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"Führung und Lagerung von Tellerfedern" Die Erfindung bezieht sich
auf eine Führung und Lagerung einer aus einzelnen Tellerfedern aufgebauten Federsäule.
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Eine Form der sogenannten Biegefedern ist die Tellerfeder, aus der
sich durch Veränderung der Tellerzahl aus wenigen Arten eine Vielzahl von Federkombinationen
zusammenbauen läßt, wobei die Möglichkeit besteht, durch verschiedene Schichtung
progressive aber auch degressive Kennlinien zu erhalten. Die Führung einer aus einzelnen
Tellerfedern zusammengesetzten Tellerfedersäule erfolgt üblicherweise durch
eine
durch eine Hülse gebildete Außenführung oder durch eine durch einen Dorn gebildete
Innenführung. Bei diesen bekannten Konstruktionen tritt bei dynamischer Beanspruchung
der Säule an den Führungsstellen zwischen dem Telleraußen- oder Tellerinnenrand
und dem zugeordneten Führungsmittel ein Arbeitsverlust infolge Reibung auf, welcher
sich in Wärme umsetzt und um so größer wird, je größer der Weg ist, den eine Tellerfeder
innerhalb der Säule gegenüber dem Führungsteil bei Beanspruchung der Gesamtsäule
.ausführt.
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Hierbei ist schon vorgeschlagen worden, den Innenrand oder den Außenrand
des einzelnen Tellers kurvenförmig so zu formen, daß er die Bedingung erfüllt, daß
der Außen- oder Innendurchmesser der Tellerfeder bei beliebigem Einfederungsweg
konstant bleibt, d.h. sich nicht ändert (s. Sonderdruck "Konstruktion" 20. Jahrg.,
1968, Heft lo, Seite 414 - 417). Mit dieser bekannten Konstruktion sind die Nachteile
der zuerst beschriebenen Ausführungsform zwar teilweise vermieden, jedoch sind die
Herstellungskosten für derartige Federn sehr hoch, so daß dadurch der Einsatzbereich
derartiger Federn eingeschränkt wird. Eine Reibung zwischen Tellerfeder und Führungsteil
tritt aber nachweisbar nach wie vor auf.
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Bei beiden Konstruktionsarten tritt aber immer noch der Nachteil auf,
daß bei Beschädigungen des Innendorns ein sehr schwieriges Auswechseln erforderlich
ist, das sehr zeitaufwendig ist, wodurch die Wartungskosten der mit solchen Biegefedern
ausgerüsteten Maschinen erheblich erhöht werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Führung und Lagerung
für Tellerfedern zu schaffen, bei der die Nachteile der vorstehend bekannten Konstruktionsarten
vermieden werden, d.h., bei der weder bei dynamischer Beanspruchung der Federsäule
eine nennenswerte Erwärmung auftritt, noch die Herstellungskosten gegenüber den
normalen Federn ungewöhnlich hoch sind, und bei der schließlich das bisher schwierige
Auswechseln des Innendorns nicht mehr notwendig wird.
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Dieses der Erfindung zugrunde liegende Ziel wird dadurch erreicht,
daß je zwei durch Anlage aneinander zusammenwirkende Tellerfedern oder Tellerfederpakete
an ihren miteinander in Beruhrung kommenden Ringbereichen umfangsmäßig durch einen
Haltering zusammengehalten sind.
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Um eine wesentliche Erwärmung, und damit Arbeitsverluste zwischen
der jeweils ersten und letzten Tellerfeder einer dynamisch beanspruchten Tellerfedersäule
gegenüber der eigentlichen Federauflage zu vermeiden, wird gemäß einem weiteren
Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, daß sich die erste und letzte Tellerfeder einer
Federsäule an der ihr zugeordneten Lagerscheibe über ein Wälzlager abstützt. Dabei
ist es unwesentlich, ob die an beiden Enden der Federsäule liegenden Teller mit
ihrer äußeren oder inneren Auflagefläche auf der entsprechend zugehörigen Lagerscheibe
aufliegen.
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Anstelle eines Wälzlagers kann zur Lösung der vorstehend genannten
Aufgabe auch so vorgegangen werden, daß die erste
und letzte Tellerfeder
einer Federsäule in einer Lagerscheibe gehaltert ist, die in Radialrichtung elastisch
verformbar, in Axialrichtung aber derart starr ausgebildet ist, daß sie den erforderlichen
Druck übertragen kann.
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Die zur Halterung und Führung der einzelnen zusammenwirkenden Tellerfedern
erforderlichen Halteringe bestehen aus einem elastisch verformbaren Werkstoff, beispielsweise
Metall oder Kunststoff, wobei der durch Dehnung bzw. Pressung dieses Halteringes
auftretende Energieverlust vernachlässigbar klein ist.
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Die zur Abstützung der gesamten Federsäule erforderlichen Lagerscheiben
am oberen und unteren Ende liegen an dem einen Ende lediglich am AuBenumfang und
am anderen Ende der Federsäule nur am Innenumfang der jeweils zugeordneten Tellerfeder
an. Hierbei ist es auch möglich, an beiden -Enden der Säule nur am Innenumfang anliegende
Lägerscheiben zu verwenden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung
dargestellt und wird nachfolgend erläutert: Die Zeichnungen zeigen in Fig. 1 einen
Schnitt durch Teile einer Federsäule gemäß der Erfindung und in Fig. 2 einen Schnitt
durch die erste und letzte Lagerscheibe einer abgeänderten Ausführungsform gemaß
der Erfindung.
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In der Zeichnung ist aus Übersichtlichkeitsgründen eine Tellerfedersäule
dargestellt, bei der jeweils zwei einfache Tellerfedern miteinander zusammenwirken.
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Es ist natürlich möglich, auch Tellerfederkombinationen vorzusehen,
wobei zwei oder mehr in gleicher Richtung ausgerichtete Scheiben als Scheibenpakete
miteinander zusammenwirken.
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In der Zeichnung ist mit 1 eine erste und mit 2 eine letzte Lagerscheibe
bezeichnet, die zwischen sich die eigentliche Federsäule einschließt, die aus den
einzelnen Tellerfedern 3 und 4 besteht. Gegenüber einer horizontalen Mittelebene
sind die Tellerfedern 3 konkav und die Tellerfedern 4 konvex gewölbt, und jeweils
eine konkav und eine konvex gewölbte Tellerfeder arbeitet zusammen. Die beiden ein
Federpaket bildenden Federn arbeiten dabei auf ihrem Außenumfang zusammen. Dieses
Federpaket arbeitet mit dem nächsten ihm zugeordneten Federpaket dadurch zusammen,
daß die beiden Pakete im Bereich ihres Innenumfanges miteinander in Berührung stehen,
wie dies deutlich aus der Zeichnung zu ersehen ist.
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Die erste Tellerfeder 3 und die letzte Tellerfeder 4 liegen auf der
Lagerscheibe 1 bzw. 2 auf. Um die hier entstehenden Reibungsverluste weitgehendst
zu vermeiden, die dadurch entstehen, daß sich der äußere bzw. der innere Durchmesser
der jeweiligen Tellerfeder bei Belastung geringfügig vergrößert oder verkleinert
und sich dabei auf der Lagerscheibe 1 bzw. 2 hin
und her verschiebt,
sind gemäß der Erfindung Wälzlager vorgesehen, wobei in der Zeichnung als Ausführungsbeispiel
ein Kugellager 6 dargestellt ist.
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Die ein Federpaket bildenden Federn werden durch einen äußeren Haltering
7 und die miteinander zusammenarbeitenden Federpakete werden durch einen inneren
Haltering 8 zusammengehalten und geführt. Die Halteringe 7 und 8 bestehen aus einem
elastisch verformbaren Werkstoff, beispielsweise Metall oder Kunststoff, und ermöglichen
die Halterung der Federsäule, ohne daß bei dynamischer Beanspruchung dieser Federsäule
wesentliche Erwärmungen in dieser Halterung auftreten können. Die bisher erforderliche
Außenhülse oder der bisher erforderliche Innendorn wird durch diese erfindungsgemäße
Anordnung vermieden.
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Anstelle der erfindungsgemäß ausgebildeten Halteringe 1 und 2 können
auch die Halteringe gemäß der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform hergestellt
werden. Bei dieser Ausführungsform sind die Halteringe elastisch dadurch ausgebildet,
daß in ihnen in Axialrichtung verlaufende Schlitze vorgesehen sind.
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Der obere Haltering 1o umfaßt dabei mit einem kragenartigen Ansatz
11 die oberste Tellerfeder 3, während der untere Haltering 12 mit einem Innenwiderlager
13 die untere Tellerfeder an ihrem Innenumfang festlegt, so daß bei den bei dynamischer
Beanspruchung der Federsäule auftretenden Beanspruchungen nunmehr der kragenartige
Ansatz 11 bzw. das Widerlager 13 den Durchmesseränderungen der eigentlichen Tellerfeder
nachgeben kann.
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Patentansprüche