DE2600946A1 - Dynamisch beanspruchte wellenfeder, insbesondere von hydraulischen teleskopschwingungsdaempfern fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

• Dynamisch beanspruchte Wellenfeder, insbesondere von
• hydraulischen Teleskopschwingungsdämpfern für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine dynamisch beanspruchte Wellenfeder, insbesondere von hydraulischen Teleskopschwingungsdämpfern für Kraftfahrzeuge, die eine Drosselkanäle eines Arbeitskolbens abdeckende Ventilplatte belastet.
• Bei dem aus der DT-PS 930 716 bekannten federbelasteten Ventil für hydraulische Schwingungsdämpfer führen Drosselkanäle eines Arbeitskolbens in einen Ringraum, der mittels einer durch eine Schraubenfeder belasteten, starren Ventilplatte abgedeckt ist. Die Schraubenfeder ist in Übereinstimmung mit den von der Anmelderin in großen Stückzahlen gefertigten Dämpfern mit einem großen Drahtdurchmesser, einer geringen Windungszahl und plangeschl iffenen Auslaufwindungen gezeichnet. Insbesondere durch die tote Länge der Auslaufwindungen ist in nachteiliger Weise eine im Verhältnis zum Durchmesser große Einbaulänge des Arbeitskolbens bedingt.
• Bei dem aus der DT-PS 1 249 100 bekannten Kolben für hydraulische Dämpfer decken aus Kreisscheiben bestehende Federplattenventile Drosselkanäle unmittelbar ab, wobei die Federplatten zugleich die Funktion einer Ventilplatte und die einer Federbelastung haben. Dieser bekannte Kolben hat wohl den Vorzug einer im Verhältnis zum Durchmesser kleinen Einbaulänge, aber nicht die gleichen Möglichkeiten zur Realisierung einer vorgegebenen Dämpfungskennlinie wie ein federbelastetes Ventil nach DT-PS 930 716.
• Ein Ersatz der Schraubenfedern durch niedrig bauende Tellerfedern, um auf diese Weise die Einbaulänge eines mit einem federbelasteten Ventil nach der DT-PS 930 716 ausgerüsteten Arbeitskolben verringern zu können, wurde ausgeschieden, da bei Verwendung einer einzigen Federteller die Federhärte zu hart und bei Verwendung einer aus mehreren Federtellern zusammengesetzten Federsäule der Aufwand zu groß ist. Auf der Suche nach einer weniger aufwendigen Möglichkeit wurde die Verwendung von bekannten Wellenfedern erwogen, die niedriger bauen als Schraubenfedern gleicher Federhärte und weicher sind als Tellerfedern gleicher Abmessungen, wobei dies insbesondere für Wellenfedern von kleiner Wellenzahl gilt und Wellenfedern mit zwei oder drei Wellen insofern eine Sonderstellung einnehmen, als bei zwei Wellen eine kardanisch anpassungsfähige und bei drei Wellen eine statisch bestimmte Auflagfläche besteht. Bei den bekannten Wellenfedern sind die Radialquerschnitte im ungespannten Zustand parallel zueinander oder derart verdreht, daß die Amplituden der Wellen am inneren Umfang größer sind als die am äußeren Umfang, wenn bei der Herstellung einer Wellenfeder die inneren Zonen nach dem Verlassen des Werkzeugs stärker plastisch verformt sind und die äußeren Zonen stärker elastisch zurückfedern. Der Einsatz dieser Wellenfedern beschränkt sich im wesentlichen auf statische Anwendungsfälle, wie das Vorspannen von Wälzlagern, von Dichtungen u.a.m., während sie wegen ihres schlechten Setzverhaltens und ihrer mangelnden Dauerfestigkeit nicht als dynamisch beanspruchtes Bauteil eingesetzt werden können.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wellenfeder für eine dynamische Beanspruchung ohne die aufgezeigten Nachteile verwendbar zu machen. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei der ungespannten Wellenfeder die Amplituden der Wellen am inneren Umfang kleiner sind als die Amplituden der Wellen am äußeren Umfang.
• Mit derartigen Wellenfedern läßt sich in vorteilhafter Weise eine-wesentliche Verbesserung der Dauerfestigkeit und des Setzverhaltens erzielen und eine Bedarfslücke im Vergleich zu Schraubenfedern und Tellerfedern füllen.
• Die Herstellung einer Wellenfeder nach der Erfindung kann so durchgeführt werden, daß über den ganzen Radius eine gleichmäßige plastische Verformung erfolgt, was unter Last zu einer gleichmäßigen Spannungsverteilung führt und eine große Federarbeit im dynamischen Betrieb ermöglicht, ohne das örtlich die zulässigen Spannungen überschritten werden und die Wellenfeder vorzeitig zu Bruch geht.
• Mehrere Wellenfedern können erforderlichenfalls hintereinandergeschaltet werden, um die Federkraft oder den Federweg zu erhöhen.
• Wenn mehrere Wellenfedern unter Berührung der Auflagepunkte versetzt aufeinandergelegt werden, wobei sich ein entsprechend mehrfacher Federweg ergibt, sind Maßnahmen für eine Verdrehsicherung erforderlich, die beispielsweise durch Anordnung von Zentrierlappen erreicht werden kann.
• Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Wellenfedern dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine Wellenfeder mit drei Wellen in Ansicht von oben, Fig. 2 eine Wellenfeder nach Fig. 1 im Schnitt, Fig. 3 eine Wellenfeder mit Zentrierlappen in Ansicht von oben, Fig. 4 drei aufeinandergelegte Wellenfedern nach Fig. 3 mit eingerasteten Zentrierlappen im Schnitt.
• Eine im ungespannten Zustand gezeichnete Wellenfeder 7 nach Fig. 1 mit einer Wandstärke 14 nach Fig. 2 weist drei sich über die Zeichnungsebene erhebende Wellenberge 1, 3, 5 und drei Wellentäler 2, 4, 6 auf. Die Wellenfeder 7 ist durch achsensymmetrische Rotation einer Erzeugenden 8 mit einem äußeren Endpunkt 2a und einem inneren Endpunkt 2i entstanden, wobei von den Endpunkten 2a bzw. 2i auf einem äußeren Umfang 9 drei Wellen mit einer Amplitude 11 und auf einem inneren Umfang 10 drei phasengleiche Wellen mit einer Amplitude 12 beschrieben werden.
• Die äußeren Punkte 2a, 4a, 6a der Wellentäler 2, 4, 6 bilden eine untere Auflagefläche 13 und die äußeren Punkte ia, 3a, 5a der Wellenberge 1, 3, 5, verschoben um die Wandstärke 14 eine obere Auflagefläche 15. Die Wellenfeder 7 hat im ungespannten Zustand Punktberührung mit den Auflageflächen 13 bzw. 15. Bei einer Einfederung tritt Linienberührung ein, sobald die nach Fig. 1 schräg erscheinende Erzeugende 8 geradegerichtet ist.
• Die entsprechenden Berührungspunkte und Berührungslinien bewegen sich bei axialer Einfederung der Wellenfeder 7 in radialer Richtung. Die dabei entstehenden Reibungskräfte sind klein und in ihrer Auswirkung auf die Axiallast nahezu vernachlässigbar.
• Eine Wellenfeder 27 nach Fig. 3 mit drei Wellenbergen 21, 23, 25 und drei Wellentäler 22, 24, 26 ist am äußeren Umfang 30 in Verlängerung der Wellenberge und Wellentäler mit Zentrierlappen 41, 43, 45 und 42, 44, 46 versehen, die ineinander passende und in der gleichen Richtung vorstehende Erhebungen 47 und Vertiefungen 48 als Einrastmittel aufweisen.
• Nach Fig. 4 ist die Wellenfeder 27 die oberste von drei aufeinandergelegten Wellenfedern 27, 28 und 29, wobei die Wellenfeder 28 gegenüber der Wellenfeder 27 um eine halbe Wellenlänge phasenverschoben ist und die Wellenfeder 29 mit der Wellenfeder 27 phasengleich ist. Die Wellenfedern 27, 28 und 29 bilden zusammen ein Federpaket, das durch die entsprechend der Zeichnung eingerasteten Zentrierlappen gegen Verdrehen der Wellenfedern untereinander gesichert ist. Bei Ein- und Ausfederung des Federpakets machen die Zentrierlappen 41 bis 46 kleine Winkelbewegungen, erfahren aber keine relative Verschiebungen. Die Einrastmittel sind zweckmäßig so ausgebildet, daß bei den angegebenen Winkelbewegungen keine Hemmungen der Federbewegungen auftreten.
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Claims (3)

1. Patentansprüche Dynamisch beanspruchte Wellenfeder, insbesondere von hydraulischen Teleskopschwingungsdämpfern für Kraftfahrzeuge, die eine Drosselkanäle eines Arbeitskolbens abdeckende Ventilplatte belastet, dadurch gekennzeichnet, daß bei der ungespannten Wellenfeder die Amplituden (12) der Welle am inneren Umfang (10) kleiner sind als die Amplituden (11) der Wellen am äußeren Umfang (9).
2. 2. Wellenfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem durch mehrere aufeinandergelegte Wellenfedern (27, 28 und 29) gebildeten Federpaket die einzelnen Wellenfedern Maßnahmen für eine Verdrehsicherung aufweisen.
3. 3. Wellenfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren Umfang (30) in Verlängerung der Wellenberge (21, 23 und 25 und der Wellentäler (22, 24 und 26) Zentrierlappen (41, 43, 45 und 42, 44, 46) vorgesehen sind, die ineinander passende Einrastmittel aufweisen.