DE102010008194A1 - Adaptive spring element for use in magnetic actuator in e.g. pneumatic valve, has spring whose walls comprise recesses, where length and/or rigidity of element is adjusted by number of recesses bridged with control element - Google Patents

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Abstract

The element has a tubular spring (1) whose walls comprise axially stepped concentric recesses, where the spring exhibits a hollow cylindrical, hollow prism or cone shape. An actuated interconnection is provided at two ends of the tubular spring and a control element (2). Length and/or rigidity of the element are adjusted by number of recesses in the spring bridged with the control element. The tubular spring and the control element comprise an external thread and an internal thread, respectively. The recesses exhibit elongated shape with edging or tilting contour.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein adaptives Federelement, welches z. B. in magnetischen (Resonanz-)Aktoren, die als Antriebselement in Pneumatik- und Hydraulikventilen fungieren, verwendet werden kann. Außerdem könnte das erfindungsgemäße Federelement zur einstellbaren Abstützung (d. h. Kraftaufnahme) von Balken und Platten zur Minimierung von deren Durchbiegung bzw. zur Erhöhung von deren Eigenfrequenz bzw. zur Verstimmung der Eigenformen von Balken und Platten verwendet werden. Als technisches Anwendungsbeispiel ist eine sich aufgrund der Schwerkraft durchbiegende Platte denkbar (z. B. in einem Maschinengestell), die mit Hilfe eines erfindungsgemäßen adaptiven Federelements zwangfrei abgestützt werden kann.The present invention relates to an adaptive spring element which z. B. in magnetic (resonance) actuators, which act as a driving element in pneumatic and hydraulic valves, can be used. In addition, the spring element according to the invention could be used for adjustable support (i.e., force absorption) of beams and plates to minimize their deflection or to increase their natural frequency or to detune the characteristic shapes of beams and plates. As a technical application example, a plate which deflects due to gravity is conceivable (for example in a machine frame), which can be supported forcibly with the aid of an adaptive spring element according to the invention.

Als Feder oder Federelement wird in der Fachliteratur ein elastisches Bauteil bezeichnet, welches unter Belastung nachgibt (d. h. sich verformt) und bei Entlastung in seine ursprüngliche Gestalt zurückkehrt. Für Federn existieren viele verschiedene Bauformen, z. B. Membranfedern, Tellerfederstapel, Wellfederstapel, verschiedenartige Schraubenfedern oder Rohrfedern. Federn dienen zum Einen als Energiespeicher (potentielle Energie) oder zum Aufbringen einer definierten Kraft, da zwischen der Auslenkung der Feder und der von ihr ausgeübten Rückstellkraft stets ein mathematischer Zusammenhang besteht. Weiterhin kennen Federn und Federanordnungen auch zur Führung (d. h. Aufnahme von Kräften und Momenten senkrecht zur sowie Momente um die Bewegungsachse von Bauteilen eingesetzt werden, wobei ihre Steifigkeit in der Bewegungsrichtung kleiner als senkrecht dazu ist.A spring or spring element is referred to in the specialist literature as an elastic component which yields under load (ie, deforms) and returns to its original shape upon release. For springs exist many different designs, eg. B. diaphragm springs, disc spring stack, Wellfederstapel, various coil springs or coil springs. On the one hand, springs serve as an energy store (potential energy) or for applying a defined force, since there is always a mathematical relationship between the deflection of the spring and the restoring force it exerts. Furthermore, springs and spring assemblies are also known for guiding (i.e., receiving forces and moments perpendicular to and moments about the axis of motion of components being employed, their stiffness being less than perpendicular thereto in the direction of motion.

Membranfedern sind für die Verwendung als Führungselement, um also Momente senkrecht zur Mittelachse aufnehmen zu können, mindestens paarweise anzuordnen und erlauben im Vergleich zum Außendurchmesser nur kleine Innendurchmesser. Zwischen möglicher Auslenkung und dem Außen-/Innendurchmesserverhältnis besteht eine mathematische Beziehung: sie verhalten sich proportional zueinander. Tellerfeder- und Wellfederstapel bestehen oftmals aus metallischen, zumeist eisenhaltigen Werkstoffen und sind deswegen u. U. für Anwendungen im Einflussbereich magnetischer Felder, beispielsweise in oder in der Nähe von elektromagnetischen Aktoren, nicht tauglich. Sie können keine Momente um die Mittelachse aufnehmen und besitzen ein kleines Verhältnis von Innen- zu Außendurchmesser. Schraubenfedern verdrehen sich bei axialer Verformung und sind nicht zur Führung von Bauteilen geeignet. Sie bestehen ebenfalls zumeist aus metallischen, eisenhaltigen Werkstoffen und sind demzufolge für Anwendungen im Einflussbereich magnetischer Felder u. U. nicht geeignet. Weiterhin können sie nur kleine bzw. nur im eingeschränkten Maße Momente um die Mittelachse aufnehmen. Rohrfedern können entlang ihrer Mittelachse Momente aufnehmen und daher gleichzeitig als Welle fungieren. Hinsichtlich der Werkstoffwahl sind sie besonders variabel, sodass sie auch aufgrund ihrer magnetischen, thermischen, elektrischen etc. Eigenschaften in einem breiteren Anwendungsbereich eingesetzt werden können, während die Materialwahl bei anderen Federtypen bereits durch die geforderten Federeigenschaften stark eingeschränkt wird. Weitere Vorteile der Rohrfedern sind darin begründet, dass im Gegensatz zu beispielsweise Schraubenfedern ihre Federenden bei einer Auslenkung der Feder sich nicht zueinander verdrehen. Außerdem verschiebt sich die Auflagelinie (bzw. die Auflagepunkte) bei einer Auslenkung in radialer Richtung nicht (im Gegensatz zu Tellerfedern). Eine Rohrfeder kann hohe Querkräfte senkrecht zur Mittelachse bei vergleichsweise kleinen Auslenkungen in Kraftangriffsrichtung aufnehmen und daher auch als Führungselement eingesetzt werden.Diaphragm springs are for use as a guide element, so to be able to absorb moments perpendicular to the central axis, at least in pairs and allow compared to the outer diameter only small inner diameter. There is a mathematical relationship between possible deflection and the outer / inner diameter ratio: they behave proportionally to each other. Disc spring and Wellfederstapel often consist of metallic, mostly ferrous materials and are therefore u. U. for applications in the field of influence of magnetic fields, for example, in or near electromagnetic actuators, not suitable. They can not pick up moments around the center axis and have a small ratio of inside to outside diameter. Coil springs twist during axial deformation and are not suitable for guiding components. They also consist mostly of metallic, iron-containing materials and are therefore for applications in the field of influence of magnetic fields u. U. not suitable. Furthermore, they can absorb only small or only to a limited extent moments about the central axis. Bourdon tubes can absorb moments along their central axis and therefore simultaneously act as a shaft. With regard to the choice of materials, they are particularly variable, so that they can be used in a broader field of application also because of their magnetic, thermal, electrical etc. properties, while the choice of material in other types of spring is already severely limited by the required spring properties. Further advantages of the bourdon tubes are based on the fact that, in contrast to, for example, coil springs, their spring ends do not rotate with one another when the spring is deflected. In addition, the support line (or the support points) does not shift with a deflection in the radial direction (in contrast to disc springs). A Bourdon tube can absorb high transverse forces perpendicular to the central axis with comparatively small deflections in the direction of force application and can therefore also be used as a guide element.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Rohrfedern bereits bekannt. So beschreibt z. B. die EP 1 519 072 B1 ein solches nachgiebiges Element mit kreisringförmigem Querschnitt, wobei verschiedene Geometrien der Ausnehmungen vorgesehen sind, die in mehreren Reihen übereinander angeordnet werden. Die Herstellung der Struktur erfolgt durch Stanzen. Die EP 1 434 952 B1 beschreibt ebenfalls ein nachgiebiges Element mit kreisringförmigem Querschnitt, bei dem die Abstände der Ausnehmungen in einem bestimmten Verhältnis zur Wandstärke stehen. Die Herstellung dieser nachgiebigen Elemente erfolgt mittels strahlschneidenden Verfahren (z. B. Laser- oder Wasserstrahlschneiden). Mit der DE 10 2005 046 269 B4 wird eine Rohrfeder zur Vorspannung eines piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktors vorgestellt, die in einem Spritzgussverfahren aus Metall oder Keramik hergestellt wird, wobei die Aussparungen im Holzylinder direkt im Spritzgussverfahren entstehen. Bei dem in der DE 10 2006 035 038 A1 beschriebenen Federelement zur Vorspannung eines Piezoaktors sind die im Federelement vorgesehenen Aussparungen jeweils als Vieleck mit abgerundeten Ecken ausgebildet.Various tube springs are already known from the prior art. So describes z. B. the EP 1 519 072 B1 Such a resilient element with annular cross-section, wherein different geometries of the recesses are provided, which are arranged in several rows one above the other. The structure is produced by punching. The EP 1 434 952 B1 also describes a resilient element with an annular cross section, in which the distances of the recesses are in a certain ratio to the wall thickness. The production of these compliant elements is carried out by means of jet cutting processes (eg laser or water jet cutting). With the DE 10 2005 046 269 B4 a bourdon tube spring for biasing a piezoelectric or magnetostrictive actuator is presented, which is produced in an injection molding of metal or ceramic, wherein the recesses in the wood cylinder produced directly by injection molding. In the in the DE 10 2006 035 038 A1 described spring element for biasing a piezoelectric actuator provided in the spring element recesses are each formed as a polygon with rounded corners.

Schließlich ist aus der DE 879 327 B eine zylindrische Rohrfeder bekannt, deren wirksame Länge (d. h. deren Steifigkeit) über eine Gleitmutter verstellt werden kann, wobei die Gesamtlänge der Feder konstant bleibt. Diese Rohrfeder ist jedoch als Schraubenfeder ausgeführt. Daher verdrehen sich ihre beiden Enden bei einer Auslenkung zueinander, wodurch sich neben der Position auch die Orientierung der Feder selbst sowie auch ggf. angekoppelter Bauteile ändert. Dabei entsteht Reibung an der Auflagefläche oder -linie oder an den Auflagepunkten, die sich in Form von Verschleiß nachteilig auf die Bauteile der Reibpaarung sowie auf die Führungseigenschaften der Feder auswirken.Finally, out of the DE 879 327 B a cylindrical Bourdon tube known whose effective length (ie, their rigidity) can be adjusted via a sliding nut, the total length of the spring remains constant. However, this Bourdon tube is designed as a helical spring. Therefore, their two ends twist in a deflection to each other, which changes the orientation of the spring itself and possibly coupled components in addition to the position. This creates friction on the support surface or line or at the support points, the In the form of wear adversely affect the components of the friction pairing as well as the leadership properties of the spring.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen haben außerdem den Nachteil, dass ihre Federrate (Anstieg der Kraft-Weg-Kennlinie) sowie auch der Verlauf der Federkennlinie (degressiv, linear, progressiv) nicht einstellbar bzw. invariabel sind.The known from the prior art solutions also have the disadvantage that their spring rate (increase in the force-displacement curve) and the course of the spring characteristic (degressive, linear, progressive) are not adjustable or invariable.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden und ein adaptives Federelement bereitzustellen, bei dem das Innen- zu Außendurchmesserverhältnis eine Durchleitung bzw. Durchführung von weiteren Bauteilen und/oder fluidischen Medien erlaubt und mit dem eine Rückstellkraft erzeugt und Querkräfte und Momente senkrecht zur Mittelachse aufgenommen werden können, ohne dabei ein Moment um die Mittelachse einzuleiten.The object of the present invention is therefore to overcome the disadvantages of the prior art and to provide an adaptive spring element in which the inner to outer diameter ratio allows a passage or implementation of further components and / or fluidic media and generates a restoring force and lateral forces and moments can be absorbed perpendicular to the central axis, without introducing a moment about the central axis.

Erfindungsgemäß gelingt die Lösung dieser Aufgabe mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches.According to the invention, the solution of this problem succeeds with the features of the first claim.

Bevorzugte weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Federelementes sind in den Unteransprüchen angegeben.Preferred further embodiments of the spring element according to the invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to drawings. Show it:

1 – zwei Ausführungsbeispiele einer Rohrfeder in perspektivischer Darstellung 1 - Two embodiments of a tubular spring in perspective view

2 – zwei Ausführungsbeispiele einer Rohrfeder in Schnittdarstellung 2 - Two embodiments of a tubular spring in a sectional view

3 – Ausführungsbeispiele für die Rand- und Kantenkonturen der Aussparungen in einer Rohrfeder 3 - Embodiments of the edge and edge contours of the recesses in a Bourdon tube

4 – verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Federelements 4 - Various embodiments of the spring element according to the invention

Das erfindungsgemäße adaptive Federelement umfasst mindestens eine Rohrfeder (1) und mindestens ein Stellelement (2). Zwei Ausführungsbeispiele für eine solche Rohrfeder sind in 1 perspektivisch und in 2 geschnitten dargestellt. Dabei ist die Rohrfeder (1) ein zylindrisches (1a und 2a), ein prismatisches (1b und 2b) oder ein kegel(stumpf)förmiges (nicht dargestellt) Bauteil mit innen liegender, konzentrischer oder nicht konzentrischer, prismatischer oder zylindrischer Aussparung (durchgehend oder abschnittsweise), in das axial gestuft konzentrische Aussparungen eingebracht sind. Die Anzahl, Abmessung, Form und Lage der Aussparungen und der Stufung ist beliebig. Die Rohrfeder ist in beliebigen Werkstoffen ausführbar, kann monolithisch oder heterogen aufgebaut werden und einer geraden oder nicht geraden Geometrie (z. B. schief oder entlang eines Extrusionspfades) folgen. Die Form und die Anzahl der axial gestuften konzentrischen Aussparungen sind beliebig (3). Sowohl der Aussparungswinkel (für zylindrische Ausführungen) bzw. die Aussparungsbreite (für prismatische Ausführungen) als auch die Höhe der Aussparung kann so verändert werden, dass alle Aussparungen der Rohrfeder oder alle Aussparungen einer Stufe oder keine Aussparung in einer (beliebigen) Stufe die gleiche Höhe bzw. denselben Aussparungswinkel hat. Die Kontur der Aussparungen, insbesondere der Übergang zwischen den Aussparungsflächen (nachfolgend als Randkontur bezeichnet) kann dabei beliebige Formen annehmen und bei jeder Aussparung und an jeder Kreisbogenkante einer Aussparung verschieden sein. Die die Aussparungen definierenden Ausschnittsflächen können plan oder gewölbt, zueinander parallel oder nichtparallel sein. Die Kantenkontur der Abwicklung des Ausschnittes kann linear, eine beliebige Funktionskurve oder aus mehreren beliebigen Funktionskurven zusammengesetzt sein. Die Verbindung zwischen einer oberen und einer zugehörigen unteren Kante der Abwicklung der Aussparungsfläche kann durch beliebige, stetige oder nichtstetige Kurven bzw. zusammengesetzte Kurven erzeugt werden. Das lichte Maß der Randkontur kann dabei in Stufungsrichtung dasjenige der Aussparung überschreiten.The adaptive spring element according to the invention comprises at least one Bourdon tube ( 1 ) and at least one actuator ( 2 ). Two embodiments of such a Bourdon tube are in 1 in perspective and in 2 shown cut. The bourdon tube ( 1 ) a cylindrical ( 1a and 2a ), a prismatic ( 1b and 2 B ) or a cone (blunt) shaped (not shown) component with internal, concentric or non-concentric, prismatic or cylindrical recess (continuous or sectioned), are introduced into the axially stepped concentric recesses. The number, size, shape and position of the recesses and grading is arbitrary. The Bourdon tube can be embodied in any materials, can be monolithic or heterogeneous, and can follow a straight or non-straight geometry (for example, obliquely or along an extrusion path). The shape and the number of axially stepped concentric recesses are arbitrary ( 3 ). Both the recess angle (for cylindrical versions) and the recess width (for prismatic versions) as well as the height of the recess can be changed so that all recesses of the Bourdon tube or all recesses of a stage or no recess in a (arbitrary) stage the same height or has the same recess angle. The contour of the recesses, in particular the transition between the recess surfaces (hereinafter referred to as edge contour) can take any shape and be different at each recess and at each circular arc edge of a recess. The cutout surfaces defining the recesses may be flat or curved, parallel or non-parallel to each other. The edge contour of the development of the cutout can be linear, any function curve or composed of several arbitrary function curves. The connection between an upper and an associated lower edge of the development of the recess surface can be generated by any continuous or non-continuous curves or composite curves. The clear dimension of the edge contour can exceed that of the recess in staging direction.

In 4 sind verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Federelements dargestellt. Dabei werden eine oder mehrere Rohrfedern (1) miteinander (4a und 4c) oder mit einem oder mehreren Stellelementen (2) (4b, 4d, 4e und 4f) über Außen- bzw. Innengewinde zur Einstellung der Steifigkeit des Federelements miteinander kombiniert, wobei die Steifigkeit der einzelnen Komponenten des Federelements durchaus auch unterschiedlich sein kann.In 4 different embodiments of the spring element according to the invention are shown. In this case, one or more coil springs ( 1 ) together ( 4a and 4c ) or with one or more control elements ( 2 ) ( 4b . 4d . 4e and 4f ) via external or internal thread for adjusting the stiffness of the spring element combined with each other, wherein the rigidity of the individual components of the spring element may well be different.

In 4a ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Federelements dargestellt, bei dem zwei erste und eine dritte Rohrfeder jeweils über Gewinde miteinander verbunden sind. Durch Einschrauben der dritten Rohrfeder in bzw. auf ein oder zwei erste Rohrfedern, ggf. anderer Steifigkeit, können die Aussparungen in den Rohrfedern teilweise überbrückt und die Steifigkeit des Federelements damit verändert werden. Es liegt selbstverständlich im Bereich der Erfindung, dass die ersten beiden Rohrfedern eine gleiche oder eine unterschiedliche Steifigkeit aufweisen können.In 4a a first embodiment of the spring element according to the invention is shown, in which two first and third bourdon tube are each connected to each other via threads. By screwing the third tube spring in or on one or two first tube springs, possibly other stiffness, the recesses in the tube springs can be partially bridged and the stiffness of the spring element can be changed. It goes without saying that it is within the scope of the invention that the first two tube springs can have the same or a different rigidity.

Ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Federelements unter Verwendung von zwei Rohrfedern ist in 4b dargestellt. Durch Einschrauben eines starren Stellelementes (2) kann auch hier die Steifigkeit und Länge des Federelements verändert werden. Die Rohrfedern können auch hier verschieden in Form und Durchmesser sein. Statt eines starren inneren Stellelementes ist auch ein starrer Ring (äußeres Stellelement) zur Einstellung der Steifigkeit und Länge des Federelementes geeignet.A second embodiment of a spring element according to the invention using two coil springs is in 4b shown. By screwing in a rigid actuator ( 2 ) can also check the stiffness and length of the Be changed spring element. The coil springs can also be different in shape and diameter here. Instead of a rigid inner control element and a rigid ring (outer actuator) is suitable for adjusting the stiffness and length of the spring element.

In 4c ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen adaptiven Federelements mit zwei Rohrfedern gezeigt. Durch Ein- bzw. Aufschrauben einer Rohrfeder in bzw. auf eine andere Rohrfeder gleicher oder anderer Steifigkeit werden die Aussparungen in den Rohrfedern teilweise überbrückt und die Steifigkeit und die Länge des gesamten Federelements geändert.In 4c a third embodiment of an adaptive spring element according to the invention with two tube springs is shown. By screwing or screwing a Bourdon tube into or onto another Bourdon tube of the same or different stiffness, the cutouts in the Bourdon tubes are partially bridged and the rigidity and the length of the entire spring element are changed.

In 4d und 4e sind weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen adaptiven Federelements dargestellt. Durch Auf- bzw. Einschrauben eines starren Stellelementes (2) auf bzw. in die Rohrfeder (1) werden die Aussparungen in der Rohrfeder (1) teilweise überbrückt und die Steifigkeit und Länge des Federelements damit geändert.In 4d and 4e Further embodiments of the adaptive spring element according to the invention are shown. By screwing on or screwing in a rigid actuating element ( 2 ) on or in the Bourdon tube ( 1 ), the recesses in the Bourdon tube ( 1 ) partially bridged and changed the stiffness and length of the spring element so.

Das erfindungsgemäße Federelement ist neben der Funktion als Energiespeicher in der Lage, Momente um jede Hauptachse und Kräfte orthogonal zur Mittelachse aufzunehmen und erzeugt eine Rückstellkraft in axialer Richtung. Bei Verdrehung um die Mittelachse wird ebenfalls ein Rückstellmoment erzeugt. Durch entsprechende Gestaltung des Federelements, beispielsweise einen nicht-symmetrischen Aufbau, ist es dabei möglich, diese Eigenschaften (Rückstellkräfte und Momente) für die einzelnen Achsen unterschiedlich zu beeinflussen. Aufgrund dieser Eigenschaften ist das Federelement in der Lage, Führungsfunktionen zu übernehmen. Mit ihm kann sowohl eine längeninvariante Steifigkeitsveränderung als auch eine steifigkeitsinvariante Längenänderung als auch die gleichzeitige Änderung von Länge und Steifigkeit realisiert werden.The spring element according to the invention is in addition to the function of energy storage in a position to absorb moments about each major axis and forces orthogonal to the central axis and generates a restoring force in the axial direction. When rotated about the central axis also a restoring torque is generated. By appropriate design of the spring element, for example, a non-symmetrical structure, it is possible to influence these properties (restoring forces and moments) for the individual axes differently. Due to these properties, the spring element is able to assume leadership functions. With it, both a length-invariant stiffness change and a stiffness-invariant change in length as well as the simultaneous change of length and stiffness can be realized.

Es liegt auch im Bereich der Erfindung, dass die Form des erfindungsgemäßen Federelements nicht nur Rohre (Hohlzylinder) mit Aussparungen umfasst, sondern auch Hohlprismen und Kegelstümpfe, jeweils in gerader oder schiefer Ausführungsform. In diesem Fall muss zur Realisierung der Adaptivität das Gewinde (im Gegensatz zu den in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen) außen auf den Rohling geschnitten werden. Alternativ kann die Adaptivität auch durch Einsätze (Distanzscheiben) realisiert werden, die von innen oder außen in die Aussparungen eingesetzt werden. Alternativ können an den Enden der Feder geeignete Formelemente (z. B. Kegel) angebracht werden, die ab einer bestimmten Verformung der Feder eine Flächenpaarung mit der Feder eingehen und diese dadurch in Richtung höherer Kräfte massiv versteifen.It is also within the scope of the invention that the shape of the spring element according to the invention not only includes tubes (hollow cylinder) with recesses, but also hollow prisms and truncated cones, each in a straight or slated embodiment. In this case, in order to realize the adaptivity, the thread (in contrast to the embodiments shown in the figures) must be cut on the outside of the blank. Alternatively, the adaptivity can also be realized by inserts (spacers), which are inserted from the inside or outside into the recesses. Alternatively, suitable form elements (eg cones) can be attached to the ends of the spring, which at a certain deformation of the spring enter into a surface pairing with the spring and thereby stiffen them massively in the direction of higher forces.

Das erfindungsgemäße adaptive Federelement ist zudem in nicht-ferromagnetischen Werkstoffen (z. B. Federbronze) ausführbar. Für die Fertigung der Struktur und der Aussparungen sind urformende Verfahren, beispielsweise MIM (Metall-Injection-Molding)-Technologien oder Spritzguss ebenso geeignet wie abtragende Verfahren wie Ätzen, Erodieren, Spanen (auch jeweils in Verbindung mit lithografischen Methoden) oder Kombinationen davon. Abhängig von den technologischen Randbedingungen und dem gewähltem Material sind bei identischen Hauptabmessungen Federelemente mit verschiedenen, an den jeweiligen Anwendungsfall anpassbaren Federsteifigkeiten, Rückstell- und Führungseigenschaften möglich.The adaptive spring element according to the invention can also be embodied in non-ferromagnetic materials (eg spring bronze). For the fabrication of the structure and the recesses, primary shaping methods, for example MIM (metal injection molding) technologies or injection molding are just as suitable as ablative methods such as etching, eroding, machining (also in each case in conjunction with lithographic methods) or combinations thereof. Depending on the technological boundary conditions and the material chosen, spring elements with different spring stiffnesses, restoring and guiding properties that can be adapted to the respective application are possible with identical main dimensions.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1519072 B1 [0004] EP 1519072 B1 [0004]
  • EP 1434952 B1 [0004] EP 1434952 B1 [0004]
  • DE 102005046269 B4 [0004] DE 102005046269 B4 [0004]
  • DE 102006035038 A1 [0004] DE 102006035038 A1 [0004]
  • DE 879327 B [0005] DE 879327 B [0005]

Claims (9)

Adaptives Federelement, welches mindestens eine Rohrfeder (1), deren Wandung axial gestufte konzentrische Aussparungen aufweist, und mindestens ein Stellelement (2) umfasst und eine hohlzylinder- oder hohlprismenförmige Form aufweist dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rohrfeder (1) und das mindestens eine Stellelement (2) zumindest an ihren ersten und/oder zweiten Enden jeweils Mittel zur form- und/oder kraftschlüssigen gegenseitigen Verbindung aufweisen und die Länge und/oder Steifigkeit des Federelements durch die Anzahl der mit dem mindestens einem Stellelement (2) überbrückten Aussparungen in der mindestens einen Rohrfeder (1) einstellbar ist.Adaptive spring element which has at least one Bourdon tube ( 1 ), whose wall has axially stepped concentric recesses, and at least one actuating element ( 2 ) and a hollow cylinder or hollow prismatic shape, characterized in that the at least one Bourdon tube ( 1 ) and the at least one actuating element ( 2 ) at least at their first and / or second ends each having means for positive and / or non-positive mutual connection and the length and / or rigidity of the spring element by the number of at least one actuating element ( 2 ) bridged recesses in the at least one Bourdon tube ( 1 ) is adjustable. Adaptives Federelement nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (2) als Rohrfeder ausgebildet ist.Adaptive spring element according to claim 1, characterized in that the actuating element ( 2 ) is designed as a tube spring. Adaptives Federelement nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (2) starr ist.Adaptive spring element according to claim 1, characterized in that the actuating element ( 2 ) is rigid. Adaptives Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rohrfeder (1) Außengewinde und das Stellelement (2) Innengewinde aufweisen.Adaptive spring element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one Bourdon tube ( 1 ) External thread and the actuator ( 2 ) Have internal thread. Adaptives Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rohrfeder (1) Innengewinde und das Stellelement (2) Außengewinde aufweisen.Adaptive spring element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one Bourdon tube ( 1 ) Female thread and the actuator ( 2 ) Have external thread. Adaptives Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass es aus mehreren Rohrfedern (1) gleicher und/oder unterschiedlicher Steifigkeit und einem oder mehreren Stellelementen (2) besteht.Adaptive spring element according to one of claims 1 to 5, characterized in that it consists of several coil springs ( 1 ) of equal and / or different stiffness and one or more actuating elements ( 2 ) consists. Adaptives Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen eine längliche Form mit beliebiger Rand- und Kantenkontur aufweisen.Adaptive spring element according to one of claims 1 to 6, characterized in that the recesses have an elongated shape with any edge and edge contour. Adaptives Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass es unsymmetrisch aufgebaut ist.Adaptive spring element according to one of claims 1 to 7, characterized in that it is constructed asymmetrically. Adaptives Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrfeder und das Stellelement mittels (spritz-)gießender Verfahren hergestellt werden.Adaptive spring element according to one of claims 1 to 8, characterized in that the Bourdon tube and the adjusting element are produced by means of injection molding.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200100836A (en) * 2018-01-03 2020-08-26 실간 디스펜싱 시스템스 코포레이션 Compression spring assembly and how to use it
US11236794B2 (en) 2018-01-03 2022-02-01 Silgan Dispensing Systems Corporation Dispensing pump with polymer spring, base venting and flow baffle
EP3888195A4 (en) * 2018-11-30 2022-08-03 Corning Optical Communications RF LLC Compressible electrical contacts with divaricated-cut sections
US11541410B2 (en) 2018-01-03 2023-01-03 Silgan Dispensing Systems Corporation Dispensing pump with locking structures and methods of using the same
US11754137B2 (en) 2018-01-03 2023-09-12 Silgan Dispensing Systems Corporation Compression spring assembly and methods of using the same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE879327C (en) 1948-11-26 1953-06-11 Franz Josef Dr-Ing Meister Mechanical-electrical oscillator for generating large sinusoidal accelerations of mass particles
EP1434952B1 (en) 2001-10-09 2006-05-17 Siemens Aktiengesellschaft Method for producing a tubular spring
DE102005046269B4 (en) 2005-09-27 2007-07-12 Klaus Frietsch Bourdon tube and method for its production
DE102006035038A1 (en) 2006-07-28 2008-01-31 Epcos Ag Spring element for pre-loading of piezo actuator, comprises tube shape body of recesses, where recesses is formed in form of polygon with round corner
EP1519072B1 (en) 2003-09-25 2008-02-20 Robert Bosch Gmbh Tubular spring for actuators

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE879327C (en) 1948-11-26 1953-06-11 Franz Josef Dr-Ing Meister Mechanical-electrical oscillator for generating large sinusoidal accelerations of mass particles
EP1434952B1 (en) 2001-10-09 2006-05-17 Siemens Aktiengesellschaft Method for producing a tubular spring
EP1519072B1 (en) 2003-09-25 2008-02-20 Robert Bosch Gmbh Tubular spring for actuators
DE102005046269B4 (en) 2005-09-27 2007-07-12 Klaus Frietsch Bourdon tube and method for its production
DE102006035038A1 (en) 2006-07-28 2008-01-31 Epcos Ag Spring element for pre-loading of piezo actuator, comprises tube shape body of recesses, where recesses is formed in form of polygon with round corner

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200100836A (en) * 2018-01-03 2020-08-26 실간 디스펜싱 시스템스 코포레이션 Compression spring assembly and how to use it
CN111836766A (en) * 2018-01-03 2020-10-27 斯勒冈分配系统公司 Compression spring assembly and method of using same
EP3735384A4 (en) * 2018-01-03 2021-03-10 Silgan Dispensing Systems Corporation Compression spring assembly and methods of using the same
US11236794B2 (en) 2018-01-03 2022-02-01 Silgan Dispensing Systems Corporation Dispensing pump with polymer spring, base venting and flow baffle
CN111836766B (en) * 2018-01-03 2022-05-13 斯勒冈分配系统公司 Compression spring element
KR102398787B1 (en) * 2018-01-03 2022-05-17 실간 디스펜싱 시스템스 코포레이션 Compression spring assembly and its use
US11541410B2 (en) 2018-01-03 2023-01-03 Silgan Dispensing Systems Corporation Dispensing pump with locking structures and methods of using the same
US11754137B2 (en) 2018-01-03 2023-09-12 Silgan Dispensing Systems Corporation Compression spring assembly and methods of using the same
EP3888195A4 (en) * 2018-11-30 2022-08-03 Corning Optical Communications RF LLC Compressible electrical contacts with divaricated-cut sections
US11862880B2 (en) 2018-11-30 2024-01-02 Corning Optical Communications Rf Llc Compressible electrical contacts with divaricated-cut sections

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