DE19644175A1 - Federkissen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Federkissen aus kompaktiertem Gewirk.

Derartige Federkissen werden zur elastischen Lagerung von Bauelementen unter gleichzeitiger Schwingungsdämpfung verwendet. Sie bestehen aus einem kompaktierten Gewirk aus Stahldraht. Ein solches Material hat durch die Rest­ elastizität der Stahldrahtschlingen Federeigenschaften, durch Scheuern der gegeneinander gepreßten Stahldraht­ schlingen hat es hohe innere Reibung.

Über die Dicke des beim Stricken des Gewirkes verwendeten Stahldrahtes sowie über die Zusammensetzung seines Mate­ riales und auch über das Ausmaß des Kompaktierens lassen sich die Eigenschaften eines solchen herkömmlichen Feder­ kissens modifizieren. Änderungen dieser Parameter stellen aber einen jeweils starken Eingriff in die Kissenstruktur dar, die in zahlreichen aufwendigen Versuchen optimiert ist. Änderungen an diesen Parametern bedingen auch Ände­ rungen an den Produktionseinrichtungen.

Durch die Erfindung soll daher ein Federkissen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so weitergebildet werden, daß es einfacher und feiner in seinen Eigenschaften modifiziert werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Feder­ kissen mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei dem erfindungsgemäßen Federkissen hat man ein erstes Material, welches die Grundeigenschaften vorgibt. Ein die Kisseneigenschaften modifizierendes zweite Material stellt eine Art Füllmaterial dar, welches bezüglich des Ver­ strickens unkritisch ist, die Wechselwirkung in Kontakt befindlicher Maschen des ersten Materiales aber beeinflußt.

Die Modifizierung der Kissen-Grundeigenschaften erfolgt zum einen durch Beeinflussung des Kontaktes zwischen den Maschen des ersten Materiale s durch zwischen diesen liegende Anteile des zweitem Materiales zum anderen durch einen Volumenef­ fekt im zweiten Material bzw. den zweiten Materialien: Bei Verformung des Federkissens werden diejenigen Anteile des zweiten Materiales, welche in zwischen den Drähten verbleibendenden Hohlräumen liegen, auf Kompression belastet.

In der Praxis kann man das zweite Material im Hinblick auf unterschiedliche zusätzlich gewünschte Eigenschaften des Federkissens auswählen:

Durch entsprechende Wahl der Fließeigenschaften und der Dichte des zweiten Materiales kann man z. B. die Dichtheit des Federkissens gegen Strömungsmittel ver­ bessern. Damit kann das Federkissen neben der Feder­ eigenschaft zugleich eine Fluid-Sperrfunktion erfüllen.

Ferner kann man das zweite Material so wählen, daß die Körperschaleigenschaften des Federkissens verbessert sind.

Eine weitere Variante besteht darin, das zweite Mate­ rial so zu wählen, daß die Korrosionsbeständigkeit des Federkissens verbessert ist.

Auch das Schwingverhalten des Federkissens kann über entsprechende Wahl des zweiten Materiales beeinflußt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteran­ sprüchen angegeben.

Wird das die Grundeigenschaften des Federkissens modifi­ zierende Material gemäß Anspruch 2 einfach mit dem Basis­ material zusammengestrickt, gestaltet sich die Herstellung des Gewirkes besonders einfach.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 gestattet es, die Modifizierung der Grundeigenschaften des Feder­ kissens in noch feinerer Weise vorzunehmen, je nach dem, in welchem Verhältnis die Anzahl der ersten Reihen zur Anzahl der zweiten Reihen steht.

Durch Verschachtelung der ersten Reihen und zweiten Reihen gemäß Anspruch 4 erhält man besonders einfache Herstellungsbedingungen und gute makroskopische Homogeni­ tät des Gewirks und damit des Federkissens.

Gemäß Anspruch 5 kann man unterschiedliche Bereiche des Federkissens in ihren Eigenschaften in unterschied­ licher Weise gegenüber denen eines Ausgangsfederkissens modifizieren, welches nur aus dem Grundmaterial be­ steht.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 ist im Hinblick auf eine Verbesserung der mechanischen Be­ lastbarkeit des Federkissens von Vorteil.

Ein Federkissen gemäß Anspruch 7 ist im Hinblick auf seine schwingungsdämpfenden Eigenschaften modifiziert.

Gemäß Anspruch 8 kann man einem Federkissen bessere elektrische Eigenschaften verleihen als sie ein herkömm­ liches Federkissen aufweist.

Bei einem Federkissen gemäß Anspruch 9 kann man durch Fließen des die Eigenschaften modifizierenden Materiales einen effektiveren Reibschluß zwischen den Schlaufen des Grundmateriales herbeiführen.

Gemäß Anspruch 10 läßt sich die Beständigkeit des Feder­ kissens gegen Umweltbedingungen verbessern.

Ein Federkissen gemäß Anspruch 11 hat hohe Grundfestig­ keit.

Die im Anspruch 12 angegebenen modifizierenden Materia­ lien haben sich für die gleichzeitige Modifizierung mehrerer Eigenschaften (Schwingungsdämpfung, mechanische Festigkeit, elektrische Eigenschaften) besonders bewährt.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

In dieser zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht auf eine doppellagige Gewirkbahn;

Fig. 2 eine axiale Aufsicht auf einen Gewirkwickel, der als Zwischenschritt bei der Herstellung eines hülsenförmigen Federkissens erhalten wird;

Fig. 3 eine seitliche Ansicht des in Fig. 2 gezeigten Gewirkwickels, teilweise geschnitten;

Fig. 4 eine seitliche Ansicht des Gewirkwickels nach Fig. 3 nach Kompaktierung zu einem hülsenför­ migen Federkissen;

Fig. 5 eine vergrößerte Aufsicht auf einen Ausschnitt der einen Lage der doppellagigen Gewirkbahn nach Fig. 1;

Fig. 6 bis 9 schematische Darstellungen abgewandelter Gewirkbahnen; und

Fig. 10 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, in welche jedoch eine abgewandelte Gewirkbahn dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt eine insgesamt mit 10 bezeichnete doppel­ lagige Gewirkbahn, welche eine untere Gewirklage 12 sowie eine obere Gewirklage 14 aufweist. Die Gewirkbahn 10 ist durch Zusammenlegen eines zylindrischen Gewirk­ schlauches erhalten, der auf eine Rundstrickmaschine aus Federstahl gestrickt wurde.

Zur Herstellung von Federkissen wird von der in Fig. 1 gezeigten Gewirkbahn 10 ein Stück vorgegebener Länge abgeschnitten und (vergleiche Fig. 2) auf einen Wickel­ dorn 16 zu einem Wickel 18 aufgewickelt. Das Ende der Gewirkbahn wird durch eine Schweißung 20 mit der darunter­ liegenden Lage verbunden. Der so erhaltene hülsenförmige Wickel entspricht im Außendurchmesser und Innendurchmesser einem gewünschten Federkissen. Durch axiales Kompaktieren in einer nicht dargestellten Form wird der Wickel 18 zu dem in Fig. 4 fertigen Federkissen zusammengestaucht.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, bestehen die einzelnen Lagen der Gewirkbahn 10 aus einem aus Federstahl herge­ stellten Gestrick mit ineinandergreifenden Drahtschlaufen 24, die durch ausgezogene Linien wiedergegeben sind. Mit dem Federstahldraht, der das Grundmaterial des Federkissens darstellt, ist ein Draht oder Faden mitgestrickt, dessen Schlaufen 28 zur leichten Unterscheidbarkeit schematisch trapezförmig und gestrichelt angedeutet sind.

Der zur Modifizierung der Eigenschaften des Federkissens mitgestrickte Draht oder Faden kann z. B. ein Kupferdraht eine Kupferlitze, ein Aluminiumdraht, ein Bronzedraht oder ein anderer Metalldraht sein, welcher aufgrund seiner elektrischen Eigenschaften dem fertigen Federkissen 22 eine gute elektrische Leitfähigkeit verleiht.

Auf diese Weise kann ein Federkissen nicht nur der elas­ tischen und schwingungsdämpfenden Lagerung von Geräten dienen, sondern zugleich auch eine Stromzuführung oder eine Erdung bewerkstelligen.

Ist der mitgestrickte Faden aus aus einem duktilen Material hergestellt, so werden seine Schlaufen 28 beim Kompaktieren des Wickels 18 dünn zwischen die Schlaufen 24 gepreßt, wodurch deren Reibschluß modifiziert werden kann. Insbe­ sondere können die breitgedrückten Schlaufen 28 den ansonsten nur linienförmigen Kontakt zwischen den Schlau­ fen 24 verbreitern. Auf diese Weise erhält man eine Verstärkung der inneren Reibung und damit der Schwingungs­ dämpfung des fertigen Federkissens. Geeignete duktile Materialien sind z. B. Aluminium oder Kupfer, aber auch Kunststoffe, soweit diese unter den vorgesehenen Einsatz­ temperaturen des Federkissens ausreichend stabil sind.

Als Modifizierungsmaterial dienende Kunststoffe können ggf. auch so gewählt werden, daß die Reibung zwischen den einzelnen Schlaufen 24 herabgesetzt ist.

Sind die mitgestrickten Fäden flauschig oder werden mehrere derartige Fäden zusammen mit einem Stahldraht gestrickt, so kann das mitgestrickte Material das Volumen zwischen den Schlaufen 24 sogar im wesentlichen ausfüllen. Man kann auf diese Weise die Sperrwirkung des Federkissens gegen Fluids verbessern und bei geeigneter Materialwahl auch seine Beständigkeit gegenüber korrosiven Umweltbe­ dingungen heraufsetzen.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Gewirk ist für jede Maschen­ reihe der aus Federstahl bestehenden Schlaufen 24 eine Maschenreihe der aus Modifizierungsmaterial bestehenden Schlaufen 28 mitgestrickt.

In Fig. 6 sind Maschenreihen aus dem die Grundeigen­ schaften des Federkissens 22 bestimmenden Material durch ausgezogene Linien 30, Maschenreihen eines zweiten, modifi­ zierenden Materiales durch gestrichelte Linien 32 ange­ deutet.

Diese Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von demjeni­ gen nach Fig. 5 dadurch, daß auf zwei Reihen, die nur aus dem Grundmaterial bestehen, jeweils eine Reihe folgt, die aus dem modifizierenden Material besteht.

Beim abgewandelten Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 folgt jeweils auf eine Reihe 30 aus dem Grundmaterial eine andere Reihe 32 aus dem modifizierenden Material.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 hat man Maschen­ reihen 30, die nur aus dem Grundmaterial bestehen, zwischen denen Maschenreihen 32 aus Grundmaterial 32-1 und mitge­ stricktem Modifizierungsmaterial 32-2 liegen.

In Fig. 9 ist gezeigt, daß man Maschenreihen 30, die nur aus Grundmaterial bestehen (wieder durch ausgezogene Linien dargestellt), Maschenreihen 32, die aus einem zwei­ ten Material bestehen (gestrichelte Linien), Maschen­ reihen 34, die aus einem dritten Material (strichpunktierte Linie) bestehen und weitere Maschenreihen 36, die aus einem vierten Material bestehen (doppelt strichpunktierte Linie) bestehen nacheinander abstricken kann, wobei jedes dieser Materialien ein reines Material oder ein Material mit einem mitgestrickten anderen Material sein kann. So könnten z. B. die ausgezogenen Linien dem Stahldraht entsprechen, die gestrichelten Linien Stahldraht mit begleitendem PTFE-Faden, die strichpunktierten Linien Stahldraht mit begleitendem Kohlefaser-Faden und die doppelt strichpunktierten Linien Stahldraht mit beglei­ tendem Kupferdraht.

Gemäß Fig. 10 braucht die Gewirkbahn nicht makroskopisch homogen zu sein. In Fig. 10 ist ein Stück 38 einer abgewandelten Gewirkbahn gezeigt, bei welcher ein Abschnitt 40 z. B. aus Federstahldraht mit mitgestricktem Kupferdraht (= Grundmaterial) besteht, um die elektrische Leitfähigkeit des Federkissens zu verbessern. Der Abschnitt 40 stellt den größten Teil des später ein Federkissen bildenden Gewirkstückes dar. Ein Abschnitt 42 des gezeigten Gewirk­ stückes entspricht den äußeren Lagen des aus dem Gewirk­ stückes hergestellten Wickels 18. Dieser Abschnitt des Gewirkstückes kann z. B. aus Federstahldraht mit mitge­ stricktem Kunststoffdraht (= Modifizierungsmaterial) bestehen, um eine Sperre gegen Umwelteinflüsse zu bilden.

Claims (12)

1. Federkissen aus kompaktiertem Gewirk, welches aus ein strickbaren Grundmaterial besteht, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gewirk (10) zumindest in einem Teilbereich mindestens ein vom Grundmaterial (24) ver­ schiedenes strickbares Modifizierungsmaterial (28) aufweist.

2. Federkissen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einzelne Reihen (32) des Gewirkes (10) aus Grundmaterial (32-1) und mitgestricktem Modifizie­ rungsmaterial (32-2) bestehen.

3. Federkissen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zumindest einzelne erste Reihen (30) des Gewirkes (10) aus Grundmaterial und zumindest einzelne zweite Reihen (32) des Gewirkes aus Modifizierungsmaterial gestrickt sind.

4. Federkissen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Reihen oder Sätze von ersten Reihen und die zweiten Reihen oder Sätze von zweiten Reihen in regelmäßigen Abständen aufeinanderfolgen.

5. Federkissen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Reihen und/oder die zweiten Reihen jeweils Bereiche (40, 42) des Gestrickes bilden.

6. Federkissen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß eines der Modifizierungs­ materialien hohe Bruchfestigkeit aufweist.

7. Federkissen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß eines der Modifizierungs­ materialien hohe Schwingungsdämpfung bewirkt, insbesondere hohe innere Reibung aufweist.

8. Federkissen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß eines der Modifizierungs­ materialen gute elektrische Leitfähigkeit aufweist.

9. Federkissen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß eines der Modifizierungs­ materialien hohe Duktilität aufweist.

10. Federkissen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß eines der Modifizierungs­ materialien gute Beständigkeit gegen korrosive Umwelt­ bedingungen aufweist, z. B. gegen Öl.

11. Federkissen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmaterial oder eines der Grundmaterialien ein Metalldraht, insbesondere ein Stahldraht ist.

12. Federkissen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eines der modifizieren­ den Materialien ein Polyamidfasermaterial, ein PTFE-Faser­ material oder ein Kohlefasermaterial ist.