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Die Erfindung betrifft ein Federelement in Form eines Wellenbandes zum Einsatz zwischen zwei zueinander parallelen abstandsveränderlichen ebenen Platten.
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Aus der
US 2 380 900 ist ein Federelement in Form eines kreisabschnittsförmig oder kreisförmig verlaufenden Wellenbandes bekannt, das zwischen zwei Ringscheiben zum Einbau kommt. Die Gesamtanordnung soll hierbei eine druckelastische Kupplungsplatte oder Bremsscheibe sein.
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Das aus ursprünglich gerade begrenztem Bandmaterial hergestellte Federelement weist hierbei Wellenverläufe auf, die sich am inneren Durchmesser anders darstellen als am äußeren Durchmesser, damit das Element insgesamt überall gleiche Höhe hat und in linienförmigen Kontakt mit den anliegenden Ringscheiben treten kann.
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Über dem Umfang hat das Wellenband hierbei absolute Maxima und absolute Minima sowie dazwischen liegende relative Maxima und relative Minima. Der Kontakt der letzteren mit den Ringscheiben soll bei Kompression der Gesamtanordnung in jedem Fall vermieden werden. Hierfür sind Abstandshalter zwischen den Ringscheiben vorgesehen.
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Aus der
SU 1 483 127 A2 sind Ringfederelemente bekannt, die über einer konischen Grundform von innen nach außen einen Wellenverlauf erkennen lassen. Bei axialer Belastung kommen die Ringfederelemente mit Ringscheiben zur Anlage, die von innen nach außen zur Konusform und Wellenform korrespondierende Ringstufen haben. Hiermit läßt sich bei axialer Belastung der Ringfederelemente ein abgestuftes zur Anlage kommen mit den Ringscheiben herbeiführen, was zu einer stufenweiseprogressiven Kennlinie der Ringfederelemente führt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Federelement bereitzustellen, das bei geringen Herstellungskosten zur elastischen Abstützung zweier abstandsveränderlicher ebener zueinander paralleler Platten in Normalrichtung zu deren Oberfläche dienen kann. Hierbei soll bei großer Bruchsicherheit des Federelementes eine grundsätzlich flache Federkennlinie darstellbar sein. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Anordnung mit einem solchen Federelement bereitzustellen, die eine gute elektrische Leitfähigkeit ermöglicht und eine niedrige Federrate hat.
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Die Lösung hierfür besteht in einem Federelement in Form eines gerade verlaufenden offenendigen Wellenbandes zum Einsatz zwischen zueinander parallelen abstandsveränderlichen ebenen Platten, wobei das Wellenband mehrere Wellenperioden mit jeweils einem absoluten Maximum und einem absoluten Minimum aufweist und zwischen jedem absoluten Maximum und absoluten Minimum jeweils zumindest drei Wendepunkte liegen. Die angegebene Form des Wellenbandverlaufs führt, wie anhand der Zeichnungsbeschreibung noch näher ausgeführt wird, bei axialer Annäherung der anliegenden Platten aneinander zu einer Verkürzung der Wellenlängen, so daß eine flache Federkennlinie entsteht. Ein Federelement dieser Art ist aus ebenem Blech in einem entsprechenden Gesenk einfach herstellbar. Hierbei kann sowohl Federstahl zum fertigen Produkt umgeformt werden, als auch Stahlblech umgeformt und anschließend wärmebehandelt werden. Das erfindungsgemäße Federelement ist besonders gut für die Verwendung im Fahrzeugbau geeignet, wobei andere Anwendungsgebiete nicht ausgeschlossen sind.
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In bevorzugter Ausführung ist hierbei vorgesehen, daß das Wellenband zwischen benachbarten Wendepunkten jeweils relative Maxima und relative Minima ausbildet, die dann bei Kontakt der jeweils nächsten relativen Maxima und Minima mit den anliegenden Platten jeweils zu einer Versteifung der Federkennlinie führen, die somit in mehreren Stufen stufenweise progressiv ausgelegt sein kann.
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Um eine stabile Anlage jeder der beiden anliegenden Platten mit dem Wellenband sicherzustellen, ist vorgesehen, daß das Wellenband mindestens zwei vollständige Wellenperioden umfaßt.
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In günstiger Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Wellenperioden im wesentlichen aus Kreisabschnitten mit wechselndem Krümmungssinn und hierbei insbesondere wechselnden Krümmungsradien bestehen, was sich in Bezug auf die Werkzeuggestaltung zur Herstellung besonders günstig darstellt.
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In der bevorzugten Verwendung des genannten Federelement ist vorgesehen, daß es zwischen zwei parallelen, zueinander abstandsveränderlichen Platten angeordnet ist, und zwar insbesondere unter ständigem Kontakt der absoluten Maximal und der absoluten Minima mit diesen Platten. Es ist generell jede Form des Kontakts bzw. der Anbindung zwischen dem Federelement und den Platten denkbar, die von den jeweiligen Bedürfnissen an die Baugruppe abhängen. Vorzugsweise ist das Federelement im Bereich zumindest eines Teils der absoluten Maxima und absoluten Minima in Richtung der Wellenperioden fest mit den anliegenden Platten verbunden. Dies gilt zumindest für die Kontaktpunkte an den Enden des Federelementes. Anstelle der festen Verbindung mit den Platten kann das Federelement auch gegenüber einem Drittelement fest gehalten sein, beispielsweise gegenüber einer starren seitlichen Grenzplatte, so daß das Federelement in seine Längsrichtung fixiert ist.
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Die Wahl der Verbindungsart, d. h. ob die absoluten Maxima bzw. Minima überwiegend frei gleitend gegenüber den Platten gehalten oder an zumindest einigen der Maxima bzw. Minima mit zumindest einer oder beiden Platten fest verbunden sind, hängt von der bevorzugten Anwendung des Federelements ab.
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Die Anzahl der Verbindungspunkte zwischen dem Federelement und den Platten entlang des gesamten Verbandes ist aus technischer Sicht nach unten hin begrenzt, wobei die Anzahl für eine gute elektrische Leitfähigkeit zwischen dem Federelement und den Platten vorzugsweise möglichst groß sein sollte. Denn ist die Anzahl der Verbindungspunkte zu gering, kann es dazu kommen, daß die elektrische Leitfähigkeit zwischen Federelement und angrenzender Platte nicht ausreichend ist. Insofern ist eine möglichst große Zahl von Verbindungspunkten für den elektrischen Widerstand von primärer Bedeutung.
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Für die thermische Funktion ist die mechanische Steifigkeit des Federelements in seiner Hochrichtung, d. h. normal zu den beiden Platten, maßgebend. Hier ist vorzugsweise eine möglichst niedrige Federrate des Federelements erwünscht. Je höher die Anzahl der Verbindungspunkte zwischen dem Federelement und den Platten ist, desto höher ist die Federrate des Federelements. Diese Anforderung kann, je nach Anwendungsfall, im Widerspruch zu der Forderung nach einer guten thermischen Leitfähigkeit stehen.
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Ist die Anbindung an den Kontaktpunkten zwischen dem Federelement und den Platten überwiegend frei gleitend, ist das Federelement verhältnismäßig weich. Hiermit wird der obengenannten Forderung nach einer möglichst niedrigen Federrate Rechnung getragen. Allerdings sind an den frei gleitenden Kontaktpunkten die elektrische Leitfähigkeit ungünstig, da die elektrischen Widerstände an diesen Kontaktpunkten zu hoch sind.
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Für eine Reduktion des elektrischen Widerstands wird eine größere Zahl der Maxima bzw. Minima mit den Leiterplatten fest verbunden, insbesondere stoffschlüssig verbunden, beispielsweise mittels Löten oder Schweißen. Das feste Verbinden der Maxima bzw. Minima mit den angrenzenden Platten führt zu einer Erhöhung der Federrate des Federelements da die Komprimierbarkeit des Federelements in Längsrichtung, d. h. in Längserstreckungsrichtung des Federelements bzw. parallel zu den Leiterplatten, sprunghaft zunimmt. Dies kann jedoch im Widerspruch zu der Forderung nach einer geringen Steifigkeit des Federelements stehen.
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Gemäß der Erfindung sind zumindest zwischen einer Teilzahl der absoluten Maxima und absoluten Minima zumindest drei Wendepunkte gebildet, d. h. zwischen einem absoluten Maximum und einem absoluten Minimum ist eine Zwischenwelle vorgesehen. Diese Zwischenwellen reduzieren sowohl die Steifigkeit des Federelements in der Längsrichtung, d. h. parallel zu den Leiterplatten, als auch aufgrund des Bogeneffekts in der Hochrichtung, d. h. senkrecht zu den Platten. Somit kann die Steifigkeit des Federelements trotz der für die elektrische Funktion notwendigen Mehrzahl von festen Verbindungspunkten zwischen Federelement und Platten in vorteilhafter Weise herabgesetzt werden.
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Das Federelement kann nach einer ersten Möglichkeit an genau einer Stelle an einer der Platten festgelegt sein. Die so gebildete Verbindungsstelle zwischen dem Federelement und der Platte kann dabei an einem mittig gelegenen absoluten Maximum oder absoluten Minimum liegen. Alternativ hierzu kann das Federelement auch an einem der Enden mit einer der Platten oder einem Drittelement in Längsrichtung festgelegt sein.
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Nach einer weiteren Möglichkeit werden mehrere der absoluten Maxima und Minima an die anliegenden Platten angebunden, wobei eine besonders hohe Steifigkeit dadurch erreicht wird, wenn sämtliche der absoluten Maxima und Minima mit den anliegenden Platten fest verbunden werden. Es ist jedoch grundsätzlich auch denkbar, daß Federelement gegenüber den Platten frei ist, d. h. daß keine feste Verbindung zwischen dem Wellenband und den Platten vorgesehen ist.
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Durch die Art der Anbindung des Federelements an die Platten läßt sich der Verlauf der Federkraft über dem Federweg an die Bedürfnisse des jeweiligen Anwendungsfalls anpassen. Anstelle oder in Ergänzung zur Anbindung des Federelements an zumindest eine der beiden Platten kann die Anbindung auch gegenüber einem oder mehreren Drittelementen erfolgen, worunter weitere Bauteile verstanden werden, die zumindest mittelbar mit den Platten verbunden sein können.
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Eine weitere konstruktive vorteilhafte Ausgestaltung geht dahin, daß an den Enden des Wellenbandes gerade Endabschnitte liegen, die insbesondere auf einer Mittellinie der Wellenperioden verlaufen. Diese Endabschnitte können zunächst zur Handhabung des Federelementes bei der Montage zwischen den ebenen Platten dienen. Wenn die Enden darüber hinaus nach fertiger Montage in Längsrichtung abgestützt werden, tragen auch die Endabschnitte des Federelementes infolge Verkürzung bei Reduzierung des Plattenabstands zur Federwirkung bei.
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Vorzugsweise ist das Wellenband über seiner Länge gewellt, wobei das Verhältnis von Länge zur Breite insbesondere größer als 5 ist. In besonderen Fällen kann das Wellenband in Draufsicht variable Breite haben, beispielsweise trapezförmig oder rautenförmig sein. Die zu bevorzugende Ausgestaltung geht jedoch dahin, daß das Wellenband in Draufsicht rechteckig begrenzt ist. Hierbei ist dementsprechend auch das Ausgangsmaterial rechteckig begrenzt und kann aus Bandmaterial abgelängt werden.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung besteht das Federelement aus einem elastischen Material, insbesondere einem ferritischem oder austenitischem Federstahl. Vorzugsweise wird als Federstahl SUS 430 NCA-1 (ferritisch), SUS 301, SUS 304, NSS 305 M1 oder SUS 316 (austenitisch) verwendet. Es ist jedoch, grundsätzlich auch möglich das Federelement aus Kunststoffmaterialien herzustellen, insbesondere mit Faserverstärkung.
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Die in Längsrichtung feste Verbindung kann stoffschlüssig sein, insbesondere mittels Schweißen erfolgen, oder formschlüssig sein, insbesondere mittels Vernieten erfolgen.
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In weiterer bevorzugter Verwendung werden die Verbindungsstellen zwischen Wellenband und anliegenden Platten zur Stromleitung genutzt, insbesondere wenn das Konstruktionselement jeweils zwischen zwei Zellen eines Batteriestapels oder Brennstoffzellenstapels verwendet wird, oder die Verbindungsstellen zwischen Wellenband und anliegenden Platten werden zur Wärmeleitung verwandt, wenn das Konstruktionselement jeweils zwischen parallelen Elementen eines Heizzellen- oder Kühlzellenstapels zur Verwendung kommt. Zur Minimierung des elektrischen Widerstandes bzw. zur Maximierung der Wärmeleitfähigkeit sollen hierfür sämtliche absoluten Maxima und absoluten Minima mit den anliegenden Platten fest verbunden werden, bevorzugt im Stoffschluß.
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Die grundsätzliche Verwendung besteht darin, daß die Abstandsveränderung der Platten im Betrieb größer ist als die Differenz zwischen der Amplitude der absoluten Maxima und absoluten Minima und der Amplitude der größten relativen Maxima und größten relativen Minima. Vorzugsweise ist jedoch die Verwendung so, daß die Abstandsveränderung der Platten im Betrieb größer ist als die Differenz zwischen der Amplitude der absoluten Maxima und absoluten Minima und der Amplitude der kleinsten relativen Maxima und relativen Minima. In letzterem Falle kommen sämtliche relativen Maxima und relativen Minima zur Darstellung der abgestuft progressiven Kennlinie im Betrieb nach und nach zur Anlage mit den abstandsveränderlichen Platten.
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Die obengenannte Aufgabe wird weiter durch eine Anordnung aus zumindest einem Federelement nach einer der obigen Ausführungsformen sowie zumindest zwei Platten gelöst, zwischen denen das zumindest eine Federelement gehalten ist. Die Art der Verbindung zwischen dem Federelement und den Platten kann nach einer der obengenannten Möglichkeiten ausgeführt sein. Vorzugsweise ist das Federelement zumindest mit seinen Enden in seiner Längsrichtung gegenüber einer der Platten oder beiden Platten oder gegenüber einem Drittelement fixiert. Die Verbindung kann stoffschlüssig oder formschlüssig erfolgen, wie oben ausgeführt. Durch die zwischen den absoluten Maxima und absoluten Minima gebildeten Zwischenwellen wird die Steifigkeit des Federelements in seiner Längsrichtung, d. h. parallel zu den Platten, und in der Hochrichtung, d. h. senkrecht zu den Platten, reduziert. Gleichzeitig wird durch die feste Verbindung zumindest im Bereich der Enden des Federelements eine gute elektrische Leitfähigkeit erreicht.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachstehend beschrieben.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Federelement als offenes Wellenband
- a) in Seitenansicht;
- b) in Draufsicht;
- c) in einer vergrößerten Teilseitenansicht;
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2 zeigt das Federelement gemäß 1c mit anliegenden Platten in Seitenansicht;
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3 zeigt einen abweichenden Teilabschnitt eines erfindungsgemäßen Federelementes mit anliegenden Platten in 3-D-Darstellung;
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4 zeigt ein Prinzipbild eines erfindungsgemäßen Federelementes mit anliegenden Platten in Seitenansicht;
- a) in unbelastetem Zustand;
- b) in belastetem Zustand;
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5 zeigt ein Kraft-Weg-Diagramm für ein erfindungsgemäßes Wellenband in einer Ausführungsform, bei der das Wellenband an den Enden mit den Platten verschweißt ist und bei der die Zwischenwellen des Federbands mit den Platten in Anlage kommen;
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6 zeigt ein Kraft-Weg-Diagramm für ein erfindungsgemäßes Wellenband in einer weiteren Ausführungsform, bei der das Wellenband an den Enden mit den Platten verschweißt ist und bei der die Zwischenwellen des Federbands mit den Platten nicht in Anlage kommen;
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7 zeigt ein Kraft-Weg-Diagramm für ein erfindungsgemäßes Wellenband in einer weiteren Ausführungsform, bei der das Wellenband gegenüber den Platten frei ist und bei der die Zwischenwellen des Federbands mit den Platten nicht in Anlage kommen.
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Die einzelnen Darstellungen der 1 werden nachstehend gemeinsam beschrieben.
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Ein in Draufsicht rechteckig begrenztes Wellenband 11 hat die Breite B und eine mehrfach größere Länge L. Zwei Endbereiche 12, 13, die jeweils die Länge LE haben, sind in Seitenansicht nicht gewellt, sondern verlaufen gerade insbesondere auf einer gedachten (nicht dargestellten) Mittellinie des dazwischen liegenden Wellenzuges 14. Zwischen den beiden Endbereichen 12, 13 liegt ein Wellenzug 14, der eine Mehrzahl von Wellenperioden 15, 16 umfaßt, die hier die Länge LW haben. Zwischen dem Endbereich 12 und der Wellenperiode 15 liegt eine Teilperiode 17 mit der Länge LW/4. Jede der Wellenperioden umfaßt ein absolutes Maximum 18 und ein absolutes Minimum 19. Der Wellenzug 14 besteht insgesamt in Seitenansicht aus Kreisabschnitten mit wechselndem Krümmungssinn, die darüber hinaus unterschiedliche Radien R1, R2 haben. Zwischen einem absoluten Maximum 18 und einem absoluten Minimum 19 liegen drei Wendepunkte. Durch geeignete Wahl der Länge der Kreisabschnitte können zwischen zwei Wendepunkten jeweils relative Maxima und relative Minima ausgebildet sein. Es sind jedoch auch Wellenverläufe möglich, die zwischen einem absoluten Maximum und absoluten Minimum bei wechselnder Krümmung stetig fallen und zwischen einem absoluten Minimum und einem absoluten Maximum bei wechselnder Krümmung stetig steigend sind und somit keine relativen Maxima und Minima bilden.
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In 2 sind gleiche Einzelheiten mit gleichen Bezugsziffern wie in 1, insbesondere mit in 1c bezeichnet. Auf die vorangehende Beschreibung wird Bezug genommen. Das Wellenband 11 liegt hierbei zwischen zwei Platten 21, 22, wobei die absoluten Maxima 18 Kontakt mit der obenliegenden anliegenden Platte 21 und die absoluten Minima Kontakt mit der untenliegenden anliegenden Platte 22 haben. Die absoluten Maxima und absoluten Minima bezeichnen damit gleichzeitig Kontaktpunkte, an denen zumindest ein Teil derselben stoffschlüssig oder formschlüssig mit den Platten 21, 22 verbunden ist. Dies gilt insbesondere zumindest für die ersten absoluten Maxima und Minima an den beiden Enden des Wellenbandes 11.
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In 3 sind gleiche Einzelheiten wie in 2 mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Auf die vorangehende Beschreibung wird insoweit Bezug genommen. Die hier erkennbare Darstellung beschränkt sich auf eine Wellenperiode 15, ohne das entsprechende Wellenende und die dazwischenliegende Teilperiode. Auch hier sind in den absoluten Maxima 18 und absoluten Minimum 19 in Längsrichtung feste Verbindungen zwischen dem Wellenband 11 und den anliegenden Platten 21, 22 vorgesehen. Das ebenfalls gekennzeichnete zweite absolute Maximum 18' ist bereits der nächsten Wellenperiode zugeordnet. Der Beginn und das Ende einer Wellenperiode 15 kann auch anders gewählt werden, als dies bei den drei vorstehenden Zeichnungen erfolgt ist. Beispielsweise kann der Beginn einer Wellenperiode auch als unmittelbar im Anschluß an das Wellenende 12 liegend betrachtet werden.
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In 4 sind gleiche Einzelheiten erkennbar wie in 2, wobei jedoch der Wellenzug vereinfachend aus geraden Abschnitten bestehend dargestellt ist. Die Verbindungspunkte der absoluten Maxima und absoluten Minima mit den anliegenden Platten 21, 22 sind hier besonders hervorgehoben.
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Die Konfiguration in Darstellung a stellt den unbelasteten Zustand da, das heißt, im Wellenband 11 liegen keine Spannungen vor. Zwischen dem absoluten Maximum 18 und dem absoluten Minimum 19 sind zwei relative Maxima 26, 27 und zwei relative Minima 28. 29 bezeichnet.
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In Darstellung b ist die Belastung der obenliegenden Platte 21 durch eine senkrecht aufgebrachte Kraft 23 erkennbar, wobei die untenliegende Platte 22 an zwei Auflagern 24, 25 abgestützt ist. Wie in der vergrößerten Teildarstellung besonders hervorgehoben nähern sich hierdurch die Platten 21, 22 gegenüber dem unbelasteten Zustand an, wobei gleichzeitig das Wellenband 11 zwischen einem absoluten Maximum 18 und einem absoluten Minimum 19 unter Änderung der Kurvenverläufe gekürzt wird. Es entstehen hierbei Rückstellkräfte, die zunächst im wesentlichen proportional zum verkürzenden Weg sind. Sobald sich die relativen Maxima 26, 27 und relativen Minima 28, 29 hierbei in zwei Phasen an den Platten 21, 22 anlegen, verändert sich die Federkennlinie in zwei Phasen und nimmt jeweils einen steileren Weg-Kraft-Verlauf an.
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Wenn die Anzahl der relativen Maxima und relativen Minima zwischen zwei Befestigungspunkten größer als 2, insbesondere zum Beispiel 4 ist, kann die Federkennlinie zunehmend progressiv in mehreren Phasen gestaltet sein. Die Befestigungspunkte des Wellenbandes 11 mit den Platten 21, 22 können insbesondere als elektrisch leitende Kontakte dienen, wenn die Platten beispielsweise Teile eines Batteriezellenstapels oder eines Brennstoffzellenstapels sind. Sie können auch als wärmeleitende Elemente ausgebildet sein, wenn die Platten beispielsweise Bestandteile eines Kühlzellenstapels oder Heizelementestapels sind.
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Für alle der Ausführungsformen gemäß den 2 bis 4 gilt, daß die Verbindung zwischen dem Wellenband 11 und den angrenzenden Platten 21, 22, d. h. ob die absoluten Maxima 18 bzw. Minima 19 überwiegend frei gleitend gegenüber den Platten 21, 22 gehalten oder an zumindest einigen der Maxima 18 bzw. Minima 19 mit zumindest einer oder beiden Platten 21, 22 fest verbunden sind, von der bevorzugten Anwendung der Baugruppe abhängt.
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Für eine gute elektrische Leitfähigkeit zwischen dem Wellenband 11 und den Platten 21, 22 sollte eine möglichst große Anzahl der absoluten Maximal 18 und absoluten Minima 19 mit der jeweils angrenzenden Platte 21, 22 fest verbunden sein, beispielsweise mittels Schweißen oder Löten.
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Für eine möglichst niedrige Federrate, die für die thermische Funktion maßgebend ist, ist eine möglichst geringe Anzahl von festen Kontaktpunkten zwischen dem Wellenband 11 und den Platten 21, 22 erforderlich. Ist die Anbindung an den Kontaktpunkten zwischen dem Wellenband 11 und den Platten 21, 22 überwiegend frei gleitend, ist das Wellenband 11 verhältnismäßig weich. Hiermit wird eine möglichst niedrige Federrate erreicht. Allerdings ist die elektrische Leitfähigkeit an den frei gleitenden Kontaktpunkten aufgrund erhöhter elektrischer Widerstände reduziert.
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Durch die insbesondere in 4 erkennbaren Zwischenwellen, welche jeweils durch zwei relative Maxima 26, 27 und zwei relative Minima 28, 29 gebildet sind, wird in vorteilhafter Weise die Steifigkeit des Wellenbandes 11 in seiner Längsrichtung, d. h. parallel zu den Platten 21, 22, reduziert. Außerdem bewirken die Zwischenwellen aufgrund des Bogeneffekts auch eine Erhöhung der Steifigkeit des Wellenbands 11 in der Hochrichtung, d. h. senkrecht zu den Platten 21, 22. Somit kann die Steifigkeit des Wellenbands 11 trotz der für die elektrische Funktion notwendigen Mehrzahl von festen Verbindungspunkten zwischen Wellenband 11 und Platten 21, 22 in vorteilhafter Weise herabgesetzt werden.
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Die 5 zeigt ein Kraft-Weg-Diagramm für ein erfindungsgemäßes Wellenband in einer Ausführungsform, bei der das Wellenband insbesondere an seinen Enden mit den Platten fest verbunden ist, vorzugsweise stoffschlüssig verbunden ist, beispielsweise durch Schweißen, oder formschlüssig verbunden ist, beispielsweise durch vernieten. Auf der Y-Achse ist die Federkraft in Newton (N) angetragen, während auf der X-Achse der zurückgelegte Federweg in Millimeter (mm) angetragen ist. Es ist vorgesehen, daß die Zwischenwellen des Federbands bei Belastung der Platten aufeinander zu mit diesen in Anlage kommen. Die Kurve ist mit dem Bezugszeichen 30 versehen. Es ist erkennbar, daß die Federkraft bei Belastung der Platten und damit zunehmendem Federweg zunächst stetig zunimmt. Dabei wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Maximum 31 der Federkraft von etwa 1900 N bei einem zurückgelegten Federweg von 0,14 mm erreicht. Bei weiter steigendem Federweg, nimmt die Federkraft hinter dem Maximum wieder leicht ab. Insgesamt ist der Verlauf der Kurve über die gesamte Länge stetig, d. h. sie beinhaltet keine Sprünge, und gekrümmt.
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In 6 ist ein Kraft-Weg-Diagramm für ein erfindungsgemäßes Wellenband in einer weiteren Ausführungsform gezeigt. Auch hier ist vorgesehen, daß das Wellenband insbesondere an seinen Enden mit den Platten fest verbunden ist, insbesondere durch Stoffschluß oder Formschluß. Im Unterschied zu der Ausführungsform nach 5 ist vorliegend allerdings vorgesehen, daß die sich zwischen den absoluten Maxima und Minima des Wellenbandes befindlichen Zwischenwellen mit den Platten in Anlage kommen. Auf der Y-Achse ist die Federkraft in Newton (N) angetragen, während auf der X-Achse der zurückgelegte Federweg in Millimeter (mm) angetragen ist. Es ist erkennbar, daß die Federkraft bei Belastung der Platten und damit zunehmendem Federweg zunächst stetig zunimmt. Dabei erreicht die Kurve 30 ein Maximum 31 der Federkraft von etwa 1900 N bei einem zurückgelegten Federweg von 0,14 mm. Bei weiter steigendem Federweg, nimmt die Federkraft hinter dem Maximum 31 wieder leicht ab, bis zu einem Federweg von etwa 0,195 mm, wobei hier ein relatives Minimum 32 in Form eines Knicks erreicht wird. Wenn die Zwischenwellen des Federbandes gegen die Platten zur Anlage kommen, steigt die Federkraft ab diesem relativen Minimum 32 bei weiter steigendem Federweg wieder an. Insgesamt ist der Verlauf der Kurve 30 bis zum relativen Minimum 32 stetig gekrümmt. Nach Kontaktieren der Zwischenwellen an den Platten, d. h. bei größerem Federweg als durch das relative Minimum 32 definiert, steigt die Kurve 30 im weiteren Verlauf linear an, d. h. die Federkraft nimmt im weiteren Verlauf mit steigendem Federweg linear zu.
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In 7 ist ein Kraft-Weg-Diagramm für ein erfindungsgemäßes Wellenband in einer weiteren Ausführungsform gezeigt. Im Unterschied zu den Ausführungsformen gemäß den 5 und 6 ist in 7 der Verlauf für ein Wellenband gezeigt, das gegenüber den Platten frei ist, d. h. es ist keinerlei feste Verbindung zwischen dem Wellenband und den Platten vorgesehen, so daß das Federband in axialer Richtung gegenüber den Platten generell frei beweglich ist. Es ist weiter vorgesehen, daß die Zwischenwellen des Federbands mit den Platten nicht in Anlage kommen. Wie bereits bei den 5 und 6 ist auch hier auf der Y-Achse ist die Federkraft in Newton (N) angetragen, während auf der X-Achse der zurückgelegte Federweg in Millimeter (mm) angetragen ist. Es ist erkennbar, daß die Federkraft bei Belastung der Platten, und damit zunehmendem Federweg, über die gesamte Länge stetig linear steigt.
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Bezugszeichenliste
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- 11
- Wellenband
- 12
- Endbereich
- 13
- Endbereich
- 14
- Wellenzug
- 15
- Wellenperiode
- 16
- Wellenperiode
- 17
- Teilperiode
- 18
- absolutes Maximum
- 19
- absolutes Minimum
- 21
- Platte
- 22
- Platte
- 23
- Kraft
- 24
- Auflager
- 25
- Auflager
- 26
- relatives Maximum
- 27
- relatives Maximum
- 28
- relatives Minimum
- 29
- relatives Minimum
- 30
- Kurve
- 31
- Maximum
- 32
- relatives Minimum
- B
- Breite
- D
- Dicke
- L
- Länge
- R
- Radius
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2380900 [0002]
- SU 1483127 A2 [0005]
