DE202011004643U1

DE202011004643U1 - Spring element and spring device for damping vibrations

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Publication number: DE202011004643U1
Application number: DE202011004643U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2011-10-14
Anticipated expiration: 2021-03-31

Abstract

mfassend: ein Trägerelement (110) mit mindestens einer Beschichtung (120) an seiner Oberseite und/oder Unterseite; wobei die Beschichtung (120) elastisch ausgebildet ist und vorzugsweise durch einen Haftvermittler mit dem Trägerelement (110) verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (120) eine Dicke zwischen 5 μm und 1000 μm aufweist.comprising: a carrier element (110) with at least one coating (120) on its upper side and / or lower side; wherein the coating (120) is elastic and is preferably connected to the carrier element (110) by an adhesion promoter; characterized in that the coating (120) has a thickness between 5 μm and 1000 μm.

Description

Die Erfindung betrifft ein Federelement zur Dämpfung von Schwingungen, welches ein Trägerelement mit mindestens einer Beschichtung an seiner Oberseite und/oder Unterseite umfasst und wobei die Beschichtung elastisch ausgebildet ist und vorzugsweise durch einen Haftvermittler mit dem Trägerelement verbunden ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Federvorrichtung mit mindestens einem Federelement und einem dazu flächig gegenüberliegenden Körper.The invention relates to a spring element for damping vibrations, which comprises a carrier element with at least one coating on its top and / or bottom and wherein the coating is elastic and is preferably connected by a bonding agent to the carrier element. In addition, the invention relates to a spring device with at least one spring element and a body opposite thereto surface.

Im Stand der Technik sind Schichtfedern aus zumeist metallischen Scheiben oder Platten, welche über Elastomerschichten miteinander verbunden sind und mittig eine zentrale Bohrung zur Aufnahme der zu dämpfenden Vorrichtung besitzen, hinreichend bekannt. Sie werden für die verschiedensten Zwecke eingesetzt. Die bekannten Schichtfedern bestehen in der Regel aus einer Elastomerschicht, die sich zwischen zwei Endplatten befindet und an diese vulkanisiert ist. Alternativ bestehen solche Schichtfedern aus mehreren Elastomerschichten, welche durch Zwischenplatten voneinander getrennt sind, wobei die äußeren Elastomerschichten jeweils mit Endplatten versehen sind. Die End- und Zwischenplatten besitzen dabei wesentliche höhere Steifigkeit als die Elastomerschichten. Zumeist sind die End- und Zwischenplatten nicht komprimierbar.In the prior art laminated springs are usually made of metal discs or plates, which are connected to each other via elastomer layers and centrally have a central bore for receiving the device to be damped, sufficiently well known. They are used for a variety of purposes. The known layer springs are usually made of an elastomer layer which is located between two end plates and is vulcanized to this. Alternatively, such layer springs consist of a plurality of elastomer layers, which are separated by intermediate plates, wherein the outer elastomer layers are each provided with end plates. The end and intermediate plates have significantly higher stiffness than the elastomer layers. In most cases, the end and intermediate plates are not compressible.

Aus der EP 1 887 248 B1 ist eine Schichtfeder bekannt, welche aufgrund ihres konstruktiven Aufbaus und des verwendeten Materials in der Lage ist, mit zunehmender Belastung eine lineare bis progressive bis exponentiell ansteigende Steifigkeit anzunehmen und somit eine elastische Körperschallentkopplung und/oder Schwingungsdämpfung zu bewirken. Solche Schichtfedern sind insbesondere für den Einsatz im Maschinenbau, speziell im Fahrzeugbau und bei Windkraftanlagen geeignet.From the EP 1 887 248 B1 is known a layer spring, which is due to their structural design and the material used in a position to assume a linear to progressive to exponentially increasing stiffness with increasing load and thus to effect an elastic structure-borne sound decoupling and / or vibration damping. Such layer springs are particularly suitable for use in mechanical engineering, especially in vehicle construction and wind turbines.

Aus der US 4,198,037 ist ein Verfahren zum Herstellen von Druckfederkörpern aus einem Block eines copolymeren Polyester-Elastomeren vorgegebener Länge bekannt. Der Block wird in axialer Längsrichtung zum Verringern seiner Länge durch Aufbringen einer Kraft zusammengepresst und dann entlastet. Diese Copolymeren Polyester weisen vorteilhafte Eigenschaften auf bei Federkörpern, die auf Zug beansprucht werden. Sie haben sich jedoch als ungeeignet erwiesen für Federkörper, die auf Druck beansprucht werden. Um ein Druckfederkörper zu erhalten, der sich nicht bleibend verformt, wenn eine Kompression von mehr als etwa 10% aufgebracht wird, wird in dieser Druckschrift ein entsprechendes Verfahren vorgestellt.From the US 4,198,037 For example, a method of making compression spring bodies from a block of copolymeric polyester elastomer of predetermined length is known. The block is compressed in the axial longitudinal direction to reduce its length by applying a force and then relieved. These copolymers polyester have advantageous properties in spring bodies, which are claimed to train. However, they have proved unsuitable for spring bodies that are subjected to pressure. In order to obtain a compression spring body that does not permanently deform when a compression of more than about 10% is applied, a corresponding method is presented in this document.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein bekanntes Federelement sowie zwei bekannte Federvorrichtung dahingehend zu verbessern, dass sie extrem hohe Drücke beziehungsweise Kräfte aufnehmen können ohne sich dabei dauerhaft zu verformen oder zerstört zu werden. Die gestellte Aufgabe wird mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 dadurch erreicht, dass die Beschichtung eine Dicke zwischen 5 μm und 1000 μm aufweist.The object of the invention is to improve a known spring element and two known spring device to the effect that they can absorb extremely high pressures or forces without being permanently deformed or destroyed. The stated object is achieved with the characterizing feature of claim 1, characterized in that the coating has a thickness between 5 microns and 1000 microns.

Die sehr dünne Beschichtungsdicke bewirkt vorteilhafterweise, natürlich bei entsprechend kleinem Federweg, dass die Beschichtung extrem große Drücke bzw. Kräfte aufnehmen kann, ohne in ihren nicht-linearen plastischen Bereich verformt und damit bezüglich ihrer Federeigenschaften zerstört zu werden.The very thin coating thickness advantageously causes, of course, with a correspondingly small spring travel, that the coating can absorb extremely large pressures or forces without being deformed into its non-linear plastic region and thus destroyed with respect to its spring properties.

Der Beschreibung der Erfindung liegen folgende Begrifflichkeiten zugrunde:The description of the invention is based on the following terms:

Federelement:Spring system:

Ein Federelement im erfindungsgemäßen Sinne ist aus einem Trägerelement (Trägerwerkstoff ist metallisch) und einer einseitigen oder beidseitigen Beschichtung zusammengesetzt. Das Trägerelement und seine Beschichtung sind in ihrer geometrischen Form, d. h. in ihrer äußeren Kontur frei wählbar. Sie können zum Beispiel kreisförmig bzw. scheibenfömig oder rechteckförmig, insbesondere bandförmig ausgebildet sein. Das Federelement kann eine Innenbohrung aufweisen, die ebenfalls eine beliebige Kontur besitzt. Nach dem Aufbringen der Beschichtung auf mindestens eine Seite des Trägerelements, vorzugsweise unter Zuhilfenahme eines Haftvermittlers, ergibt sich das erfindungsgemäße Federelement.A spring element in the sense of the invention is composed of a carrier element (carrier material is metallic) and a one-sided or two-sided coating. The support element and its coating are in their geometric shape, i. H. freely selectable in its outer contour. They may, for example, be circular or disk-shaped or rectangular, in particular band-shaped. The spring element may have an inner bore, which also has an arbitrary contour. After application of the coating on at least one side of the carrier element, preferably with the aid of an adhesion promoter, the spring element according to the invention results.

Haftvermittlerbonding agent

Ein Haftvermittler verbindet das Trägerelement mit der aufgebrachten Beschichtung dauerhaft. Bei dem Haftvermittler handelt es sich um einen Nassfilm, der lösemittelhaltig oder wasserbasierend sein kann. Dieser Nassfilm wird auf das Trägerelement, wie zum Beispiel Stahl, aufgetragen. Anschließend wird die Beschichtung, z. B. eine Gummischicht aufgebracht und unter Temperatur (manchmal auch noch in Kombination mit Druck) mit dem Haftvermittler vernetzt. Es entsteht somit ein Verbund der Beschichtung zum Trägerelement. Der Haftvermittler kann alternativ zu dem Nassfilm auch als Klebstoff ausgebildet sein.An adhesion promoter permanently bonds the carrier element with the applied coating. The primer is a wet film that may be solvent-based or water-based. This wet film is applied to the support member, such as steel. Subsequently, the coating, for. B. applied a rubber layer and crosslinked under temperature (sometimes even in combination with pressure) with the primer. This results in a composite of the coating to the carrier element. The bonding agent may alternatively be formed as an adhesive to the wet film.

Der Haftvermittler ist zwar vorteilhaft, aber keineswegs zwingend notwendig zum Verbinden der Beschichtung mit dem Trägerelement. Alternativ kann die Verbindung auch über Adhäsion oder Kohäsion erfolgen.Although the adhesion promoter is advantageous, but by no means absolutely necessary for connecting the coating to the carrier element. Alternatively, the compound may also be via adhesion or cohesion.

Dadurch, dass gemäß Anspruch 1 die Beschichtung eine Dicke zwischen 5 μm und 1000 μm aufweist kann vorteilshafterweise eine hohe Krafteinleitung in das Federelement erfolgen, ohne das es zu einer dauerhaften Verformung oder gar Zerstörung der elastischen Beschichtung kommt. Der Krafteintrag erfolgt vorzugsweise flächig, das heißt, möglichst verteilt über die gesamte Fläche des Federelementes. Ein Haftvermittler wird vorzugsweise derart aufgebracht, dass das Trägerelement mit der Beschichtung eine chemische Verbindung eingeht. Ein weiterer Vorteil ist bei der geringen Dicke der Beschichtung, dass die chemische Verbindung horizontale Molekülketten enthält, die einer hohen Kraft standhalten, ohne zerstört zu werden. Characterized in that, according to claim 1, the coating has a thickness between 5 microns and 1000 microns can advantageously be done a high force into the spring element, without causing permanent deformation or even destruction of the elastic coating. The force is preferably applied flat, that is, distributed as possible over the entire surface of the spring element. An adhesion promoter is preferably applied in such a way that the support element enters into a chemical bond with the coating. Another advantage, given the small thickness of the coating, is that the chemical compound contains horizontal molecular chains that withstand high force without being destroyed.

Dadurch, dass gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel das Trägerelement eine Dicke zwischen 0,1 mm und 2 mm, vorzugsweise zwischen 0,1 mm und 1 mm, aufweist, ergibt sich der Vorteil, dass in Verbindung mit einer dünnen Beschichtung auf der Ober und/oder Unterseite das Federelement zur Dämpfung von Schwingungen in beengten Einrichtungen angebracht werden kann.The fact that according to a first embodiment, the support member has a thickness between 0.1 mm and 2 mm, preferably between 0.1 mm and 1 mm, there is the advantage that in conjunction with a thin coating on the top and / or Bottom of the spring element for damping vibrations in confined facilities can be attached.

Vorteilhafterweise weist das Trägerelement eine höhere Festigkeit als die Beschichtung auf. Das Trägerelement besteht vorzugsweise aus Metall und bedingt dadurch die benötigte Festigkeit des Federelements. Demgegenüber ist die Beschichtung elastisch und bewirkt den Federeffekt.Advantageously, the carrier element has a higher strength than the coating. The carrier element is preferably made of metal and thereby requires the required strength of the spring element. In contrast, the coating is elastic and causes the spring effect.

Der Beschichtungswerkstoff besteht vorteilhafterweise aus organischem Material, wie beispielsweise Synthesekautschuk, vorzugsweise NBR. NBR steht für Nitrilkautschuk bzw. Acrylnitrit-Butadien-Kautschuk.The coating material is advantageously made of organic material, such as synthetic rubber, preferably NBR. NBR stands for nitrile rubber or acrylonitrile-butadiene rubber.

Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Federvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 15.The above object is further achieved by a spring device according to one of claims 4 to 15.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel weist die Federvorrichtung ein erstes Federpaket mit mindestens einem Federelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, einen dem Federelement in seiner flächigen Erstreckung gegenüberliegenden flächigen Körper; und eine Vorspanneinrichtung zum Vorspannen des Federelementes gegenüber dem Körper mit einer Vorspannkraft Fv mit Fv ≥ 0, welche im Wesentlichen senkrecht auf das Federelement (100) in seiner flächigen Erstreckung wirkt. Die Vorspannkraft Fv fördert die Verbindung zwischen Trägerelement und Beschichtung bei den einzelnen Federelementen sowie die Verbindung zwischen dem Federpaket und dem Körper in Anwendungsfällen, in denen diese unmittelbar aufeinander liegen. Die Vorspannkraft ermöglicht weiterhin die Definition eines Arbeitspunktes in einem Kraft/Weg-Diagramm der Federvorrichtung. Der Vorspannkraft kann eine dynamische (Betriebs-)Kraft, überlagert sein, welche z. B. um den Arbeitspunkt schwingt.According to a first embodiment, the spring device comprises a first spring assembly with at least one spring element according to one of the preceding claims, a flat body opposite the spring element in its planar extension; and a biasing means for biasing the spring element with respect to the body with a biasing force Fv of Fv ≥ 0, which is substantially perpendicular to the spring element ( 100 ) acts in its planar extension. The biasing force Fv promotes the connection between the carrier element and coating in the individual spring elements and the connection between the spring assembly and the body in applications in which these are directly adjacent to each other. The biasing force further enables the definition of an operating point in a force / displacement diagram of the spring device. The biasing force can be a dynamic (operating) force, superimposed, which z. B. oscillates around the operating point.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Körper aus einem zweiten Federpaket mit mindestens einem weiteren flächigen Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gebildet. Alternativ kann der Körper beliebig gestaltet und aus beliebigem Material gebildet sein; er muß lediglich eine vorzugsweise ebene Fläche aufweisen, welche dem ersten Federpaket gegenüber anordbar ist.According to a preferred embodiment, the body is formed from a second spring assembly with at least one further flat spring element according to one of claims 1 to 3. Alternatively, the body may be arbitrarily shaped and formed of any material; he only has to have a preferably flat surface, which is the first spring assembly can be arranged opposite.

Das erste Federpakt und der Körper können in ihren flächigen Erstreckungen parallel oder schief/geneigt zueinander angeordnet sein.The first spring pact and the body may be arranged parallel or oblique / inclined to each other in their planar extents.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist zwischen dem ersten Federpaket und dem Körper unter Einwirkung der Vorspannkraft Fv ein Bremselement oder Verschiebelement reibschlüssig gelagert, welches zwischen dem ersten Federpakt und dem Körper parallel zu deren flächigen Erstreckungen hin- und herbewegbar ist.According to a further embodiment, a braking element or displacement element is frictionally mounted between the first spring assembly and the body under the action of the biasing force Fv, which is between the first spring assembly and the body parallel to their planar extensions back and forth.

Dabei können das erste Federpaket und der Körper jeweils ortsfest angeordnet sein oder alternaitv kann eine Verschiebevorrichtung vorgesehen sein zum Verschieben des ersten Federpaktes relativ zu dem Körper zumindest im Wesentlichen parallel zu ihren flächigen Erstreckungen.In this case, the first spring assembly and the body may each be arranged stationary or alternaitv may be provided a displacement device for displacing the first spring pact relative to the body at least substantially parallel to their planar extensions.

Das Bremselement ist mechanisch mit einem dynamischen System gekoppelt ist zum Dämpfen der Bewegung oder Schwingung des dynamischen Systems. Insbesondere über den Betrag der Vorspannkraft Fv ist Grad der Dämpfung stufenlos einstellbar. Sind das erste Federpaket und der Körper in ihren flächigen Erstreckungen geneigt zueinander angeordnet, so ist auf diese Weise eine ungleich starke Dämpfung in den beiden Schwingungsrichtungen einstellbar. Schwingt das Bremselement in Richtung der konvergierenden Ebenen von erstem Federelement und Körper, so wird die Schwingung mit zunehmender Amplitude zunehmend stärker gedämpft. Umgekehrt: Schwingt das Bremselement in Richtung der divergierenden Ebenen, so wird die Schwingung mit zunehmender Amplitude zunehmend weniger gedämpft. Vorzugsweise ist das Bremselement für die Verwendung zwischen den schiefen Ebenen zumindest teilweise elastisch ausgebildet, um bei verschiedenen Wegpositionen zwischen den schiefen Ebenen, das heißt, bei verschiedenen Höhen zwischen den schiefen Ebenen, jeweils einen Reibkontakt zu den beiden Ebenen halten zu können.The braking element is mechanically coupled to a dynamic system for damping the movement or vibration of the dynamic system. In particular, the amount of the biasing force Fv degree of damping is infinitely adjustable. If the first spring assembly and the body are inclined relative to one another in their planar extensions, an unequal damping in the two directions of vibration can be set in this way. If the braking element oscillates in the direction of the converging planes of the first spring element and the body, the vibration is increasingly attenuated with increasing amplitude. Conversely, if the braking element oscillates in the direction of the divergent planes, the vibration is increasingly attenuated with increasing amplitude. Preferably, the braking element for use between the inclined planes is at least partially elastic, in order to hold a friction contact with the two planes at different path positions between the inclined planes, that is, at different heights between the inclined planes.

Das Bremselement oder das Verschiebelement können beispielsweise kugelförmig oder rollenförmig ausgebildet sein.The brake element or the displacement element may be formed, for example, spherical or roller-shaped.

An der Stirnseite des ersten und/oder des zweiten Federpaktes kann ein Hebelarm angebracht sein zum Einleiten von Torsionskräften in die Federvorrichtung. Die Federvorrichtung dient dann als Torsionsfeder. On the front side of the first and / or the second spring pact, a lever arm may be mounted for introducing torsional forces into the spring device. The spring device then serves as a torsion spring.

Die Federelemente in dem ersten und/oder in dem zweiten Federpaket sind typischerweise aufeinander gestapelt angeordnet. Auch die Federpakete können aufeinander gestapelt sein. Durch die Anzahl der Federelemente bzw. der Federpakete pro Stapel läßt sich vorteilhafterweise die Federkonstante der Federvorrichtung variabel einstellen.The spring elements in the first and / or in the second spring packet are typically arranged stacked on each other. The spring packs can be stacked on top of each other. By the number of spring elements or the spring packs per stack can be advantageously set the spring constant of the spring device variable.

Bei den aufeinandergestapelten Federelementen oder Federpaketen liegen vorzugsweise jeweils die Beschichtungen von zwei Federelementen aufeinander und/oder es liegt die Beschichtung des n-ten Federelements auf dem Trägerelement des n + 1 ten Federelements auf. Diese Kombinationen der gegenüberliegenden Schichten bieten den Vorteil einer stärkeren Verbindung der aufeinandergestapelten Elemente im Vergleich zu einer Kombination Trägerelement auf Trägerelement, d. h. Metall auf Metall. Sollte dennoch einmal Metall auf Metall zu liegen kommen, so empfiehlt sich das Zwischenlegen einer Kunststofffolie, die mit verpresst, wird zur Verbesserung der Haftung.In the stacked spring elements or spring packs are preferably in each case the coatings of two spring elements on each other and / or there is the coating of the n-th spring element on the support element of the n + 1 th spring element. These combinations of opposing layers offer the advantage of a stronger connection of the stacked elements compared to a combination of carrier element on carrier element, d. H. Metal on metal. Nevertheless, should metal come to rest on metal, it is advisable to interpose a plastic film that is pressed together to improve adhesion.

Es kann ein Gehäuse vorgesehen sein, in welchem zumindest ein Teil der Federvorrichtung eingehaust ist. Das Gehäuse ist beispielsweise als Gussteil ausgebildet.It can be provided a housing in which at least a part of the spring device is housed. The housing is formed, for example, as a casting.

Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Federvorrichtung gemäß den Ansprüchen 16 bis 18. Diese Lösung ist gekennzeichnet durch ein vorzugsweise rohrförmiges Gehäuse, einen Bolzen und mindestens ein bandförmiges Federelement nach einem der Ansprüche 1–3, welches in Form einer Spirale kraftschlüssig um den Bolzen gewickelt ist und wobei die Spirale an ihrer äußeren Umfangsfläche durch das Gehäuse abgestützt ist.The above object is further achieved by a spring device according to claims 16 to 18. This solution is characterized by a preferably tubular housing, a bolt and at least one band-shaped spring element according to one of claims 1-3, which in the form of a spiral frictionally around the Bolt is wound and wherein the spiral is supported on its outer peripheral surface by the housing.

Wichtig ist dabei, dass das Federelement zumindest so eng gewickelt ist, das sich die jeweils benachbarten Wicklungen der Spirale einander berühren. Nur bei dieser Bauweise ist die durch die Anzahl der benachbarten Wicklungen eingestellte Federkonstante gewährleistet. Durch noch engeres Wickeln des bandförmigen Federelementes so, dass die Beschichtungen in ihren linear elastischen Bereich verformt werden, kann zwischen den einzelnen Wicklungen der Spirale eine radiale Vorspannkraft Fv eingestellt werden.It is important that the spring element is wound at least so tight that the respective adjacent windings of the spiral touch each other. Only in this construction, the set by the number of adjacent windings spring constant is guaranteed. By winding the band-shaped spring element even closer so that the coatings are deformed into their linear elastic range, a radial biasing force Fv can be set between the individual windings of the spiral.

Die oben genannte Aufgabe wird schließlich gelöst durch eine Federvorrichtung gemäß Anspruch 19. Diese Lösung ist gekennzeichnet durch ein vorzugsweise rohrförmiges Gehäuse, einen Bolzen und mindestens ein bandförmiges Federelement nach einem der Ansprüche 1–3, welches in Form einer Spirale aufgewickelt ist. Dabei ist das innere Ende der Spirale formschlüssig mit dem Bolzen und das äußere Ende oder die äußere Umfangsfläche der Spirale formschlüssig mit dem Gehäuse verbunden. Vorteilhafterweise kann diese Ausbildungsform der Federvorrichtung über den Bolzen eingeleitete Drehmomente Md und Federenergie aufnehmen, speichern und bei Bedarf wieder abgeben.The above object is finally achieved by a spring device according to claim 19. This solution is characterized by a preferably tubular housing, a bolt and at least one band-shaped spring element according to one of claims 1-3, which is wound in the form of a spiral. In this case, the inner end of the spiral is positively connected to the bolt and the outer end or the outer peripheral surface of the spiral positively connected to the housing. Advantageously, this embodiment of the spring device can absorb torques Md and spring energy introduced via the bolt, store them and release them again if necessary.

Das erfindungsgemäße Federelement sowie die erfindungsgemäßen Federvorrichtungen können vorteilhafterweise zur Dämpfung von Schwingungen bzw. zum Entkoppeln von Systemen und/oder zur Geräuschminimierung optimal ausgelegt und verwendet werden.The spring element according to the invention and the spring devices according to the invention can advantageously be optimally designed and used for damping vibrations or decoupling systems and / or minimizing noise.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Federelementes und der Federvorrichtungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the spring element and the spring devices are specified in the subclaims.

Der Beschreibung sind insgesamt acht Figuren beigefügt, wobeiThe description is a total of eight figures attached, wherein

1 eine Federvorrichtung mit einzelnen Federelementen 1 a spring device with individual spring elements

2 ein Federelement mit verschiedenen Beschichtungen 2 a spring element with different coatings

3 eine Federvorrichtung mit verschiebbaren Federpaketen 3 a spring device with displaceable spring packs

4 Federelemente im Gehäuse gestapelt 4 Spring elements stacked in the housing

5 verschiedene geometrische Formen des Federelements 5 different geometric shapes of the spring element

6a–c verschiedene Anwendungsfälle 6a -C different use cases

6d eine Federvorrichtung bestehend aus einem aufgewickelten Federelement 6d a spring device consisting of a wound spring element

7 eine Federvorrichtung mit Hebelarm 7 a spring device with lever arm

8 eine Federvorrichtung mit ortsfesten Federpaketen zeigt. 8th shows a spring device with stationary spring packs.

Das erfindungsgemäße Federelement sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Merkmale mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.The spring element according to the invention and the device according to the invention are described in detail below with reference to the figures. In all figures, the same technical features are designated by the same reference numerals.

In 1 ist eine Federvorrichtung (130) dargestellt, welche aus einzelnen Federelementen (100) besteht. Die dargestellte Federvorrichtung (130) wird von einer Vorspanneinrichtung (140) mit einer Vorspannkraft Fv vorgespannt, die senkrecht auf die gestapelten Federelemente (100) aufgebracht wird. Die hier dargestellte Ausführung zeigt mittig eine Bohrung in den Federelementen (100), die allerdings nicht zwingend notwendig ist. Die Einleitung einer (Betriebs-)Kraft F bei Betrieb der Feder kann in axialer Richtung oder durch Torsion, mit entstehendem Drehmoment M, erfolgen. Die Kraft F kann statisch oder dynamisch ausgebildet sein.In 1 is a spring device ( 130 ), which consists of individual spring elements ( 100 ) consists. The illustrated spring device ( 130 ) is from a biasing device ( 140 ) is biased with a biasing force Fv perpendicular to the stacked spring elements ( 100 ) is applied. The embodiment shown here shows in the middle a hole in the spring elements ( 100 ), which is not absolutely necessary. The introduction of a (operating) force F during operation of the spring can take place in the axial direction or by torsion, with the torque M being generated. The force F can be static or dynamic.

In 2 ist ein einzelnes Federelement (100) dargestellt, das aus einem Trägerelement (110) und einer Beschichtung (120) besteht. Die Beschichtung (120) kann vorzugsweise mittels Haftvermittler entweder auf beide Seiten des Trägerelements (110) oder lediglich auf eine Seite (nur auf die Oberseite oder nur auf die Unterseite des Trägerelements) aufgebracht werden.In 2 is a single spring element ( 100 ), which consists of a carrier element ( 110 ) and a coating ( 120 ) consists. The coating ( 120 ) can preferably by means of adhesion promoter either on both sides of the support element ( 110 ) or only on one side (only on the top or only on the underside of the support member) are applied.

3 zeigt eine Federvorrichtung (130), die aus zwei zueinander verschiebbaren Federpaketen (115) und einem reibschlüssig dazwischen liegenden Bremselement (160) besteht. Die Federpakete (115) können gegeneinander verschiebbar sein oder aber ein Federpaket ist relativ zu dem anderen verschiebbar. Der Reibschluß entsteht durch eine Vorspannung der Federpakte gegeneinander mit einer Vorspannkraft Fv. Durch Einstellen des Betrages der Vorspannkraft Fv läßt sich der Betrag der Reibung zwischen dem Bremselement und den Federpaketen jeweils geeignet einstellen. Aufgrund des Reibschlusses wird das Bremselement bei einer Relativbewegung der Federpakete zueinander ebenfalls bewegt. Bei Ausbildung als Kugel und/oder Rolle rollt das Brems- oder Verschiebeelement dann zwischen den Federpaketen ab. 3 shows a spring device ( 130 ), which consists of two mutually displaceable spring assemblies ( 115 ) and a frictionally engaged therebetween brake element ( 160 ) consists. The spring packages ( 115 ) may be mutually displaceable or a spring assembly is relative to the other displaceable. The frictional engagement is caused by a bias of the spring pacts against each other with a biasing force Fv. By adjusting the amount of the biasing force Fv, the amount of friction between the brake member and the spring packs can be suitably adjusted, respectively. Due to the frictional engagement, the brake element is also moved relative to each other during a relative movement of the spring assemblies. When trained as a ball and / or roller, the braking or sliding then rolls between the spring assemblies.

Jedes der Federpakete besteht aus mindestens einem, vorzugsweise mindestens zwei Federelementen. Alternativ kann eines der beiden Federpakete auch durch einen flächigen Körper ersetzt sein, welcher sich parallel oder schief zu der flächigen Erstreckung des ersten Federpaketes erstreckt.Each of the spring assemblies consists of at least one, preferably at least two spring elements. Alternatively, one of the two spring assemblies may also be replaced by a flat body which extends parallel or obliquely to the planar extension of the first spring assembly.

In 4 sind die Federelemente (100) in einem Gehäuse (150) gestapelt. Mit der Vorspanneinrichtung (140) werden die Federelemente (100) axial mit der Vorspannkraft Fv vorgespannt. Die Federvorrichtung (130) kann Axialkräfte aufnehmen.In 4 are the spring elements ( 100 ) in a housing ( 150 ) stacked. With the pretensioning device ( 140 ), the spring elements ( 100 ) is biased axially with the biasing force Fv. The spring device ( 130 ) can absorb axial forces.

In 5 sind verschiedene geometrische Ausbildungen des Federelements (100) dargestellt. Die äußere Kontur kann unterschiedlich ausgeführt sein und die Federelemente (100) können und mit oder ohne Bohrung verwendet werden. Die Innenbohrung kann ebenfalls eine beliebige Innenkontur aufweisen. Die Einsatzbereiche sind vorzugsweise Karosserie, motornahe Anwendung, Fahrwerksbereich, Maschinenlagerung, Bauindustrie, Medizintechnik, Entkoppelungselement, Scharniere, Getriebe, Antriebsstrang und Kupplungen.In 5 are different geometric configurations of the spring element ( 100 ). The outer contour can be designed differently and the spring elements ( 100 ) can be used with or without drilling. The inner bore may also have any inner contour. The areas of application are preferably bodywork, close-to-the-wheel application, chassis area, machine storage, construction industry, medical technology, decoupling element, hinges, gearbox, drive train and couplings.

6 zeigt die Federelemente (100) als Dämpfer für verschiedene Anwendungsfälle im gesamten Bereich der Fahrwerkstechnologie und im Besonderen im Bereich der Querlenker und Stoßdämpfer. 6 shows the spring elements ( 100 ) as a damper for various applications in the entire field of suspension technology and in particular in the field of control arms and shock absorbers.

6a zeigt mehrere einzelne Federelemente (100), die als Federvorrichtung (130) in einem System zur Dämpfung von Schwingungen in axialer Richtung wirken. Beispielhaft ist in den 6a bis 6c die erfindungsgemäße Federvorrichtung (130) als Dämpfer im Bereich der Lagerung von Querlenker, Federbein, Stabilisatoren, Längslenker, Anbindung an die Karosserie dargestellt. 6a shows several individual spring elements ( 100 ) used as spring device ( 130 ) act in a system for damping vibrations in the axial direction. Is exemplary in the 6a to 6c the spring device according to the invention ( 130 ) as a damper in the storage of wishbone, strut, stabilizers, trailing arm, connection to the body shown.

6d zeigt das Federelement (100), das als Band ausgebildet und anschließend als Spirale gewickelt wird. Ein Bolzen (220) ist in axialer Richtung angeordnet und ein rohrförmiges Gehäuse (210) begrenzt die Spirale an ihrem äußeren Umfang. Zu dämpfende radiale (Begtriebs-)Kräfte werden auf den Bolzen (220) eingeleitet und gedämpft, indem die Wickellagen der Spirale radial belastet werden. 6d shows the spring element ( 100 ), which is formed as a band and then wound as a spiral. A bolt ( 220 ) is arranged in the axial direction and a tubular housing ( 210 ) limits the spiral at its outer periphery. Radial forces to be damped are applied to the bolt (FIG. 220 ) introduced and damped by the winding layers of the spiral are radially loaded.

7 zeigt eine Federvorrichtung (130), die an der Ober- und/oder Unterseite des Federpaketes (115) einen Hebelarm (170) aufweist, über den die Krafteinleitung erfolgt. Diese Torsionskraft wird gedämpft, indem die einzelnen Federelemente (100), insbesondere deren Beschichtungen, in ihrem Innern und relativ zueinander tordiert werden. Das entstehende Drehmoment M kann sehr groß sein, ohne dass die erfindungsgemäßen Federelemente (100) in Ihrer inneren Struktur zerstört werden. Ein Einsatz erfolgt in Scharnieren, Riemenspannern, Kettenspannern, Antriebselementen, Kupplungen, Getrieben 7 shows a spring device ( 130 ), which at the top and / or bottom of the spring package ( 115 ) a lever arm ( 170 ), via which the force is applied. This torsional force is damped by the individual spring elements ( 100 ), in particular their coatings, are twisted in their interior and relative to each other. The resulting torque M can be very large without the spring elements according to the invention ( 100 ) are destroyed in your inner structure. They are used in hinges, belt tensioners, chain tensioners, drive elements, couplings, gearboxes

Bei der Federvorrichtung (130) nach 8 sind die mit der Vorspannkraft Fv ≥ 0 vorgespannten Federpakete (115) ortsfest angeordnet. Zwischen den Federpaketen 115 ist ein Bremselement bzw. Verschiebeelement (180) reibschlüssig verschiebbar gelagert. Das Bremselement ist Teil eines dynamischen Systems 300, welches das Bremselement zwischen den Federpakten hin- und her bewegt. Durch die reibschlüssige Lagerung des Bremselementes zwischen den Federpaketen wird das dynamische System gedämpft. Die Stärke der Dämpfung kann durch geeignete Einstellung der Vorspannkraft Fv stufenlos eingestellt werden. Eine hohe Verstellkraft ist z. B. in Scharnieren anzuwenden.In the spring device ( 130 ) to 8th are the spring preloaded with the biasing force Fv ≥ 0 ( 115 ) fixed in place. Between the spring packages 115 is a brake element or displacement element ( 180 ) mounted frictionally displaceable. The brake element is part of a dynamic system 300 which moves the brake element between the spring paces back and forth. Due to the frictional mounting of the brake element between the spring packs, the dynamic system is damped. The strength of the damping can be adjusted continuously by suitable adjustment of the biasing force Fv. A high adjusting force is z. B. in hinges.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100: Federelementspring element
110110: Trägerelementsupport element
115115: Federpaketspring assembly
120120: Beschichtungcoating
130130: Federvorrichtungspring device
140140: Vorspanneinrichtungbiasing means
150 150: Gehäusecasing
160160: Bremselementbraking element
170170: Hebelarmlever arm
180180: Verschiebeelementdisplacement element
210210: Gehäusecasing
220220: Bolzenbolt
300300: dynamisches Systemdynamic system
FF: (Betriebs-)Kraft(Operating) force
FvFv: Vorspannkraftpreload force
MdMd: Drehmomenttorque

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1887248 B1 [0003]
US 4198037 [0004]

Claims

Spring element ( 100 ) for damping vibrations, comprising: a carrier element ( 110 ) with at least one coating ( 120 ) at its top and / or bottom; the coating ( 120 ) is formed elastically and preferably by a bonding agent with the carrier element ( 110 ) connected is; characterized in that the coating ( 120 ) has a thickness of between 5 μm and 1000 μm.

Spring element ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the carrier element ( 110 ) has a thickness between 0.1 mm and 2 mm, preferably between 0.1 mm and 1 mm.

Spring element ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier element ( 110 ) a higher strength than the coating ( 120 ) having.

Spring device ( 130 ) characterized by a first spring assembly with at least one spring element ( 100 ) according to one of the preceding claims, a flat element opposite the spring element in its planar extension; and a biasing device ( 140 ) for biasing the spring element with respect to the body with a biasing force FV with Fv ≥ 0, which substantially perpendicular to the spring element ( 100 ) acts in its planar extension.

Spring device according to claim 4; characterized in that the body is formed from a second spring assembly with at least one further flat spring element according to one of claims 1 to 3.

Spring device according to claim 4 or 5, characterized in that the first spring pact and the body are arranged in their planar extensions parallel or obliquely / inclined to each other.

Spring device according to claim 6, characterized in that between the first spring assembly and the body under the action of the biasing force Fv a brake element ( 160 . 180 ) is frictionally mounted, wherein the braking element is mechanically coupled to a dynamic system for damping the movement of the dynamic system.

Spring device ( 130 ) according to claim 7, characterized in that the braking element ( 160 ) is spherical or roller-shaped.

Spring device ( 130 ) according to claim 7 or 8, characterized in that, the first spring packet ( 115 ) and the body are respectively arranged stationary, or a displacement device is provided for displacing the first spring pact relative to the body at least substantially parallel to their planar extensions.

Spring device ( 130 ) according to claim 5, characterized by a lever arm ( 170 ) on the end face of the first and / or the second spring pact for introducing torsional forces into the spring device.

Spring device according to one of claims 4 to 10, characterized in that the spring elements are arranged stacked in the first and / or in the second spring packet.

Spring device according to one of claims 5 to 11, characterized in that the first and the second spring pack are arranged stacked on each other.

Spring device according to one of claims 11 or 12, characterized in that in the stacked spring elements ( 100 ) or spring packs respectively the coatings ( 120 ) of two spring elements ( 100 ) and / or the coating ( 120 ) of the nth spring element ( 100 ) on the carrier element ( 110 ) of the n + 1 th spring element ( 100 ) rests.

Spring device ( 130 ) according to one of claims 4 to 13, characterized by a housing ( 150 ), in which at least a part of the spring device is housed.

Spring device ( 130 ) according to claim 14, characterized in that the housing ( 150 ) is designed as a casting.

Spring device ( 130 ), characterized by a preferably tubular housing ( 210 ); a bolt ( 220 ); and at least one band-shaped spring element ( 100 ) according to one of claims 1-3, which in the form of a spiral frictionally around the bolt ( 220 ) and wherein the spiral on its outer circumferential surface through the housing ( 210 ) is supported.

Spring device ( 130 ) according to claim 16; characterized in that the spring element ( 100 ) is wound so tightly that touch the respective adjacent windings of the spiral.

Spring device ( 130 ) according to claim 17, characterized in that the spring element ( 100 ) is so tightly wound that between the individual windings of the spiral, a radial biasing force Fv is formed.

Spring device ( 130 ), characterized by a preferably tubular housing ( 210 ); a bolt ( 220 ); and at least one band-shaped spring element ( 100 ) according to one of claims 1-3, which is wound in the form of a spiral, wherein the inner end of the spiral form-fitting with the bolt ( 220 ) and the outer end or the outer peripheral surface of the spiral form-fitting with the housing ( 210 ) connected is.