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Dokumentenidentifikation DE19708629A1 10.09.1998
Titel Siliconoel-Feder- und Dämpfungselement
Anmelder Petersmann, Eckhard, 58119 Hagen, DE
Erfinder Petersmann, Eckhard, 58119 Hagen, DE
DE-Anmeldedatum 04.03.1997
DE-Aktenzeichen 19708629
Offenlegungstag 10.09.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.09.1998
IPC-Hauptklasse F16F 5/00

Beschreibung[de]

Die sich auf dem Markt befindlichen Tellerfedern nach DIN 2093 gelten aufgrund ihrer kompakten Bauweise nach heutigem "Stand der Technik" als Federn mit dem kleinsten Einbaumaß und der höchsten Kraftaufnahme.

Nachteilig wirkt sich aus, daß die einzelne Tellerfeder nur einen sehr kleinen Federweg und dadurch eine sehr hohe Federrate hat.

Um längere Federwege zu erreichen, werden die Tellerfedern als Pakete wechselsinnig gegeneinander gelegt, um durch die Summe aller Federwege den gewünschten Federweg zu erreichen. Eine höhere Kraftaufnahme wird dadurch erreicht, daß mehrere Tellerfedern gleichsinnig im Wechsel aufeinander gelegt werden. Das geht, bei gleicher Anzahl Tellerfedern, natürlich zu Lasten des Federweges. Also muß bei gleichen Tellerfedergrößen und gleichem erforderlichen Federweg sowie größerer Kraftaufnahme ein größerer Einbauraum kalkuliert werden.

Steht dieser Einbauraum konstruktiv nicht zur Verfügung, kann nur auf Tellerfedern der nächstgrößeren Sorte zurückgegriffen werden.

Steht auch dieser Durchmesser für den Einbauraum nicht zur Verfügung, sind Tellerfedern ungeeignet.

Ein weiterer Nachteil bei Tellerfedern besteht darin, daß Tellerfederpakete, welcher Größe auch immer, im allgemeinen nur für eine statische Lastaufnahme geeignet sind. Ebenso können sie hohe Kräfte, welche mit einer recht kleinen Geschwindigkeit auf das Paket wirken, problemlos aufnehmen.

Problematisch wird es bei recht kleinen Kräften mit hohen Geschwindigkeiten.

So ist ein Tellerfederpaket, bestehend aus 6 Stück wechselsinnig aufeinandergelegten Federn der Größe 50 × 25,4 × 2,5 mm lo = 3,9 mm ohne weiteres in der Lage, ein Gewicht von 900 daN auf einem Weg von 5 mm abzufedern, aber ein Gewicht von 113 daN, welches mit V = 4 m/s auf das Tellerfederpaket prallt (≈ W = 900 Nm), ist für dieses Tellerfederpaket viel zu stark. Die Tellerfedern schlagen bei jedem Aufprall voll auf Block. Tellerfederhersteller geben daher in diesem Fall eine Lastspielanzahl von max. 3000 Lastspielen an. Also viel zu wenig.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Silicon- Federelement zu entwickeln, welches kompatibel zu vorhandenen Teilerfederpaketen ist und nicht nur hohe Kräfte mit kleinen Geschwindigkeiten, sondern auch kleine Kräfte mit hohen Geschwindigkeiten auf dem erforderlichen, im allgemeinen recht kurzen Federweg abzufedern.

Bei diesem Federelement handelt es sich um einen Siliconöl- Federzylinder, bei dem die Federkraft durch das flüssige, kompressible Siliconöl erreicht wird.

In dem Zylinder ≙ welcher durch das Kolbenlager ≙ und dem Kolben ≙ auf der einen Seite sowie durch das Füllventil ≙ auf der anderen Seite verschlossen wird, befindet sich das kompressible, flüssige Siliconöl ≙.

Durch das Füllventil ≙ wird mittels einer Pumpe das Siliconöl ≙ auf Druck gebracht. Dieser Druck wirkt auf die Kolbenstangenfläche ≙.

Die Kolbenplatte des Kolbens ≙ gleitet als zusätzliche Abstützung, durch ein Stützband unterstützt, an der Innenfläche des Zylinders ≙. Die Bohrungen in der Kolbenplatte ≙ sind so groß, daß sie eine Reibwirkung des durchströmenden Siliconöles zulassen. Die Kolbenplatte selber dient aber gleichzeitig als Prallplatte gegenüber hohen Kräften.

Beim Einfahren des Kolbens ≙ in den Zylinder ≙ durch eine von außen wirkende Kraft verdichtet das einfahrende Kolbenvolumen das vorhandene Siliconöl ≙ um ein ganz bestimmtes Maß. Der durch das Verdichten entstehende Innendruck des Siliconöles ≙ wirkt auf die Kolbenstangenfläche und erzeugt eine Gegenkraft.

Wird die von außen einwirkende Kraft entfernt, fährt der Kolben, bedingt durch die vorhandene Kompressionskraft, selbsttätig in seine Ausgangsposition zurück.

Anders als bei von außen auf den Kolben wirkende Kräfte verhält sich das Element bei von außen auf den Kolben wirkende Schläge. Diese Schläge müssen auf einem bestimmten Federweg abgebremst werden.

Diese erforderlichen Bremskräfte sind erheblich viel höher als die vorhandenen Federkräfte.

In diesem Fall wirkt die große Kolbenplatte wie eine Prallplatte. Der Schock des Schlages wird in das Siliconöl weitergeleitet und absorbiert. Gleichzeitig fährt der Kolben ein und verdichtet wiederum das Siliconöl. Beim Entlasten des Kolbens fährt dieser wieder ohne Hilfsmittel in seine Ausgangsstellung.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die gewünschte Vorspannkraft durch Ändern des Vorspanndruckes oder durch konstruktives Ändern des Kolbens oder des Siliconzylinders beeinflußt werden kann.


Anspruch[de]
  1. Ebenso ist es ein Vorteil, daß, bei gleicher Baugröße, eine solche Siliconölfeder viel höhere Kräfte aufnehmen kann als ein gleichgroßes Tellerfederpaket. Die Lastspiele betragen in der Regel ≥ 3.000.000. Siliconöl-Feder- und Dämpfungselement als Tellerfederpaketersatz, dadurch gekennzeichnet,
    1. 1) daß durch den vorhandenen Vorspanndruck und das Verhältnis Kolbenvolumen zum Zylindervolumen Feder- oder Dämpfungskräfte erreicht werden können, welche durch Tellerfederpakete gleicher Baugröße nicht erreicht werden und welches, im Gegensatz zu Tellerfederpaketen, höchste Bremsenergien absorbiert.
    2. 2) daß durch das Einbringen unterschiedlicher Vorspanndrücke auch unterschiedliche Feder- oder Dämpfungskräfte bei gleicher Baugröße erreicht werden.
    3. 3) daß durch konstruktive Änderungen der Baugröße oder des Kolbens jede gewünschte Feder- oder Dämpfungskraft erreicht wird.






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