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Dokumentenidentifikation DE19635073C2 27.11.2003
Titel Federbauteil und Verfahren zur Herstellung eines Federbauteils
Anmelder Adolf Schnorr GmbH & Co. KG, 71069 Sindelfingen, DE
Erfinder Knorr, Karl, 71069 Sindelfingen, DE
Vertreter Mammel & Maser, 71065 Sindelfingen
DE-Anmeldedatum 30.08.1996
DE-Aktenzeichen 19635073
Offenlegungstag 05.03.1998
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 27.11.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.11.2003
IPC-Hauptklasse F16F 3/02
IPC-Nebenklasse B23P 13/00   F16F 3/10   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Federbauteil und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Solche Federbauteile können beispielsweise überall dort eingesetzt werden, wo das Zurückstellen bis zu einer fest eingestellten Kraft erforderlich ist. Ein Anwendungsgebiet besteht darin, Bremsbacken nach dem Anziehen wieder zurückzustellen. Darüber hinaus eignen sich die Federbauteile auch zur Verwendung in Werkzeugen, wenn nach einem bestimmten Arbeitsvorgang Gegenkräfte benötigt werden.

Aus der GB 1 564 936 A1 geht ein Federbauteil hervor, welches ein erstes und ein zweites Druckstück umfasst, zwischen denen ein elastisches Federelement angeordnet ist. Die beiden Druckstücke sind gegeneinander unter Krafteinwirkung entlang der Längsachse bewegbar. Das eine Druckstück weist einen nach außen umgestülpten Rand auf, welcher von dem zweiten Druckstück durch einen nach innen gestülpten Rand aufgenommen wird, so daß diese ineinandergreifen. Die Herstellung des ersten Druckstücks mit dem nach außen umgestülpten Rand ist aufwändig. Die Montage des zweiten Druckstückes mit dem nach innen umgestülpten Rand zum Angreifen an dem ersten nach außen umgestülpten Rand des Druckstücks ist zeitaufwändig und bedarf Montagehilfen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Federbauteil bereitzustellen, das auf einfache Art und Weise hergestellt und bedient werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und des Anspruchs 29 gelöst.

Das Federbauteil, das ein erstes und ein zweites Druckstück und wenigstens ein elastisches Element, das in einem oder beiden Druckstücken angeordnet ist, aufweist, wird durch die Verformung eines Bereichs des einen Druckstücks um einen Kantenbereich des anderen der beiden Druckstücke verschlossen, d. h. es verschließt sich durch Verformung sozusagen selbst. Das Federbauteil ist somit nicht mehr demontierbar. Schwierigkeiten, die bei demontierbaren Federbauteilen dadurch auftreten, daß nach teilweiser oder vollständiger Demontage des Federbauteils die elastischen Elemente nicht mehr die gewünschte Vorspannkraft aufweisen oder daß sogar der Zusammenbau nicht mehr möglich ist, werden hierdurch verhindert. Die erfindungsgemäßen Federbauteile können dem Kunden mit der entsprechenden gewünschten Vorspannung als einfach montierbares Bauteil bereitgestellt werden.

Der Formschluß der beiden Druckstücke wird dadurch erzielt, daß ein Bereich des einen Druckstücks um einen Kantenbereich des anderen Druckstücks verformt wird, wobei der Kantenbereich, um welchen die Verformung bewirkt wird, um einen von Null verschiedenen Winkel zur Längsachse der Druckstücke geneigt ist.

Die Verformung kann sowohl in Richtung der Achse, als auch von der Achse weg, als auch in beide Richtungen erfolgen. Vorzugsweise wird jedoch in Richtung der Achse verformt.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind beide Druckstücke im wesentlichen von zylindrischer Form mit im wesentlichen gleichen Außenradien, wobei die nach außen weisenden Seiten eines jeden Druckstücks geschlossen sind.

Die Ausbildung des Kantenbereichs des einen Druckstücks, um den die Verformung eines Bereichs des anderen Druckstücks stattfindet, richtet sich im wesentlichen nach den verwendeten Materialien und der Kraft, mit der das Federbauteil vorgespannt sein soll. Selbstverständlich muß das Material, aus dem der zu umformende Bereich besteht, unter den gewählten Bedingungen verformbar sein.

Die Verformung kann bei Raumtemperatur oder auch unter Temperaturerhöhung bewirkt werden.

Als geeignete Werkstoffe für die Druckstücke haben sich metallische Materialien wie Stahl und Bronze bewährt. In einem solchen Fall wird der Bereich des einen Druckstücks um den Kantenbereich des anderen Druckstücks gebördelt. Darüber hinaus können die Druckstücke jedoch auch aus einem nichtmetallischen Material, beispielsweise einem Kunststoff, bestehen.

Prinzipiell ist es ebenfalls möglich, daß das Druckstück bereits bei seiner Herstellung den verformten Bereich aufweist.

Prinzipiell kann ein Druckstück sowohl einstückig, als auch mehrstückig sein. Auch können für ein Druckstück unterschiedliche Materialien verwendet werden. Die Druckstücke für auf Druck belastbare Federbauteile sind vorzugsweise einstückig.

Bei dem auf Zug belastbaren Federbauteil empfiehlt es sich, das eine Druckstück aus zwei zusammenfügbaren Einzelteilen herzustellen, da hierdurch die Herstellung des Federbauteils wegen des einfachen Anbringens der elastischen Elemente wesentlich vereinfacht wird. Die beiden Einzelteile werden dann, nach Anbringung der elastischen Elemente, zum Druckstück starr miteinander verbunden.

Die Verformung des einen Bereichs des einen Druckstücks um den Kantenbereich des anderen Druckstücks sollte vorzugsweise so erfolgen, daß eine formschlüssige Verbindung erreicht wird, ohne daß die Drehung der beiden Druckstücke gegeneinander um ihre Längsachse und die Verschiebung in Längsrichtung behindert wird. Wenn die beiden Druckstücke nicht gegeneinander drehbar sind, so sollte dies allein auf die hohen Verspannkräfte zurückzuführen sein.

Die speziellen Größenverhältnisse des Federbauteils, der Druckstücke und der elastischen Elemente richten sich nach den gewünschten Anforderungen.

Die vorliegende Erfindung wird nun an Ausführungsbeispielen anhand von Figuren beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene schematische Seitenansicht eines auf Druck belastbaren Federbauteils;

Fig. 2 den vergrößerten Bereich A aus Fig. 1;

Fig. 3 eine teilweise aufgebrochene, schematische Seitenansicht eines auf Zug belastbaren Federbauteils

Fig. 1 zeigt ein druckbelastbares Federbauteil, das aus einem ersten Druckstück 11 und einem zweiten Druckstück 12 besteht. In dem ersten Druckstück 11 sind Tellerfedern 13 angeordnet, die man im unteren Bereich von Fig. 1, der die teilweise aufgebrochene Darstellung des Federbauteils zeigt, erkennt.

Das erste Druckstück 11 ist im wesentlichen hülsenförmig und an einer Seite 19 verschlossen. Auf der der verschlossenen Seite 19 abgewandten Seite, die in Fig. 2 vergrößert dargestellt ist, weist das Druckstück 11 einen Bereich 15 auf, der verformt wird. Nach der Verformung des Bereichs 15 bewirkt der verformte Bereich 15' in Verbindung mit dem Kantenbereich 20 des zweiten Druckstücks 12 den Verschluß des Federbauteils.

Das zweite Druckstück 12 ist ebenfalls im wesentlichen zylindrisch und weist einen Hals 18, einen stopfenförmigen Bereich 16 und ein im wesentlichen zylindrisches Kopfteil 17 auf. Der Kantenbereich 20 des zweiten Druckstücks 12, um den die Verformung des Bereichs 15 erfolgt, ist um einen von Null verschiedenen Winkel gegenüber der Längsachse 14 des Druckstücks 12 geneigt. In Fig. 2 beträgt dieser Winkel 21 90°. Zusätzlich ist der Übergangsbereich 20 des zweiten Druckstücks 12 angeschrägt. Der Anschrägungswinkel 24 beträgt 30°.

Auch der Bereich 15, 15' des ersten Druckstücks 11 ist angeschrägt. Der Anschrägungswinkel 27 des Bereichs 15 des ersten Druckstücks 11 entspricht dem Anschrägungswinkel 24 des zweiten Druckstücks 12.

Das zweite Druckstück 12 weist zwischen seinem Kopfteil 17 und seinem Halt 18 einen Übergangsbereich 25 auf, der gegenüber der Längsachse 14 in einem Winkel 26 von 60° geneigt ist.

Bei der Herstellung des Federbauteils werden die Tellerfederpakete in den Innenraum des Druckstücks 11 eingebracht und das Druckstück 12 wird aufgesetzt. Anschließend wird durch Belastung des Druckstücks 12 der Bereich 15 umbördelt, wie schematisch durch den Bereich 15' angedeutet ist. Die Verformung des Bereichs 15 erfolgt somit in Richtung auf die Achse 14 zu. Die Verformung des Bereichs 15 in den Bereich 15' sollte nicht so groß sein, daß der Bereich 15' auf der Außenseite des Halses 18 des zweiten Druckstücks 12 aufsitzt, weil hierdurch die Drehbarkeit der beiden Druckstücke 11, 12 gegeneinander sowie die Funktionstüchtigkeit des Federbauteils behindert werden könnte.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellten Druckstücke sind aus Bronze, damit die gewünschte Verformung erreicht werden kann.

Das zugbelastbare Federstück in Fig. 3 besteht ebenfalls aus einem ersten Druckstück 11, einem zweiten Druckstück 12 sowie Tellerfederpaketen 13. Das erste Druckstück 11 ist im wesentlichen zylindrisch und weist an seiner einen Seite den verformten Bereich 15' auf, der der Darstellung in Fig. 2 entspricht.

Das zweite Druckstück 12 besteht aus zwei Einzelteilen, dem Stopfenteil 31 und dem Zentralstangenteil 32. Das Stopfenteil 31 besteht aus einem Kopfteil 17, einem Hals 18 und dem Endbereich 27, der den Kantenbereich 20 und ein Innengewinde 36 umfaßt.

Das Zentralstangenteil 32 umfaßt ebenfalls ein Kopfteil 33 sowie eine Stange 34, die an ihrem Ende ein Außengewinde 35 aufweist. Die Tellerfedern 13 und die Stange 34 sind koaxial der geometrischen Längsachse 14 angeordnet.

Bei der Herstellung wird das erste Druckstück 11 auf die Stange 34 des Zentralstangenteils 32 geschoben und die Tellerfederpakete 13 in den Innenraum des Druckstücks 11 eingebracht. Anschließend wird das Stopfenteil 31 mittels der Gewinde 35, 36 mit dem Zentralstangenteil 32 verschraubt. An den Kopfteilen 17, 33 sind Befestigungsbohrungen 37 vorgesehen.


Anspruch[de]
  1. 1. Federbauteil, welches wenigstens ein erstes (11) und ein zweites (12) Druckstück und wenigstens ein elastisches Element (13) umfaßt, wobei das oder die elastischen Elemente (13) in wenigstens einem Druckstück (11, 12) angeordnet sind, wobei die wenigstens zwei Druckstücke (11, 12) gegeneinander gegen die Kraft des wenigstens einen elastischen Elements (13) entlang der Richtung der Längsachse (14) bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung der Formschlussverbindung zwischen dem ersten (11) und zweiten (12) Druckstück durch ein Zusammendrücken des ersten (11) und zweiten (12) Druckstückes vorgesehen ist und eine wenigstens teilweise Verformung eines Bereichs (15, 15') des einen (11) der beiden Druckstücke (11, 12) um einen Kantenbereich (20) des anderen (12) der beiden Druckstücke (11, 12) bewirkt, und der Kantenbereich (20) um wenigstens einen von Null verschiedenen Winkel (21, 24) zur Längsachse der Druckstücke (11, 12) geneigt ist.
  2. 2. Federbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (15') in Richtung auf die Achse (14) zu verformt ist.
  3. 3. Federbauteile nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Druckstück (11) im wesentlichen zylindrisch und der verformte Bereich (15) ein Endbereich des Druckstücks (11) ist.
  4. 4. Federbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (11) auf einer Seite geschlossen ist und der verformte Bereich (15) der der verschlossenen Seite (19) abgewandte Endbereich des Druckstücks (11) ist.
  5. 5. Federbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der vorgeformte Bereich (15, 15') angeschrägt ist.
  6. 6. Federbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnete, daß das zweite Druckstück (12) im wesentlichen zylindrisch ist und einen Hals (18) und einen stopfenförmigen Bereich (16) aufweist und sich der Kantenbereich (20) zwischen dem Hals (18) und dem stopfenförmigen Bereich (16) erstreckt.
  7. 7. Federbauteil nach Anspruch 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Druckstück (12) auf der dem stopfenförmigen Teil (16) abgewandten Seite des Halses (18) ein wenigstens teilweise zylindrisches Kopfteil (17) aufweist, dessen Außenradius (22) im wesentlichen gleich dem Außenradius (23) des zylindrischen ersten Druckstücks (11) ist.
  8. 8. Federbauteil nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kantenbereich (20) des zweiten Druckstücks (12) durch einen stufenförmigen Übergang zwischen dem Hals (18) und dem stopfenförmigen Übergang zwischen dem Hals (18) und dem stopfenförmigen Teil (19) gebildet wird.
  9. 9. Federbauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen Hals (18) und stopfenförmigen Teil (16) gemessene Winkel (21) des stufenförmigen Übergangs des Kantenbereichs (20) zwischen 70° und 120°, vorzugsweise etwa 90°, beträgt.
  10. 10. Federbauteil nach einer der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kantenbereich (20) zusätzlich angeschrägt ist.
  11. 11. Federbauteil nach Anspruch 6 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen Hals (18) und stopfenförmigem Teil (16) gemessene Anschrägungswinkel (24) zwischen 20° bis 40°, vorzugsweise etwa 30°, beträgt.
  12. 12. Federbauteil nach Anspruch 7 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Druckstück (12) zwischen Kopfteil (17) und dem Hals (18) einen Übergangsbereich (25) aufweist, der gegenüber der Längsachse (14) in einem Winkel (26) geneigt ist, welcher Winkel (26) größer als der Anschrägungswinkel (24) ist.
  13. 13. Federbauteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (26) des Übergangsbereichs zwischen Kopfteil (17) und Hals (18) des zweiten Druckstücks (12) 50° bis 70°, vorzugsweise 60°, beträgt.
  14. 14. Federbauteil nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (27) der Anschrägung des eisten Druckstücks (11) etwa gleich dem Anschrägungswinkel (24) des Kantenbereichs (20) des zweiten Druckstücks (12) ist.
  15. 15. Federbauteil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine elastische Element (13) nur in einem Druckstück (11) angeordnet ist.
  16. 16. Federbauteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine elastische Element (13) in dem ersten Druckstück (11) angeordnet ist.
  17. 17. Federbauteil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstücke 11, 12) aus metallischen Werkstoffen sind.
  18. 18. Federbauteil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstücke (11, 12) ungehärtet sind.
  19. 19. Federbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstücke (11, 12) aus Kunststoff sind.
  20. 20. Federbauteil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstücke (11, 12) einstückig sind.
  21. 21. Federbauteil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Druckstücke (11, 12) um die Längsachse (14) gegeneinander drehbar sind.
  22. 22. Federbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (15') in Richtung der Achse (14) weg verformt ist.
  23. 23. Federbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Federbauteil auf Druck belastbar ist.
  24. 24. Federbauteil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Druckstück (11, 12) aus zwei miteinander starr verbindbaren Teilen (32, 33) gebildet wird.
  25. 25. Federbauteil nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 14, 17 bis 22 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Federbauteil auf Zug belastbar ist.
  26. 26. Federelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (15) nach dem Zusammendrücken der Druckstücke (11, 12) in den Bereich (15') umgebördelt ist.
  27. 27. Federbauteil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die elastischen Elemente (13) Tellerfedern sind.
  28. 28. Federbauteil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Ausbildung des verformten Bereichs (15') und der Auswahl des wenigstens einen elastischen Elements (13) zumindest die Vorspannlänge oder die Vorspannkraft einstellbar ist.
  29. 29. Verfahren zur Herstellung eines Federbauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die elastischen Elemente (13) in eines der beiden Druckstücke (11, 12) eingebracht werden, das andere Druckstück (11, 12) aufgesetzt und durch Zusammendrücken der beiden Druckstücke (11, 12) der Bereich (15) unter Vorspannung des oder der elastischen Elemente (13) um die Kante (20) zur Erzeugung einer Formschlussverbindung geformt wird.
  30. 30. Verfahren zur Herstellung eines Federbauteils nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Druckstück (11) mit einem Einzelteil (32) des zweiten Druckstücks (12) verbunden wird, das wenigstens eine elastische Element (13) eingefügt wird, ein anderes Einzelteil (31) des zweiten Druckstücks (12) mit dem Einzelteil (32) zum Druckstück (12) verbunden wird und anschließend der Bereich (15) unter Vorspannung des oder der elastischen Elemente (13) um die Kante (20) zur Erzeugung einer Fomschlussverbindung geformt wird.
  31. 31. Verfahren nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß durch Belastung des Druckstück (12) der Bereich (15) des Druckstücks (11) zur Formschlussverbindung verformt wird.






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