. This curve will be explained in more detail later.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form einer Scheibe 20, die mit sich verjüngenden Wölbungen 21 ausgebildet ist, die sich vor dem Umfang 22 der Scheibe zu deren Zentrum 23 erstrecken. Die Scheibe 20 hat acht Wölbungen 21, die symmetrisch entlang dem Umfang der Scheibe angeordnet sind. Diese Wölbungen 21 erstrecken sich nach innen bis zu dem Zentrum, aber enden an Stellen 24 in einem Abstand von dem Zentrum 23 der Scheibe. Die Wölbungen 21 in der Scheibe 20 sind keilförmig und verjüngen sich von einer maximalen Breite w an dem Umfang 22 bis zu einem Konvergenzpunkt 24. Die Höhe χ der Wölbungen 21 ist am Umfang 22 maximal und an der Stelle 24 praktisch gleich Null. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Breite w der Wölbungen 21 so angeordnet, daß die Wölbungen 21 voneinander durch Zwischenabschnitte 26 getrennt sind, wie aus der Figur ersichtlich ist. Da die Scheibe 20 acht Wölbungen 21 hat, beträgt die Breite w weniger als 1/8 des Umfangs der Scheibe.FIGS. 1 to 4 show an exemplary embodiment of the invention in the form of a disk 20 which has tapered bulges 21 which extend in front of the circumference 22 of the disk to the center 23 thereof. The disc 20 has eight bulges 21 that are arranged symmetrically along the circumference of the disc. These bulges 21 extend inward to the center, however terminate at locations 24 at a distance from the center 23 of the disk. The bulges 21 in the disk 20 are wedge-shaped and taper from a maximum width w on the circumference 22 to a point of convergence 24. The height χ of the bulges 21 is on the circumference 22 maximum and at point 24 practically zero. In this embodiment, the width w of the bulges 21 is so arranged that the bulges 21 are separated from one another by intermediate sections 26, as can be seen from the figure. There the disk 20 has eight bulges 21, the width w is less than 1/8 of the circumference of the disk.

Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist die Scheibe 20 nach oben entsprechend einer Tiefe a von einer Bezugsebene 27 gewölbt. Die Tiefe h ist aus Gründen der Deutlichkeit der Darstellung übertrieben dargestellt. Es ist jedoch zu beachten, daß die Höhe χ der Wölbungen 21 geringer als die Tiefe h ist, so daß selbst das Material entlang den Rücken 28 nach oben zu dem Zentrum 23 der Scheibe gewölbt ist. In den meisten Fällen sind die Rücken 28 schärfer umgebogen als die Wurzeln 29, wo die Wölbungen in die Zwischenbereiche 26 übergehen. Die Rücken 28 und die Wurzeln 29 As can best be seen from FIG. 2, the disk 20 is curved upwards from a reference plane 27 corresponding to a depth a. The depth h is shown exaggerated for the sake of clarity of the illustration. It should be noted, however, that the height χ of the bulges 21 is less than the depth h, so that even the material along the ridge 28 is curved upwards to the center 23 of the disc. In most cases, the ridges 28 are bent more sharply than the roots 29, where the bulges merge into the intermediate regions 26. The backs 28 and the roots 29

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-9- · 2ÜA3181-9- 2ÜA3181

sollten nicht so scharf sein, daß sie Spannungskonzentrationen bewirken, die Ermüdungserscheinungen oder ein sonstiges Fehlverhalten der Scheibe bedingen könnten.should not be so sharp that they cause stress concentrations, symptoms of fatigue or other malfunctions the disc.

Wenn die Scheibe von ihrer ersten stabilen Lage, die in Fig. in ausgezogenen Linien dargestellt ist, in ihre .zweite stabile Lage umschnappt, die in Fig. 2 in gestrichelten Linien dargestellt ist, bewirken die keilförmigen Wölbungen 21 eine Steifheit, die einer derartigen Bewegung entgegenwirkt. Nach dem Umschnappen in die zweite stabile Lage hat die Scheibe eine Tiefe h¹, die praktisch gleich der Tiefe h ist, die aber etwas kleiner sein kann, weil die Wölbungen 21 eine weiterhin wirksame Kraft bedingen, welche die Scheibe in ihre erste stabile Lage zurückdrückt.When the disk snaps from its first stable position, which is shown in solid lines in FIG. 2, into its second stable position, which is shown in broken lines in FIG counteracts. After snapping over into the second stable position, the disk has a depth h ¹ which is practically equal to the depth h, but which can be somewhat smaller because the bulges 21 still require an effective force which pushes the disk back into its first stable position .

Da die Scheibe versucht, in der ersten stabilen Lage zu bleiben, wenn seitliche Kräfte nicht ausgeübt werden, ist eine Kraft F erforderlich, um die Scheibe in ihre zweite stabile Lage zu bewegen. Sobald sie sich in die untere stabile Lage bewegt, bleibt sie in dieser Lage, wenn die Kraft F abnimmt. Da jedoch die Tiefe h¹ klein ist, versucht sie in die erste stabile Lage zurückzuschnappen, wenn die darauf ausgeübte Kraft immer noch nach unten gerichtet ist, welche Kraft einen kleineren Wert F¹ hat. Die Differenz des absoluten Betrags der Kräfte F und F' bestimmt die Temperaturdifferenz der Arbeitsweise, wenn die Schnappscheibe aus Bimetall gebildet ist, oder die Kraftdifferenz, wenn die Schnappscheibe aus einem Metall besteht.Since the disk tries to remain in the first stable position when lateral forces are not exerted, a force F is required to move the disk into its second stable position. As soon as it moves into the lower stable position, it remains in this position when the force F decreases. However, since the depth h ^{1 is} small, it tries to snap back into the first stable position if the force exerted on it is still directed downwards, which force has a smaller value F ¹ . The difference in the absolute amount of the forces F and F 'determines the temperature difference of the mode of operation if the snap disk is made of bimetal, or the force difference if the snap disk is made of a metal.

Wenn die Scheibe bei hoher Temperatur Verwendung finden soll, ist die Unterseite 31 der Scheibe die Seite mit dem hohen Ausdehnungskoeffizienten des Bimetalls, während die Oberseite 32 die Seite mit dem niedrigeren Ausdehnungskoeffizienten ist. Wenn die Temperatur der Scheibe ansteigt, steigt der Wert der thermisch induzierten Kraft in der Abwärtsrichtung an, bis eine Kraft mit dem Betrag F erreicht wird. Dann schnappt die Scheibe in die untere stabile Lage und bleibt in dieser Lage, solange die Kraft einen Wert hat, der größer als die Kraft F¹ ist. Da die thermisch induzierte Kraft in diesem Fall von der Temperatur abhängt, und weil der absolute Wert der Kraft F¹ fast so groß wie der absolute Wert der Kraft F ist, versucht die Scheibe in ihre Ausgangslage zurückzuachnappen, wenn die Scheibentemperatur nur verhältnismäßig we- When the disc is to be used at high temperature, the underside 31 of the disc is the side with the high coefficient of expansion of the bimetal, while the top side 32 is the side with the lower coefficient of expansion. As the temperature of the disk increases, the value of the thermally induced force in the downward direction increases until a force of magnitude F is reached. Then the disk snaps into the lower stable position and remains in this position as long as the force has a value that is greater than the force F ¹ . Since the thermally induced force depends on the temperature in this case, and because the absolute value of the force F ^{1 is} almost as large as the absolute value of the force F, the pane tries to snap back into its original position if the pane temperature is only relatively low.

1098U/U671098U / U67

-ίο- 2ÜA3 1 8 1-ίο- 2ÜA3 1 8 1

ηίj verringert wird. Wenn eine geringe Temperaturdifferenz der Arbeitsweise erwünscht ist, werden kleine Tiefen h und h¹ vorgesehen, und die grundsätzliche Struktur für den Widerstand gegen ein Umschnappen ist durch die Steifheit der Wölbungen 21 gegeben. In den meisten Fällen hat die Scheibe eine verhältnismäßig geringe Temperaturdifferenz, wenn die Tiefen h und h¹ kleiner als etwa 1% des Durchmessers der Scheibe sind. Beispielsweise hat also eine Scheibe von 25 mm Durchmesser eine Tiefe von 0,25 mm. Wenn eine erhöhte Steifheit für eine Arbeitsweise bei höheren Temperaturen erwünscht ist, kann die Höhe χ der Wölbungen erhöht werden, die Länge der Wölbungen kann erhöht werden, so daß sie sich näher zu dem Zentrum 23 erstrecken, oder die Scheibe kann mit einer größeren Anzahl von Wölbungen versehen werden. In dieser Weise kann die Steifheit der Scheibe erhöht werden, ohne die Tiefe zu vergrößern. Deshalb ist es möglich, Scheiben für eine Arbeitsweise bei höherer Temperatur herzustellen, ohne daß die Tiefe vergrößert werden muß und ohne daß eine Scheibe ausgewählt werden muß, die mit einer großen Temperaturdifferenz arbeitet. In einigen Fällen kann die Scheibe so ausgebildet werden, daß einige der Wölbungen sich bis zum Zentrum erstrecken und dort an gegenüberliegende Wölbungen angrenzen.ηίj is reduced. If a small temperature difference of the mode of operation is desired, small depths h and h ^{1 are} provided, and the basic structure for the resistance against snapping over is given by the rigidity of the bulges 21. In most cases the disc has a relatively small temperature difference when the depths h and h ^{1 are} less than about 1% of the diameter of the disc. For example, a disk with a diameter of 25 mm has a depth of 0.25 mm. If increased stiffness is desired for operation at higher temperatures, the height χ of the bulges can be increased, the length of the bulges can be increased so that they extend closer to the center 23, or the disc can be made with a greater number of Arches are provided. In this way, the stiffness of the disc can be increased without increasing the depth. It is therefore possible to manufacture disks for higher temperature operation without having to increase the depth and without having to select a disk which operates with a large temperature difference. In some cases, the disk can be designed so that some of the bulges extend to the center and there are adjacent to opposite bulges.

Wenn die Scheibe für eine Arbeitsweise bei einer niedrigen Temperatur bestimmt ist, wird sie so ausgebildet, daß die Seite mit dem größeren Ausdehnungskoeffizienten auf der Seite 32 liegt und die Seite mit dem niedrigen Ausdehnungskoeffizienten auf der Seite 31. Die Arbeitsweise entspricht jedoch der oben beschriebenen. Wenn die Scheibe nicht auf Temperaturänderungen ansprechen soll und aus einem einzigen metallischen Material besteht, können die Kräfte F und F¹ auf die Scheibe in irgendeiner gewünschten Weise ausgeübt werden, beispielsweise durch einen hydraulischen Druck oder durch ein Gestänge. Das Umschnappen zwischen den beiden stabilen Lagen tritt jedoch mit verhältnismäßig kleinen Änderungen der Größe der Kraft auf, so daß die Scheibe innerhalb geringer Differenzbeträge betätigbar ist. If the disk is designed for an operation at a low temperature, it is formed so that the side is located with the larger coefficient of expansion on the side 32 and, however, the side with the low coefficient of expansion on the side 31. The operation is similar to that described above. If the disk is not to respond to temperature changes and consists of a single metallic material, the forces F and F ¹ can be exerted on the disk in any desired manner, for example by hydraulic pressure or by a linkage. The snapping between the two stable layers occurs, however, with relatively small changes in the magnitude of the force, so that the disk can be actuated within small differences.

Fig. 3 und 4 zeigen Werkzeuge zur Herstellung der Scheibe in den Fig. 1 und 2. Dieses Werkzeug umfaßt einen Stempel 36 und eine Matrize 37. Die Stirnfläche des Stempels 36 hat acht Rippen 38, 3 and 4 show tools for producing the disc in FIGS. 1 and 2. This tool comprises a punch 36 and a die 37. The end face of the punch 36 has eight ribs 38,

1098U/U671098U / U67

-ii- 2UA3181-ii- 2UA3181

die sich von dem Zentrtim 39 zu der Kante 41 des Stempels erstrecken. Die Rippen 38 verjüngen sich in der vom Zentrum 39 wegweisenden Richtung mit einem Winkel relativ zu einer Ebene senkrecht zu der Stempelachse. Zwischen den Rippen 38 ist die Endfläche des Stempels 36 mit Einbuchtungen 42 ausgebildet.which extend from the center 39 to the edge 41 of the punch. The ribs 38 taper in the direction away from the center 39 at an angle relative to a plane perpendicular to that Punch axis. The end face of the stamp 36 is formed with indentations 42 between the ribs 38.

Die Matrize 37 ist mit einer Stirnfläche versehen, in der sich acht Teile 43 in radialer Richtung erstrecken, die von dem Umfang 44 der Matrize zu Enden 46 in einem Abstand von dem zentralen Teil der Matrize verlaufen. Die Keile 43 sind voneinander durch Rillen 47 in der Stirnfläche der Matrize getrennt. Die Stirnflächen 48 der Keile sind mit einem Winkel b geneigt ausgebildet, relativ zu einer Ebene senkrecht zu der Matrizenachse. Der Winkel b ist etwas größer als der Winkel a.The die 37 is provided with an end face in which eight parts 43 extend in the radial direction from the circumference 44 of the die to ends 46 at a distance from the central part of the die. The wedges 43 are spaced apart by grooves 47 separated in the face of the die. The end faces 48 of the wedges are inclined at an angle b, relative to a plane perpendicular to the die axis. The angle b is slightly larger than the angle a.

Wenn eine ebene Scheibe zwischen dem Stempel 36 und der Matrize 37 angeordnet wird und wenn der Stempel zu der Matrize bewegt wird, greift der Stempel mit seinem Zentrum 39 zuerst an der Scheibe an, sowie an den Stirnflächen 48 entlang dem Umfang. Bei einer Weiterbewegung des Stempels wird das Scheibenmaterial gedehnt, bis es im wesentlichen schalenförmig ausgebildet ist, mit einem Winkel, der angenähert gleich dem Winkel a ist. Zu diesem Zeitpunkt steht jedoch die Scheibe immer noch lediglich mit den Stirnflächen 48 praktisch nur im Urafangsbereich in Berührung. Eine weitere Abwärtsbewegung bewirkt, daß die äußeren Teile der Rippen 38 in die Zwischenräume 47 zwischen den Keilen 43 eintreten, um die Wölbungen zu bilden. Deshalb beginnt die Ausbildung der Wölbungen im Umfangsbereich und die maximale Höhe χ der Wölbungen tritt entlang des Umfangs auf.When a flat washer is placed between the punch 36 and the die 37 and when the punch is moved towards the die, the punch engages with its center 39 first on the disk, as well as on the end faces 48 along the circumference. When moving on of the punch, the disc material is stretched until it is essentially cup-shaped, with an angle, which is approximately equal to the angle a. At this point in time, however, the disk is still only standing with the end faces 48 practically only in contact in the original catch area. Another downward movement causes the outer portions of the ribs 38 to enter the spaces 47 between the wedges 43, around the bulges to build. Therefore, the formation of the bulges begins in the circumferential area and the maximum height χ of the bulges occurs along the circumference on.

Es wurde festgestellt, daß eine Scheibe mit einem einzigen Preßschlag mit diesen Werkzeugen von nur einer Seite her ausgebildet werden kann, und daß eine derartige Scheibe eine Schnappscheibe sein kann, die zwei stabile Lagen hat, zwischen denen eie umschnappen kann. Gewünschtenfalls kann jedoch die Scheibe danach von der anderen Seite, vorzugsweise mit einem üblichen sphärischen Werkzeug und einer entsprechenden Matrize verpreßt werden, welche die Scheibe an ihrem Umfang abstützt. Durch diesen zweiten Preßschlag kann die Temperaturdifferenz der Arbeitsweise auf den gewünschten Betrag erhöht werden.It was found that a disc with a single press impact can be formed with these tools from only one side, and that such a disk is a snap disk can be, which has two stable layers, between which they snap over can. If desired, however, the disk can then be viewed from the other side, preferably with a conventional spherical tool and a corresponding die which supports the disc on its periphery. This second press blow can the temperature difference of the mode of operation can be increased to the desired amount.

1 0 9 8 U / U 6 71 0 9 8 U / U 6 7

-12- 2 U A 3 1 8 1-12- 2 U A 3 1 8 1

Die Fig. 5 und 6 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel einer Schnappscheibe gemäß der Erfindung. Diese Scheibe 60 hat Wölbungen 61, die eine ausreichende Breite haben, um aneinander anzugrenzen, ohne daß dazwischen flache Abschnitte vorgesehen sind. Die Scheibe 60 hat ebenfalls acht Wölbungen, die sich von dem Umfang der Scheibe zu dem Zentrum 62 erstrecken, aber an Stellen 66 in einem Abstand von dem Zentrum enden. Da die Wölbungen 61 aneinander angrenzend ausgebildet sind, ist die Breite w der Wölbung an der Kante der Scheibe gleich der Tiefe von einem Achtel des Scheibenumfangs. Jede der Wölbungen hat einen Rücken 63 und zwei Wurzeln Die Wölbungen 61 haben eine Höhe x, die angrenzend an den Rand der Scheibe am größten ist, und sich auf Null an den inneren Enden 66 verringert. Auch in diesem Fall sind die Rücken 63 etwas gekrümmt, weil die Höhe χ kleiner als die Tiefe h der Scheibe ist. In Fig. ist die Tiefe h der Deutlichkeit halber übertrieben dargestellt.5 and 6 show another embodiment of a snap disk according to the invention. This disk 60 has bulges 61 that are wide enough to be adjacent to each other, without providing flat portions therebetween. The disk 60 also has eight bulges extending from the circumference of the disk extend to the center 62 but terminate at locations 66 a distance from the center. Because the bulges 61 are adjacent to each other are formed, the width w of the curvature at the edge of the disk is equal to the depth of one eighth of the disk circumference. Each of the bulges has a back 63 and two roots. The bulges 61 have a height x which is adjacent to the edge of the Disk is largest and decreases to zero at inner ends 66. In this case too, the backs 63 are slightly curved, because the height χ is smaller than the depth h of the disk. In FIG. 1, the depth h is shown exaggerated for the sake of clarity.

Der Winkel der Wurzeln 64 relativ zu der Bezugsebene 67 ist größer als der Winkel der Rücken 63, und der zentrale Teil der Scheibe innerhalb der Enden 66 der Wölbungen 61 hat im wesentlichen einen glatten Übergang mit einer schalenförmigen sphärischen Gestalt.The angle of the roots 64 relative to the reference plane 67 is greater than the angle of the ridges 63, and the central part of the disc within the ends 66 of the bulges 61 has essentially one smooth transition with a bowl-shaped spherical shape.

Wenn die Scheibe 60 von der in Fig. 6 mit ausgezogenen Linien dargestellten ersten stabilen Lage in die in gestrichelten Linien dargestellte zweite stabile Lage umschnappt, hat sie eine Tiefe h¹, die praktisch gleich der Tiefe h ist. Da die Seitenwände 65 der Wölbungen bei diesen Ausführungsbeispxelen nicht so steil sind, ist die dadurch gegebene Steifheit geringer als bei dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 1 und 2. Die Arbeitsweise der Scheibe entspricht jedoch derjenigen der Scheibe in Fig. 1 und 2, indem eine Scheibe gemäß Fig. 5 und 6, die aus Bimetall hergestellt ist, für relativ hohe oder niedrige Betriebstemperaturen mit einer geringen Temperaturdifferenz der Arbeitsweise hergestellt werden kann. Eine Scheibe aus einem Metall entsprechend dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 5 und 6 kann in entsprechender Weise so hergestellt werden, daß eine verhältnismäßig große Betätigungskraft bei einer relativ geringen Kraftdifferenz der Arbeitsweise erforderlich ist.When the disk 60 snaps over from the first stable position shown in solid lines in FIG. 6 into the second stable position shown in broken lines, it has a depth h ¹ which is practically equal to the depth h. Since the side walls 65 of the curvatures are not so steep in these exemplary embodiments, the resulting rigidity is less than in the exemplary embodiment in FIGS Disc according to FIGS. 5 and 6, which is made of bimetal, can be made for relatively high or low operating temperatures with a small temperature difference of the mode of operation. A disk made of a metal according to the embodiment in FIGS. 5 and 6 can be produced in a corresponding manner so that a relatively large actuating force is required with a relatively small force difference in the mode of operation.

Die in den Fig. 5 und 6 dargestellte Scheibe kann mit den in Fig. 7 dargestellten Werkzeugen hergestellt werden. Der StempelThe disk shown in FIGS. 5 and 6 can be produced with the tools shown in FIG. The Stamp

1 098 U/ U671 098 U / U67

2Ü431812Ü43181

hat eine Stirnfläche mit schmalen Rippen 38', ähnlich wie der Stempel 41 in Fig. 4. Die Matrize 72 hat jedoch schmalere keilförmige' Stirnflächen 73 und breitere Zwischenräume 74. Die Stirnflächen 73 sind ziemlich schmal, so daß die Wurzeln 64 der Wölbungen relativ scharf sind. Da die Scheibe nicht entlang eines beträchtlichen Flächenbereichs abgestützt ist, werden die Zwischenabschnitte durch die Werkzeuge in Fig. 7 nicht verformt. Auch in diesem Fall erstrecken sich die keilförmigen Stirnflächen 73 zu dem Zentrum der Matrize, enden aber in einem Abstand davon. Auch der Winkel der Stirnflächen relativ zu der Ebene senkrecht zu der Achse der Matrize 72 ist größer als der Winkel der Rippen 38' des Stempels 71 relativ zu der Ebene senkrecht zu der Stempelachse. Deshalb haben die Wölbungen eine maximale Höhe χ am Rand der Scheibe und eine sich verringernde Höhe χ in Richtung auf das Zentrum der Scheibe. Die Matrizen beider Ausführungsbeispiele bilden die Wölbungen in erster Linie durch Dehnung des Metalls und ändern den Scheibendurchmesser nicht beträchtlich.has an end face with narrow ribs 38 ', similar to that Punch 41 in Fig. 4. The die 72, however, has narrower wedge-shaped ' End faces 73 and wider spaces 74. The end faces 73 are quite narrow, so that the roots 64 of the bulges are relatively sharp. Since the disc is not supported along a substantial surface area, the intermediate sections not deformed by the tools in FIG. In this case too, the wedge-shaped end faces extend 73 to the center of the die, but end at a distance therefrom. Also the angle of the end faces relative to the plane perpendicular to the axis of the die 72 is greater than the angle of the ribs 38 'of the punch 71 relative to the plane perpendicular to the punch axis. Therefore, the bulges have a maximum height χ at the edge of the disk and a decreasing height χ in the direction on the center of the disc. The matrices in both exemplary embodiments form the bulges primarily by stretching the metal and do not change the pulley diameter significantly.

Auf diese Weise kann eine Schnappscheibe durch einen einzigen Preßschlag mit den Werkzeugen in Fig. 7 hergestellt werden. Es kann jedoch ein zweiter Preßschlag von der entgegengesetzten Richtung mit einem üblichen sphärischen Stempel bei einer üblichen Abstützung durch die Matrize entlang dem Umfang durchgeführt werden, um die Temperaturdifferenz der Arbeitsweise auf einen gewünschten Betrag zu erhöhen. Es wurde festgestellt, daß die Kraft einer Scheibe entsprechend diesem Ausführungsbeispiel etwas geringer als die Kraft einer Scheibe ist, wenn vergleichbare Betriebstem peraturen vorliegen, die jedoch entsprechend dem Ausführungsbei spiel in den Fig. 1 und 2 ausgebildet ist.In this way, a snap disk can be produced by a single press blow with the tools in FIG. However, a second press impact can be carried out from the opposite direction with a conventional spherical punch with conventional support by the die along the circumference in order to increase the temperature difference of the operation to a desired amount. It has been found that the force of a disc according to this embodiment somewhat smaller than the force of a disc when comparable Betriebstem present temperatures, but according to the Ausführungsbei play in Figs. 1 and 2 is formed.

Die ausgezogene Kurve 81 in Fig. 9 zeigt die Verformung einer typischen Scheibe gemäß der Erfindung in Abhängigkeit von der Kraft oder Temperatur. Die Scheibe bewegt' sich allmählich von dem Nullpunkt zu dem Punkt 82 bei ansteigender Kraft, oder bei ansteigender Temperatur in dem Fall einer Birnetallscheibe. In der stabilen Lage 82 führt eine weitere Erhöhung der Temperatur oder der Kraft dazu, daß die Scheibe in die Lage 83 umschnappt. Bei Verringerung der Temperatur oder Kraft wird die zweite stabile LageThe solid curve 81 in FIG. 9 shows the deformation of a typical disk according to the invention as a function of the Force or temperature. The disc gradually moves from zero to point 82 with increasing force, or with increasing temperature in the case of a pear-shaped disc. In the stable position 82, a further increase in the temperature or the Force to cause the disc to snap into position 83. When the temperature or force is reduced, the second stable position becomes 84 erreicht und die Scheibe schnappt in die Lage 86 zurück. Bei84 and the disk snaps back into position 86. at

1 0 9 8 H / U 61 1 0 9 8 H / U 6 1

2UA31812UA3181

derartigen Scheiben ist die Temperaturdifferenz der Arbeitsweise oder die Kraftdifferenz durch die Größe ΔΤ¹ gekennzeichnet. Ein Vergleich der beiden Kurven zeigt, daß die Temperaturdifferenz der Arbeitsweise viel kleiner ist, obwohl die Scheibe eine Scheibe für höhere Temperaturen ist, als die übliche Scheibe, die durch die gestrichelten Linien gekennzeichnet ist. Es ist ersichtlich, daß eine Scheibe mit einer Ausbildung gemäß der Erfindung eine positive Federkonstante hat, die der normalen Federkonstanten einer üblichen Scheibe überlagert ist, welche sich entsprechend der gestrichelten Kurve verhält.Such disks, the temperature difference of the mode of operation or the force difference is characterized by the quantity ΔΤ ¹ . A comparison of the two curves shows that the temperature difference of the mode of operation is much smaller, although the disk is a disk for higher temperatures than the usual disk, which is indicated by the dashed lines. It can be seen that a disk with a design according to the invention has a positive spring constant which is superimposed on the normal spring constant of a conventional disk, which behaves according to the dashed curve.

Obwohl bei den beiden dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils acht Wölbungen vorgesehen sind, kann eine geringere oder größere Anzahl von Wölbungen vorgesehen sein. Im allgemeinen haben Scheiben mit einem kleineren Durchmesser eine kleinere Anzahl von Wölbungen als Scheiben mit einem größeren Durchmesser.Although eight curvatures are provided in each of the two exemplary embodiments shown, a lesser or larger number of bulges can be provided. In general, smaller diameter disks have a smaller number of bulges than disks with a larger diameter.

Da bimetallische Schnappscheiben gemäß der Erfindung für hohe oder niedrige Betriebstemperaturen mit einer verhältnismäßig kleinen Temperaturdifferenz der Arbeitsweise hergestellt werden können, ohne daß dickes Bimetallblech erforderlich ist, bestehen keine Probleme auf Grund von Ermüdungserscheinungen. Ferner kann ein verhältnismäßig aktives bimetallisches Material derart Verwendung finden, wie es auch in üblichen Matrizen Verwendung findet. Weil die Scheibe ohne die Verwendung von speziellen Materialien hergestellt werden kann, sind die Investitionskosten für den Hersteller verringert und in vielen Fällen können Scheiben hergestellt werden, die bisher nach bekannten Verfahren nicht in gewerblich verwertbarer Weise hergestellt werden konnten.Since bimetallic snap disks according to the invention for high or low operating temperatures with a relatively small Temperature difference of the working method can be established, without the need for thick bimetal sheet, there are no problems due to fatigue. Furthermore, a Find relatively active bimetallic material such use, as it is also used in conventional matrices. because the disk can be manufactured without the use of special materials, are the investment costs for the manufacturer reduced and in many cases disks can be produced that were previously not in commercial use by known methods usable way could be produced.

PatentansprücheClaims

10981 4/1 46710981 4/1 467

Claims

-is- 2U43181 Patentansprüche-is- 2U43181 claims

1. Schnappscheibe, die im wesentlichen aus einer kreisförmigen Metallscheibe besteht, die schalenförmig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von flachen Wölbungen vorgesehen sind, die getrennt von dem Umfang im wesentlichen radial zu dem Zentrum der Scheibe verlaufen, daß die Scheibe zwischen zwei stabilen Lagen umschnappen kann, in welchen die Scheibe in entgegengesetzter Richtung ausgewölbt ist, wobei die Wölbungen die Steifheit der Scheibe im Vergleich zu einer Scheibe ohne derartige Wölbungen erhöht und den Widerstand der Scheibe gegen eine Bewegung zwischen diesen Lagen erhöht.1. Snap disk, which essentially consists of a circular metal disk consists, which is cup-shaped, characterized in that a number of flat bulges are provided, which run separately from the circumference substantially radially to the center of the disc that the pane can snap over between two stable layers in which the pane is curved in the opposite direction, wherein the bulges increases the stiffness of the disk compared to a disk without such bulges and the resistance of the disc increased against movement between these layers.

2. Schnappscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbungen eine maximale Höhe angrenzend an den Umfang der Scheibe haben, welche allmählich in Richtung auf das Zentrum abnimmt.2. Snap disk according to claim 1, characterized in that the bulges adjoin a maximum height on the circumference of the disc, which gradually decreases towards the center.

3. Schnappscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbungen sich zu inneren Enden erstrecken, die in einem Abstand von dem Umfang der Scheibe liegen und daß in Richtung auf die inneren Enden die Höhe praktisch auf Null abnimmt.3. snap disk according to claim 2, characterized in that the bulges extend to the inner ends, which are at a distance from the circumference of the disc and that in the direction of the inner ends the height is practically up Zero decreases.

4. Schnappscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Enden in einem Abstand von dem Zentrum der Scheibe vorgesehen sind.4. snap disk according to claim 3, characterized in that that the inner ends are provided at a distance from the center of the disc.

5. Schnappscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe mit einem glatt gewölbten zentralen Teil radial innerhalb der inneren Enden der Wölbungen versehen ist.5. snap disk according to claim 4, characterized in that the disk with a smoothly curved central part is provided radially inward of the inner ends of the bulges.

6. Schnappscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe keine Öffnungen hat.6. snap disk according to claim 5, characterized in that the disk has no openings.

1098U/1 4671098U / 1 467

7. Schnappscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbungen gegenüberliegende Seitenwände aufweisen, die relativ zu der Scheibe geneigt sind und entlang einem Rückenteil verbunden sind.7. snap disk according to claim 1, characterized in that the bulges opposite side walls which are inclined relative to the disc and are connected along a back part.

8. Schnappscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe eine Tiefe in ihrem Zentrum hat, und daß die maximale Höhe der Wölbungen geringer als diese Tiefe ist.8. snap disk according to claim 7, characterized in that that the disc has a depth at its center and that the maximum height of the bulges is less than this Depth is.

9. Schnappscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbungen eine so große Breite haben und in einer so großen Anzahl vorgesehen sind, daß jede Wölbung sich in seitlicher Richtung zu der angrenzenden Wölbung erstreckt. 9. snap disk according to claim 8, characterized in that the bulges have such a large width and provided in such a large number that each bulge extends in a lateral direction to the adjacent bulge.

10. Schnappscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbungen voneinander durch einen allmählich übergehenden gewölbten Zwischenbereich getrennt sind.10. Snap disk according to claim 8, characterized in that that the arches are separated from one another by a gradually merging arched intermediate area.

11. Schnappscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe eine Bimetallscheibe ist.11. Snap disk according to claim 1, characterized in that that the disc is a bimetal disc.

12. Schnappscheibe aus einem elastischen Material, die schalenförmig mit einer bestimmten Tiefe ausgebildet ist und zwischen einer ersten und zweiten stabilen Lage umschnappen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Scheibe so klein ist, daß die Differenzgröße der Arbeitsweise klein ist, und daß die Scheibe eine besondere Versteifung aufweist, welche einer Bewegung von der ersten Lage in die zweite Lage entgegenwirkt.12. Snap disk made of an elastic material that is cup-shaped is formed with a certain depth and can snap between a first and second stable position, thereby characterized in that the depth of the disc is so small that the amount of difference in operation is small, and that the disc has a special stiffening which counteracts a movement from the first position into the second position.

13. Schnappscheibe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe eine Bimetallscheibe ist und daß die Tiefe so klein ist, daß die Temperaturdifferenz der Arbeitsweise verhältnismäßig klein ist.13. Snap disk according to claim 12, characterized in that that the disc is a bimetal disc and that the depth is so small that the temperature difference of the mode of operation is relatively small.

14. Schnappscheibe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe nicht größer als otwa 1% dos Durchmessers der Scheibe ist.14. Snap disk according to claim 13, characterized in that the depth is not greater than otwa 1% dos Diameter of the disc.

1 0 9 8 1 Ul 1 - Γ "1 0 9 8 1 Ul 1 - Γ "

2Ü431812Ü43181

15- Schnappscheibe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifung die Scheibe in die erste stabile Lage drückt, selbst wenn die Scheibe sich in der zweiten stabilen Lage befindet.15 snap disk according to claim 13, characterized in that the stiffening of the disk in the first stable position presses, even if the disc is in the second stable position.

16. Schnappscheibe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifung durch Wölbungen gebildet ist, die sich von dem Umfang der Scheibe nach innen erstrekken, und daß diese Wölbungen eine maximale Steifheit angrenzend an der Scheibe bedingen, welche Steifheit zu dem Zentrum der Scheibe abnimmt.16. Snap disk according to claim 13, characterized in that the stiffening is formed by bulges extending inward from the circumference of the disc, and that these bulges cause a maximum stiffness adjacent to the disc, which stiffness towards the center of the disc decreases.

17. Schnappscheibe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifung muschelartige Wölbungen sind, die sich radial von dem Rand der Scheibe zu deren Zentrum von in Umfangsrxchtung getrennten Stellen entlang dem Umfang der Scheibe erstrecken.17. Snap disk according to claim 16, characterized in that the stiffening shell-like bulges which extend radially from the edge of the disk to its center by circumferentially separated points along the circumference of the Extend the washer.

18. Verfahren zur Herstellung einer Schnappscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine ebene Metallscheibe seitliche Kräfte ausgeübt werden, um die Scheibe schalenförmig zu verformen und um eine Anzahl von sich in radialer Richtung erstreckenden Wölbungen darin auszubilden, die sich von dem Umfang zu dem Zentrum der Scheibe erstrecken, und daß diese Kräfte derart ausgeübt werden, daß das Metall gedehnt wird und die Wölbungen ohne eine beträchtliche Verringerung des Durchmessers der Scheibe ausgebildet werden.18. A method for producing a snap disk, thereby characterized in that lateral forces are exerted on a flat metal disk in order to make the disk shell-shaped to deform and to form a number of radially extending bulges therein that extend from the periphery to the center of the disc, and that these forces are exerted in such a way that the metal is stretched and the bulges can be formed without a significant reduction in the diameter of the disc.

19. Werkzeug zur Herstellung einer Schnappscheibe, gekennzeichnet durch einen Stempel mit sich in radialer Richtung von einem Zentrum erstreckenden Rippen, welcher Stempel Aussparungen zwischen diesen Rippen aufweist, und durch eine Matrize, deren Stirnfläche eine Anzahl von sich radial zu dem Zentrum erstreckende Arbeitsflächen aufweist, welche Matrize Aussparungen zwischen den Arbeitsoberflächen hat, die so ausgebildet sind, daß sie die Rippen aufnehmen.19. Tool for producing a snap disk, characterized by a stamp with it in a radial direction Direction of ribs extending from a center, which punch has recesses between these ribs, and through a die, the end face of which has a number of working surfaces extending radially to the center, which die has recesses between the work surfaces which are designed so that they pick up the ribs.

20. Werkzeuge nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen zu einer Bezugsebene geneigt20. Tools according to claim 19, characterized in that the ribs are inclined to a reference plane

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sind, die senkrecht zu der zentralen Achse des Stempels verläuft, und daß die Arbeitsoberflächen zu der Bezugsebene in der selben Richtung geneigt sind.which is perpendicular to the central axis of the punch and that the working surfaces are to the reference plane in the same Direction are inclined.

21. Werkzeug nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich net, daß der Neigungswinkel der Rippen relativ zu der Bezugsebene kleiner als der Neigungswinkel der Arbeitsflächen relativ zu dieser Bezugsebene ist.21. Tool according to claim 20, characterized in that net that the angle of inclination of the ribs relative to the reference plane is smaller than the angle of inclination of the work surfaces relative to this reference plane.

22. Werkzeug nach Anspruch 21, dadurch gekennzeich· net, daß die Arbeitsoberflächen dreieckförmig sind und die größte Breite angrenzend an den Umfang der Matrize aufweisen.22. Tool according to claim 21, characterized in that the working surfaces are triangular and have the greatest width adjacent to the circumference of the die.

23. Werkzeug nach Anspruch 22, dadurch gekennzeich net, daß die Breite der Arbeitsoberflächen angrenzend an den Umfang der Matrize beträchtlich größer als die Breite der Rippen ist.23. Tool according to claim 22, characterized in that the width of the work surfaces is adjacent the circumference of the die is considerably larger than the width of the ribs.

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