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Die Erfindung betrifft eine Blattfederanordnung, umfassend mindestens zwei Blattfederelemente und mindestens zwei Abstandselemente, die die Blattfederelemente in deren Abstandsrichtung auf einem konstanten Abstand halten, wobei zumindest ein verschiebliches Abstandselement in Längsrichtung der Blattfederelemente verschiebbar an den Blattfederelementen angeordnet ist, insbesondere so dass ein definierter Längsabstand von mehreren möglichen verschiedenen Längsabständen zwischen zwei benachbarten Abstandselementen einstellbar ist.
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Blattfederanordnungen bestehen typischerweise aus zumindest zwei Blattfederelementen, die länglich ausgeführt sind und einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Die Blattfederelemente sind an ihren Endabschnitten mittels Abstandselementen miteinander verbunden und im Bereich zwischen den Abstandselementen senkrecht zu ihrer Längsrichtung elastisch verformbar. Bei Blattfederelementen mit einem rechteckigen Querschnitt ist die Abstandsrichtung parallel zur Normalen einer Blattfederebene orientiert, die durch die Längsachse des Blattfederelements und die längere Seite des Rechtecks aufgespannt wird.
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Im bestimmungsgemäßen Gebrauch wird mittels eines Krafteinleitungsbauteils im Bereich zwischen den Abstandselementen, insbesondere mittleren Bereich eines Blattfederelementes eine Kraft auf dieses ausgeübt, die im Wesentlichen in Abstandsrichtung orientiert ist, also parallel zur Normalen der Blattfederebene. Je nach Orientierung der Kräfte, die auf die Blattfederelemente einer Blattfederanordnung wirken, wird zwischen drei unterschiedlichen Arten von Blattfederanordnungen unterschieden.
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Man spricht von einer Druck-Blattfederanordnung, wenn diese dazu eingerichtet ist, Kräfte abzufedern, die zueinander gerichtet sind, also die Blattfederelemente in Richtung geringerer Abstände zusammendrücken. Als Zug-Blattfederanordnung werden jene bezeichnet, die dazu eingerichtet sind, Kräfte abzufedern, die voneinander weg gerichtet sind, also die Blattfederelemente in richtung größerer Abstände auseinanderziehen. Zug-/Druck-Blattfederanordnungen sind dafür eingerichtet, Kräfte abzufedern, die sowohl zueinander als auch voneinander weg gerichtet sein können.
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Die Blattfederelemente einer Druck-Blattfederanordnungen weisen in der Regel eine konvexe Wölbung auf, um der bei Belastung auftretenden Durchbiegung Rechnung zu tragen und die Biegebeanspruchbarkeit pro Volumeneinheit zu erhöhen. Zug-Blattfederanordnungen weisen typischerweise eine geradlinige und/oder konkave Gestalt auf. Bei Zug-/Druck-Blattfederanordnungen sind die einzelnen Blattfederelemente vorzugsweise geradlinig ausgeführt, wobei der Abstand so gewählt ist, dass die Blattfederelemente auch bei zueinander gerichteten Kräften nicht in Kontakt kommen.
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Aus der
DE 101 41 432 A1 ist eine Blattfederanordnung bekannt, die als Druck-Blattfederanordnung ausgeführt ist und deren Blattfederelemente eine entsprechend konvexe Gestalt aufweisen. Die beiden Blattfederelemente sind an ihren Endabschnitten miteinander verbunden und weisen über die gesamte Länge einen Abstand zueinander auf. Im mittleren Bereich der Blattfederelemente ist jeweils ein Krafteinleitungsbauteil angeordnet, das dafür vorgesehen ist eine Kraft auf das Blattfederelement auszuüben. Zudem werden geradlinig ausgeführte Blattfederelemente offenbart, die sich besonders für Anwendungen zur Schwingungsaufnahme ohne Grundlast eignen.
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Derartige Blattfederanordnungen haben den Nachteil, dass sie im bestimmungsgemäßen Gebrauch nicht verändert werden können, so dass eine Adaption an wechselnde statische und/oder dynamische Belastungen nicht erfolgen kann. Beispielsweise kann eine Anpassung der Federung bei Änderung eines Gewichtes, mit dem die Blattfederanordnung belastet ist, nicht vorgenommen werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine räumlich kompakte Blattfederanordnung zur Verfügung zu stellen, deren Federeigenschaften je nach statischer und/oder dynamischer Belastung im bestimmungsgemäßen Gebrauch auf einfache Weise insbesondere auch automatisiert verstellbar sind.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Blattfederanordnung zwei ortsfeste Abstandselemente aufweist, die mit den Blattfederelementen an deren Endbereichen verbunden sind, und dass sie zwei in Längsrichtung verschiebliche Abstandselemente zwischen den ortsfesten Abstandselementen aufweist, die in Längsrichtung der Blattfederelemente verschiebbar an den Blattfederelementen angeordnet sind und sie eine die beiden verschieblichen Abstandselemente durchdringende Gewindestange aufweist, die zwei Gewindeabschnitte entgegengesetzter Steigung hat, wobei die beiden verschieblichen Abstandselemente mit Gewinden korrespondierender Steigung jeweils auf einen der Gewindeabschnitte angeordnet sind.
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Durch eine Veränderung des Längsabstandes zwischen zwei benachbarten Abstandselementen, können die Federeigenschaften einer Blattfederanordnung, bei der die Krafteinleitung zwischen den benachbarten Abstandselementen erfolgt, je nach Bedarf eingestellt werden. Auf diese Weise kann die Blattfederanordnung durch einfaches Verschieben der Abstandelemente an wechselnde Bedingungen angepasst werden. Eine verschiebbare Anordnung der verschieblichen Abstandselemente ist beispielsweise dadurch erzielbar, dass die verschieblichen Abstandselemente Öffnungen aufweisen durch die die Blattfederelemente geführt sind.
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Die Erfindung weist zwei ortsfeste Abstandselemente auf, die mit den Blattfederelementen an deren Endbereichen verbunden sind, wobei zwischen den ortsfesten Abstandselementen zwei verschiebliche Abstandselemente vorgesehen sind, die in Längsrichtung der Blattfederelemente verschiebbar an den Blattfederelementen angeordnet sind.
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Dadurch lässt sich beispielsweise zwischen einem verschieblichen Abstandselement und einem benachbarten ortsfesten Abstandselement ein definierter Längsabstand einstellen, so dass die Federeigenschaften der Blattfederanordnung gezielt veränderbar sind, wenn die Krafteinleitung zwischen dem verschieblichen Abstandselement und einem benachbarten ortsfesten Abstandselement erfolgt.
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Die mit den Blattfederelementen an den Endbereichen verbundenen Abstandselemente sorgen dafür, dass die Blattfederelemente an einer definierten Position gehalten sind. Dadurch wird beispielsweise ein Schwingen der Blattfederelemente an deren Endbereichen bei einer dynamischen Belastung der Blattfederanordnung verhindert. Die Verbindung der ortsfesten Abstandselemente mit den Blattfederelementen kann dabei beispielsweise durch Schrauben, Klemmen oder andere Befestigungsmittel erfolgen.
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Die erfindungsgemäße Blattfederanordnung weist zwei verschiebliche Abstandselemente zwischen zwei ortsfesten Abstandselementen auf.
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Bei einer solchen Anordnung kann es vorgesehen sein, dass bei beiden Abstandselementen der jeweilige Abstand des verschieblichen Abstandselementes zum benachbarten ortsfesten Abstandselement, insbesondere zu seinem nächstliegend benachbarten ortsfesten Abstandselement in jeder möglichen Position identisch ist.
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Eine derartige Konfiguration hat den Vorteil, dass diese bezogen auf die Mitte der Längsrichtung der Blattfederanordnung symmetrisch ist, so dass bei einer Krafteinleitung in der Mitte der Blattfederelemente eine symmetrische Belastung der Bauteile erfolgt. Dies ist bei einer dynamischen Belastung der Blattfederanordnung von Vorteil, weil dabei insbesondere die beiden verschieblichen Abstandselemente im Wesentlichen gleiche Verschleißerscheinungen aufweisen.
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Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die beiden Abstandselemente automatisiert verschiebbar sind. Mittels einer automatisierten Verschiebung der Abstandselemente ist es möglich die Blattfederanordnung beim bestimmungsgemäßen Gebrauch mit einer Steuereinrichtung an wechselnden Belastungsbedingungen anzupassen. Beispielsweise ist es bei einer eingebauten Blattfederanordnung nicht notwendig diese auszubauen, um die Federeigenschaften einzustellen.
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Die Erfindung weist eine Gewindestange als Antriebsmittel auf, das dafür vorgesehen ist die beiden verschieblichen Abstandselemente in Längsrichtung zu verschieben. Es ist hierdurch das jeweilige verschiebliche Abstandelement mittels des Antriebsmittels gegenüber einem benachbarten ortsfesten Abstandselement zu verschieben. Durch die Verwendung des Antriebsmittels lässt sich das jeweilge verschiebliche Abstandselement verschieben, ohne dass ein unmittelbares Anfassen des verschieblichen Abstandselements durch einen Bediener erforderlich ist. Durch ein Antriebsmittel lässt sich so eine bedienungsfreundliche Ausführungsvariante der Erfindung erzielen.
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Erfindungsgemäß ist das Antriebsmittel eine Gewindestange.
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Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Blattfederanordnung eine die beiden verschieblichen Abstandselemente durchdringende Gewindestange aufweist, die zwei Gewindeabschnitte entgegengesetzter Steigung hat, wobei die beiden verschieblichen Abstandselemente mit Gewinden korrespondierender Steigung jeweils auf einen der Gewindeabschnitte angeordnet sind. Die Gewinde der Abstandselemente befinden sich im Eingriff mit den korrespondierenden Gewindeabschnitten der Gewindestange.
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Mittels einer derartigen Gewindestange lassen sich beide verschieblichen Abstandselemente durch Drehung der Gewindestange in Längsrichtung der Blattfederelemente um den gleichen Abstand aufeinander zu oder voneinander wegbewegen. Vorteilhafterweise wird so mittels eines Antriebsmittels eine symmetrische Verfahrung der verschieblichen Abstandselemente erzielt.
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Eine besonders kompakte Ausführungsvariante wird dadurch erzielt, dass die Gewindestange innerhalb eines Zwischenraums angeordnet ist, der zwischen zwei benachbarten Blattfederelementen gebildet ist. Insbesondere sind die Gewindestange mittig zwischen den Blattfederelementen angeordnet.
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Eine alternative Ausführung sieht vor, dass die Gewindestange außerhalb eines Zwischenraums angeordnet ist, der zwischen zwei benachbarten Blattfederelemente gebildet ist.
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Bevorzugt ist dabei, dass die Gewindestange in der Abstandsrichtung der Blattfederelemente oder senkrecht zu der Abstandsrichtung der Blattfederelemente seitlich versetzt ist. Auf diese Weise befindet sich zwischen den beiden Blattfederelementen kein Antriebsmittel , so dass die beiden Blattfederelemente möglichst nah aneinander angeordnet werden können. Dies ist insbesondere bei Zug-Blattfederanordnungen von Vorteil, da diese im bestimmungsgemäßen Gebrauch voneinander weggezogen werden, so dass der Abstand möglichst klein gewählt werden kann. Bei Druck-Blattfederanordnungen und Zug-/Druck-Blattfederanordnungen hat diese Ausführungsvariante den Vorteil, dass die Blattfederelemente einen längeren Federweg aufweisen.
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Eine besonders praktische Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Gewindestange mittels eines Motors angetrieben ist. Dadurch lässt sich auf einfache Weise eine automatisierte Verschiebung der verschieblichen Abstandselemente zueinander oder zu den ortsfesten Abstandselementen erzielen. Der Motor ist vorzugsweise an einem ortsfesten Abstandselement angeordnet, wobei die Gewindestange drehbar in den ortsfesten Abstandselementen gelagert sind.
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Vorteilhafterweise können mehrere der erfindungsgemäßen Blattfederanordnungen miteinander kombiniert werden, indem zum Beispiel ein inneres Blattfederelement einer ersten Blattfederanordnung mit einem inneren Blattfederelement einer zweiten Blattfederanordnung im mittleren Bereich der Blattfederelemente mittels eines Verbindungselements verbunden sind, wobei die äußeren Blattfederelemente im mittleren Bereich jeweils mit einem Krafteinleitungselement versehen sind. Auf diese Weise lassen sich die Federeigenschaften der ersten Blattfederanordnung und der zweiten Blattfederanordnung unabhängig voneinander einstellen und optimieren.
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Eine Ausführung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Blattfederelemente vorgespannt sind, d.h. eine definierte Krümmung aufweisen. Bevorzugt sind die Blattfederelemente einer Blattfederanordnung, insbesondere einer Druck- oder einer Zug-/Druck-Federanordnung, konvex gewölbt, um die Biegebeanspruchbarkeit pro Volumeneinheit zu erhöhen.
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Die Blattfederelemente können z.B. jeweils aus Metall gefertigt sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Blattfederelement aus einem Faserverbundmaterial ausgebildet ist. Der Querschnitt ist bevorzugt senkrecht zur Längsrichtung rechteckig, dies ist jedoch nicht zwingend nötig. Bevorzugt ist eine Ausnehmung in einem Abstandselement, welche von einem Blattfederelement durchdrungen ist, insbesondere bis auf ein technisch nötiges Spiel, querschnittsidentisch mit dem Blattfederelement.
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Die folgenden Figuren stellen zur Veranschaulichung Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dar;
- 1 zeigt eine nicht unter die Erfindung fallende Blattfederanordnung mit zwei verschieblichen Abstandselementen, die jeweils mittels einer Gewindestange verschiebbar sind;
- 2 zeigt eine Blattfederanordnung der Erfindung mit zwei verschieblichen Abstandselementen, die mittels einer Gewindestange verschiebbar sind;
- 3a zeigt eine Seitenansicht einer Blattfederanordnung, bei der die Gewindestange zum Verschieben der Abstandelemente seitlich senkrecht zur Abstandsrichtung der Blattfederelemente versetzt ist; und
- 3b zeigt eine Draufsicht der Blattfederanordnung aus 3a.
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In 1 ist eine nicht erfindungsgemäße Blattfederanordnung 1 von der Seite schematisch dargestellt, die an den Endbereichen zwei ortsfeste Abstandselemente 3a und 3b aufweist, die zwei Blattfederelemente 2a und 2b miteinander verbinden. Die Blattfederelemente 2a und 2b sind jeweils länglich und flach ausgeführt, wobei die Längsachse der Blattfederelemente 2a und 2b der Längsachse der Blattfederanordnung 1 entspricht und durch die gestrichelte Linie angedeutet ist. Im Querschnitt sind die Blattfederelemente 3a und 3b im Wesentlichen rechteckförmig, wobei eine Abstandsrichtung parallel zur Normalen einer Blattfederelementebene orientiert ist, die durch die Längsachse und die lange Seite des rechteckförmigen Querschnitts aufgespannt wird.
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Die Blattfederanordnung 1 weist zwei verschiebliche Abstandselemente 4a und 4b auf, die die Blattfederelemente 2a und 2b in deren Abstandsrichtung auf einem konstanten Abstand A halten. Zwischen den verschieblichen Abstandselementen 4a und 4b lässt sich ein definierter Längsabstand LA einstellen, indem die verschieblichen Abstandselemente 4a und 4b entlang der Längsrichtung verschoben werden.
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Die dargestellte Ausführungsvariante ist dafür vorgesehen im mittleren Bereich, also zentral zwischen den beiden verschieblichen Abstandselementen 4a und 4b, mit zu federnden Kräften belastet zu werden. Durch Variation des Längsabstandes LA zwischen den verschieblichen Abstandselementen 4a und 4b lassen sich die Federeigenschaften der Blattfederanordnung 1 auf einfache Weise einstellen. Die verschieblichen Abstandelemente 4a und 4b weisen dafür im einfachsten Fall längliche Öffnungen auf, durch die die Blattfederelemente 4a und 4b durchgeführt sind. Zur Reduzierung der Reibung können die verschieblichen Abstandselemente 4a und 4b Lager aufweisen, beispielsweise Oberflächen mit einer optimierten tribologischen Materialpaarung.
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Bevorzugt weist die Blattfederanordnung 1 Antriebsmittel 5a und 5b auf, mittels derer die verschieblichen Abstandselemente 4a und 4b in Längsrichtung verschoben werden. Bei der dargestellten Ausführungsvariante handelt es sich bei den Antriebsmitteln 5a und 5b um Gewindespindeln, die jeweils mittels eines Motors 8a und 8b angetrieben sind. Die Gewindespindeln 5a und 5b sind gegenüber den ortsfesten Abstandselementen 3a und 3b drehbar gelagert und an den Motoren 8a und 8b befestigt. Sie sind in einem Zwischenraum angeordnet, der durch die Blattfederelemente 2a und 2b gebildet ist. Eine Drehung der Motoren 8a und 8b wird durch die Gewindespindeln 5a und 5b in eine Längsbewegung der verschieblichen Abstandselemente 4a und 4b überführt. Auf diese Weise lässt sich der Längsabstand LA zwischen den verschieblichen Abstandselementen 4a und 4b automatisiert einstellen. Bei einer Krafteinleitung, die zwischen den verschieblichen Abstandselementen 4a und 4b erfolgt, lassen sich die Federeigenschaften der Blattfederanordnung 1 automatisiert an die jeweiligen Belastungsbedingungen anpassen, so dass eine dynamische Anpassung der Blattfederanordnung 1 im Betrieb möglich ist.
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In 2 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsvariante der Blattfederanordnung 1 dargestellt, die zwei verschiebliche Abstandselemente 4a und 4b aufweist, die mittels einer Gewindestange 6 verstellbar sind. Die Gewindestange 6 weist zwei Gewindeabschnitte 7a und 7b mit jeweils entgegengesetzter Steigung auf, wobei die beiden verschieblichen Abstandselemente 4a und 4b ein korrespondierendes Gewinde mit einer entsprechend orientierten Steigung aufweisen, so dass eine Drehbewegung der Gewindestange 6 in eine Längsbewegung der verschieblichen Abstandselemente 4a und 4b überführt wird. Vorteilhafterweise vollführen die verschieblichen Abstandselemente 4a und 4b bei einer Drehbewegung der Getriebestange 6 eine Bewegung in Längsrichtung, wobei sich beide je nach Drehrichtung um die gleiche Wegstrecke aufeinander zu oder voneinander wegbewegen. Vorzugsweise ist die Gewindestange 6 durch einen Motor 8 angetrieben, so dass der Längsabstand LA zwischen den verschieblichen Abstandselementen 4a und 4b automatisiert auf einfache Weise einstellbar ist. Die Gewindestange 6 ist bei dieser Ausführungsvariante in den ortsfesten Abstandselementen 3a und 3b drehbar gelagert, beispielsweise mittels eines Gleitlagers oder eines Kugellagers.
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In den 3a und 3b ist eine Ausführungsvariante der Blattfederanordnung 1 dargestellt, bei der die Gewindestange 6 außerhalb des Zwischenraums angeordnet ist, der durch die Blattfederelemente 2a und 2b gebildet ist. Durch die 3a ist die Seitenansicht und durch die 3b die Draufsicht der Blattfederanordnung 1 dargestellt. Dementsprechend entspricht die Papierebene einer Blattfederelementebene. Bei der dargestellten Ausführung ist die Gewindestange 6 senkrecht zur Abstandrichtung der Blattfederelementen 2a und 2b seitlich versetzt angeordnet. Im Raumbereich zwischen den beiden Blattfederelementen 2a und 2b befindet sich somit keine Gewindestange 6. Auf diese Weise lässt sich eine Blattfederanordnung 1 realisieren, bei der die Blattfederelemente 2a und 2b einen möglichst geringen Abstand A aufweisen. Dies ist zum Beispiel bei Zug-Federanordnungen von Vorteil, bei denen die einzelnen Blattfederelemente 2a und 2b im Bereich zwischen den verschieblichen Abstandelementen 4a und 4b auseinandergezogen werden. Bei Durck-Federanordnungen oder Zug-/Druck-Federanordnungen hat diese Ausführung den Vorteil, dass der Federweg zwischen den Blattfederelementen 2a und 2b vergrößert ist.
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Die zugrundeliegende Erfindung bietet die Möglichkeit, Federeigenschaften einer Blattfederanordnung zwischen zwei benachbarten Abstandselementen auf einfache Weise anzupassen, indem ein definierter Längsabstand LA zwischen diesen einstellbar ist.
