DE10046850A1 - Verfahren zur Herstellung eines hochbelastbaren Federelementes und nach diesem Verfahren hergestelltes Federelement - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines hochbelastbaren Federelementes mit Zwischen- und Endblechen, die in Abständen voneinander gelagert, im sandwichartigen Element angeordnet und von Schichten eines elastisch reagierenden Materials umschlossen sind, sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes Federelement, wobei der Erfindung die Aufgabe zugrunde liegt, ein Verfahren und ein Federelement zu schaffen, das mit geringem technischen Aufwand, bei Gewährleistung einer hohen Funktionalität herzustellen ist. DOLLAR A Die Erfindung löst die Aufgabe durch das gattungsgemäße Verfahren entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eines nach diesem Verfahren hergestellten Federelementes gemäß Anspruch 7.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines hochbelastbaren Federelementes mit sandwichartig eingeordneten Zwischen- und Endblechen, die in Abständen voneinander gelagert, im Element angeordnet und von Schichten eines elastisch reagierenden Materials umschlossen sind sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes Federelement.

Es ist bekannt, Federelemente aus Gummi oder ähnlichen elastischen Stoffen herzustellen. Dazu wird das für die Elemente verwendete elastische Material in einem Vulkanisierprozess form- und funktionsfähig hergestellt. In bestimmten Herstellungsabschnitten werden Zwischen- und Endbleche in ihren bestimmten Funktionslagen in das Element derart eingeordnet, dass sie das Element form- und funktionsstabil halten, einen ausreichenden Elastizitätsgrad gewährleisten und die Kompensierung von Schwingungen durch die Federelemente garantieren. Die bisher bekannten Verfahren zur Herstellung hochbelastbarer Federelemente sind sehr aufwendig, zumal sie konstruktiv sehr vielseitig gestaltet sein müssen, um nicht nur vertikal anlaufende Schwingungen mit gleichmäßigen Amplituden zu kompensieren, sondern aus der Vertikalen abweichende, dynamisch wirkende Kräfte aufzunehmen. Es sind Bemühungen bekannt geworden, die aufwendige Herstellung der Federelemente mit einem einen Vulkanisierungsprozess voraussetzenden elastischen Stoff partiell einzuschränken. Dazu sind Federelemente bekannt geworden, deren Hauptfunktionsteile grundsätzlich aus Gummi oder ähnlichen, zu vulkanisierenden, elastischen Stoffen hergestellt sind. Für die Herstellung am Element anzuordnender Ansatz- und Sekundärelemente finden Materialien Verwendung, die mit eingeschränkten Aufwendungen verarbeitet werden können. Die US PS 4,899,323 offenbart ein Federelement, vordringlich anwendbar zur Aufnahme seismischer Kräfte, dessen hochbelastete Funktionsteile vorrangig aus Gummi oder einem ähnlich thermisch zu behandelnden Material hergestellt sind, jedoch über kompositäre, elastische Elemente verfügen, die aus dynamisch belastbarem viskoelastischem Material gebildet sind. So finden gemäß der Offenbarung der Schrift kugel-, lamellen- und plattenförmige Bauelemente aus viskoelastischem Material Verwendung, denen jedoch eine im wesentlichen nicht primäre Funktion in der konstruktiven Anordnung des Elementes zugeordnet ist. Weitestgehend ist hier neben der Einordnung peripherer Teilelemente eine Umhüllung der äußeren Konturen sowie der festen Zwischenlagen einschränkend vorgesehen worden. Die US PS 5,373,670 stellt eine technische Lösung vor, gemäß der ein Federelement grundsätzlich aus einem säulenförmigen, elastischen Auflagerkörper gebildet ist, den konzentrisch ein federnder Körper umfasst. Diesem Körper sind dämpfende, mitschwingende Eigenschaften zugeordnet. Alternativ sind die elastischen Schichten des den Auflagerkörper umgebenden federnden Körpers plattenförmig ausgebildet, sandwichartig aufgebaut und teilweise aus elastomeren Materialien hergestellt. Der bekannte Stand der Technik zeigt, dass die Hersteller solcher Federelemente bestrebt sind, Materialien zu verwenden, die eine Verringerung des technologischen Aufwandes bei der Herstellung hochbelasteter Federelemente bringen, jedoch eine sichere Funktionalität des Zusammenwirkens aller Funktionsteile des Elementes gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines hochbelastbaren Federelementes mit sandwichartig eingeordneten Zwischen- und Endblechen, die in Abständen voneinander gelagert, im Element angeordnet, von Schichten eines elastisch reagierenden Materials umschlossen sind sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes Federelement zu schaffen, das mit geringem technologischen Aufwand bei Gewährleistung einer hohen Funktionalität herzustellen ist.

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, dass das hochbelastete Federelement mit eingeordneten Zwischen- und Endblechen in einer kompakten Form ausgebildet ist und ein elastisch reagierendes Material die Zwischen- und Endbleche in ausreichend starken Schichten umschließt, die eine sichere Kompensierung von Schwingungen gewährleisten, hohe Drücke durch das Federelement aufnehmen die vorwiegend vertikal auf die großen Körperachsen der Endbleche gerichtet sind. Erfindungsgemäß weist das Federelement elastisch reagierende Schichten auf, die im Element eingeordnet, aus einem thermisch nicht beeinflussten Material in einem Gießvorgang hergestellt werden. Die Erfindung ist vorteilhaft ausgestaltet, wenn das Element in einer seiner späteren Form angepassten Gießform, in der die Zwischen- und Endbleche in einem Abstand eingelegt sind, der ihrer späteren Funktionslage entspricht, hergestellt wird. Das gießfähige Material bildet nach einem Verfestigungsvorgang in einem vorausbestimmten Reaktionsverlauf hochbelastbare, druckstabile und elastische Schichten aus, mit denen die in ihrem Abstand geordneten Zwischen- und Endbleche umfasst und zu einem Federelement verbunden werden. Es ist eine sinnvolle Gestaltungsform der Erfindung, wenn als Material zur Herstellung der elastischen Schichten des Federelementes ein gießfähiges Elastomer verwendet wird. Eine weitere Ausbildung erhält die erfindungsgemäße Lösung dadurch, dass das Federelement durch einen Gießvorgang in einer geschlossenen Form hergestellt wird, in der die Zwischen- und Endbleche mit Abständen eingeordnet sind und nach dem Vergießen sowie dem Ablauf der Reaktionszeit des eingegossenen Materials beim Übergang von einem fließfähigen in einen elastischen Zustand in eine adhäsive Verbindung oder, wenn das technologische Verfahren es zulässt, in eine kohäsive Verbindung gebracht werden. Der mitlesende Fachmann erkennt dabei, dass diese Ausgestaltungsmöglichkeiten die Erfindung positiv in ihren Anwendungsgebieten formen. Es ist eine vorteilhafte Weiterbildung und pragmatische Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung, wenn die Zwischen- und Endbleche aus nichtmetallischen Werkstoffen hergestellt werden. Selbstverständlich sieht der mitlesende Fachmann bei Betrachtung der erfindungsgemäßen Lösung, dass nur solche Werkstoffe Verwendung finden können, welche die erforderlichen Voraussetzungen haben, um den statischen und dynamischen Belastungen der Federelemente gerecht werden zu können. Eine Variationsform der erfindungsgemäßen Lösung sieht ausgestaltend vor, dass in die Form ein Kern eingeordnet wird und der damit in dem Korpus des Federelementes ausgebildete Hohlraum für das Einordnen eines dämpfenden Zusatzelementes mit abweichenden Schwingungseigenschaften zur Verfügung gestellt werden kann. Das Verfahren lässt die Herstellung eines Federelementes zu, das mit geringem technologischen Aufwand und der Gewährleistung hoher Gebrauchswerteigenschaften herzustellen ist und über elastische Schichten verfügt, die aus einem flüssigen, kalt einbringbaren, gießfähigen, die Zwischen- und Endbleche umschließenden, nach einem Reaktionsverlauf elastische Eigenschaften aufweisenden Elastomer gebildet sind. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt die Herstellung von Federelementen in unterschiedlichen Formen zu. So ist es vorteilhaft, wenn das Federelement einen Korpus erhält, der quaderförmig ausgebildet, eingeordnete Zwischen- und Endbleche aufweist, auf deren große Achsen der statische Druck gerichtet ist. Die Erfindung in ihrer Ausbildung vervollständigend ist der Korpus des Federelementes zylinderförmig ausgebildet, er kann auch pragmatisch eine elliptische Form aufweisen. Bei diesen Formen der Federelemente sind deren Querschnitte kreisförmig bzw. elliptisch ausgebildet. Es liegt im Bereich des erfindungsgemäßen Wesens, dass nicht nur die beanspruchten Formen sondern auch Kombinationen daraus die Erfindung ausfüllen. Dem erfindungsgemäßen Verfahren sind signifikante technologische und wirtschaftliche Vorzüge zuzuordnen. Aus technologischer Sicht ist der Vorteil seiner einfachen Herstellung hervorzuheben. Hier wird der Erfindung folgend ein gießfähiges Material in eine hinlänglich bekannte Form eingegossen, in der alle dem Federelement zugehörigen nicht gießfähigen Funktionsteile in ihrer Lage fixiert und vom eingegossenen Material vollständig umschlossen werden. Erfindungsgemäß ausgestaltet wird ein Elastomer verwendet, das blasenfrei die Zwischen- und Endbleche umschließend, nach einer fachgerecht festgesetzten Reaktionszeit zu einem elastischen Hauptfunktionsteil des Federelementes aushärtet. Der Fachmann braucht jetzt das Federelement nur aus der Form zu lösen und hat ein funktionsfähiges Bauteil. Die Kompensierung umfangreicher technologischer Teilschritte sowie die Eliminierung des Bedarfs an Energie bedingen die Möglichkeit eines geringen Gestehungspreises und damit einer äußerst wirtschaftlichen Verwendbarkeit der nach diesem Verfahren hergestellten schwingungsdämpfenden Bauelemente. Es liegt jetzt im Bereich der Möglichkeiten, umfassende Transportwege einzusparen und das Element direkt an der Baustelle anzufertigen. Die Schaffung der Voraussetzung, das Element in einfachen Formen herzustellen, gewährleistet die Möglichkeit einer hohen Variabilität der Konturengestaltung, der konstruktiven Ausbildung und der Belastungsart zu wählen und kurzfristig auf dem Markt anzubieten.

Claims (10)

1. Verfahren zum Herstellen eines hochbelastbaren Federelementes mit sandwichartig eingeordneten Zwischen- und Endblechen, die in Abständen voneinander gelagert, im Element angeordnet, von Schichten eines elastisch reagierenden Materials umschlossen, eine kompakte Form des Elementes ausbilden, das vorwiegend mit vertikal auf die großen Körperachsen der Zwischen- und Endbleche gerichtetem Druck beaufschlagt wird, wobei die elastisch reagierenden Schichten aus einem thermisch nicht beeinflussten Material in einem Gießvorgang hergestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Element in einer seiner späteren Form angepassten Gießform, in der die Zwischen- und Endbleche in der ihre spätere Funktionslage beabstandenden Ordnung eingelegt, beim Gießvorgang von dem Material umschlossen werden, wobei das gießfähige Material nach einem Verfestigungsvorgang in einem vorausbestimmten Reaktionsverlauf zu einer hochbelastbaren, druckstabilen und elastischen Schicht ausgebildet, zwischen den beabstandet geordneten Zwischen- und Endblechen einliegend, zu einem Federelement verbunden wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der elastischen Schichten ein gießfähiges Elastomer verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ausbildung der Zwischen- und Endbleche nichtmetallische Werkstoffe zur Stabilisierung des Federelementes verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement in einem Gießvorgang in einer geschlossenen Form hergestellt wird, in der die Zwischen- und Endbleche mit Abständen eingeordnet sind, die von dem gießfähigen Material nach dem Eingießen in einer Verbindung umschlossen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass in die Form ein Kern eingeordnet und der damit entstandene Hohlraum im Federelement für die Einordnung eines dämpfenden Zusatzelementes vorgesehen wird.

7. Federelement, bestehend aus einem im Wechsel von elastischen Schichten und Zwischen- sowie Endblechen gebildeten Korpus, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Schichten aus einem flüssigen, kalt einbringbaren, die Bleche umschließenden, nach einem Reaktionsverlauf elastische Eigenschaften aufweisenden, gießfähigen Material gebildet sind.

8. Federelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Korpus des Elementes kubus- oder quaderförmig ausgebildet ist und Zwischen- und Endbleche so angeordnet sind, dass der Eintrag der statischen Druckbelastung vertikal auf deren große Achsen gerichtet ist.

9. Federelement nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Korpus des Elementes zylinderförmig ausgebildet ist.

10. Federelement nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Korpus eine elliptische Form aufweist.