DE19723515C2 - Elastische Anordnung zum Führen von zwei elastisch verbundenen Bauteilen in einer Bewegungsrichtung - Google Patents
Elastische Anordnung zum Führen von zwei elastisch verbundenen Bauteilen in einer BewegungsrichtungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine elastische Anordnung zum
Führen von zwei elastisch verbundenen Bauteilen in einer
Bewegungsrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des
Patentanspruchs 1.
Ein elastisches Element für eine in einer Bewegungsrichtung
elastische Verbindung von zwei Bauteilen, mit zwei koaxial zu
der Bewegungsrichtung angeordneten Anschlüssen für die beiden
Bauteile und mit sich in rotationssymmetrischer Anordnung zu der
Bewegungsrichtung von den beiden Anschlüssen aus lateral
erstreckenden Blattfedern, deren freien Enden miteinander
verbunden sind, ist zur Federung von Rädern oder ganzen Achsen
bei Kraftfahrzeugen bekannt. Die Räder bzw. die Achsen werden
durch das elastische Element nicht selbst geführt. Hierfür sind
vielmehr zwischen der Karosserie des Kraftfahrzeugs und den
Rädern bzw. der Achse wirkende Lenker vorgesehen.
Auch bei aus dem Kraftfahrzeugbau bekannten Federbeinen mit
Spiralfeder erfolgt die Führung der Räder bzw. der Achse
gegenüber der Karosserie nicht durch die Spiralfeder, sondern
durch zusätzliche Führungselemente.
Zusätzliche Führungselemente für die Bewegung von zwei über ein
elastisches Element miteinander verbundene Bauteile führen immer
zum Auftreten von Reibung. Darüberhinaus ist für die Führung
zusätzlicher konstruktiver Aufwand notwendig.
Mit Blattfedern kann eine Führung für ein erstes Bauteil in
einer Bewegungsrichtung gegenüber einem zweiten Bauteil aus
gebildet werden, wenn sich auf zwei Niveaus der Bewegungsrichtung
Blattfedern lateral und in rotationssymmetrischer
Anordnung zu der Bewegungsrichtung von dem einen Bauteil zu dem
anderen Bauteil erstrecken. Bei ausreichendem Abstand der beiden
Niveaus ergeben sich hervorragende Führungseigenschaften, d. h.
eine Nachgiebigkeit in der Bewegungsrichtung und extreme
Steifigkeiten in allen anderen Freiheitsgraden der Bewegung. Die
Führung weist auch eine geringe Dämpfung auf. Sie zeichnet sich
jedoch durch eine geringe Linearität der Rückstellkraft, die
zwischen den beiden Bauteilen wirkt, aus. Die beobachtete hohe
Progressivität des Kraft-Weg-Verlaufs beruht auf den in der
Haupterstreckungsrichtung der Blattfedern wirkenden Zugkräften,
deren Komponenten in der Bewegungsrichtung zu einem erheblichen
zusätzlichen Kraftaufwand pro Wegeinheit führen.
Eine Anordnung zum Führen von zwei elastisch verbundene
Bauteilen in einer Bewegungsrichtung mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist aus der DE-PS 672 024
bekannt. Die bekannte elastische Anordnung dient zum Führen von
zwei Bauteilen eines Schwingungsmessers nach dem Seismographen
prinzip. Sie ist nicht für große Wege und Kräfte vorgesehen, wie
sie beispielsweise bei einer Kraftfahrzeugfederung auftreten.
Aus der DE 36 26 254 A1 ist eine Anordnung zum Führen von zwei
elastisch verbundenen Bauteilen bei einem elektromagnetischen
Stellelement bekannt. Hier werden zwei unter einem Abstand
angeordnete blattfederähnliche elastische Elemente, die sich
radial zwischen zwei koaxial angeordneten Anschlüssen für die
beiden Bauteile erstrecken zur realtiven Führung und elastischen
Abstützung der beiden Bauteile verwendet. Bei dieser Anordnung
müssen sich die elastischen Elemente bei jeder Relativver
schiebung der beiden Bauteile in ihrer Haupterstreckungsebene
längen, was zwangsläufig zu einer Deformation der Federkennlinie
führt und nur kleine Relativverschiebungen der beiden Bauteile
zueinander zulässt. Das eine Bauteil des bekannten elektromagen
tischen Stellelements weist eine Spule auf, der an dem anderen
Bauteil in coaxialer Relativanordnung Permanentmagnete mit
wechselnder Magnetisierung in der Bewegungsrichtung zugeordnet
sind. Durch Beaufschlagung der Spule mit einem definierten Strom
kann eine gewünschte Stellbewegung ausgeführt werden.
Aus der DE-PS 958 792 ist eine Parallelführung von zwei Bautei
len durch Blattfedern bekannt, bei der sich zwei voneinander
beabstandete Blattfedern parallel zueinander und im wesentlichen
geradlinig von einem ersten Bauteil zu einem dazu parallel zu
führenden zweiten Bauteil erstrecken. Bei der Parallelführung
ändert sich jedoch der seitliche Abstand der Bauteile über den
Federweg der Blattfedern.
Weiterhin ist eine Parallelschaltung von konventionellen Federn
mit positiver Federsteifigkeit und magnetischen Federn mit
negativer Steifigkeit bekannt. Hierbei besteht aber bislang das
Problem, die beiden Bauteile der Magnetfeder, zwischen denen
sehr große magnetische Kräfte quer zu der gewünschten Bewegungs
richtung wirken, exakt aneinander zu führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum
Führen von zwei elastisch verbundenen Bauteilen mit den
Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufzuzeigen,
die bei Integration einer Magnetfeder mit negativer Steifigkeit
für große Wege und Kräfte geeignet ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine elastische
Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Anordnung sind in den
Unteransprüchen 2 bis 9 beschrieben.
Durch die Anordnung der sich von den beiden Bauteilen erstrec
kenden Blattfedern der elastischen Elemente in zwei parallel zu
der Bewegungsrichtung verlaufenden und sich nicht überdeckenden
gedachten Räumen können sich die Anschlüsse für die beiden
Bauteile bei den elastischen Elementen in der Bewegungsrichtung
aneinander vorbeibewegen. Dabei führt die Verbindung der sich
von den beiden Anschlüssen lateral zu der Bewegungsrichtung
erstreckenden Blattfedern zu einer exakten Ausrichtung der
beiden Bauteile quer zu der Bewegungsrichtung. Wenn sich die
beiden Anschlüsse für die beiden Bauteile auf etwa demselben
Niveau in der Bewegungsrichtung befinden, sind die Blattfedern
jeweils etwa senkrecht zu der Bewegungsrichtung ausgerichtet.
Bei dieser Anordnung wirken sie einer Verschiebung der beiden
Bauteile senkrecht zu der Bewegungsrichtung mit ihren extrem
hohen Steifigkeiten in ihrer Haupterstreckungsrichtung entgegen.
Im Ergebnis werden hervorragende Führungseigenschaften des neuen
elastischen Elements erreicht. Zugleich ist ein sehr großer
verfügbarer Federweg gegeben, der nicht durch ein aneinander
Anstoßen der sich von den beiden Anschlüssen erstreckenden
Blattfedern begrenzt wird. Es versteht sich, daß bei den
elastischen Elementen auch die Anschlüsse so ausgebildet sind,
daß sie sich in jeweils anderen parallel zu der Bewegungs
richtung verlaufenden gedachten Räumen bewegen. Die miteinander
verbundenen freien Enden der sich von den beiden Anschlüssen
erstreckenden Blattfedern vollführen bei einer Relativbewegung
der beiden Bauteile in der Bewegungsrichtung auch eine Bewegung
senkrecht zu der Bewegungsrichtung. Da die freien Enden der
Blattfedern aber nur miteinander und nicht etwa mit einem der
beiden Bauteile verbunden sind, resultiert hieraus keine die
Linearität des elastischen Elements beeinflussende zusätzliche
Kraftkomponente. Vielmehr zeichnet sich das neue elastische
Element durch eine sehr gute Linearität über einen weiten
Federweg aus. Bis auf eine von dem Material der Blattfedern
abhängige innere Reibung ist die neue Anordnung trotz der
hervorragenden Führungseigenschaften der zu Federpaketen
gestapelten elastischen Elemente reibungs- und dämpfungsfrei.
Bei den Federpaketen treten keine Reibungen zwischen den
einzelnen Blattfedern auf den nebeneinander angeordneten Niveaus
auf, weil ein mindestens minimaler Abstand in der Grundstellung,
bei der sich alle Blattfedern der elastischen Elemente radial zu
der Bewegungsrichtung erstrecken, vorgesehen ist. Die Magnet
feder der neuen Anordnung ist eine Feder mit negativer
Steifigkeit, die den elastischen Elementen parallel geschaltet
ist und die Gesamtfedersteifigkeit der Anordnung bei einem
bestimmten Federweg stark, gegebenenfalls bis in die Nähe von
null reduziert. Die beiden Bauteile der Magnetfeder, zwischen
denen sehr große magnetische Kräfte quer zu der gewünschten
Bewegungsrichtung wirken, werden durch die elastischen Elemente
exakt zueinander geführt, wobei gleichzeitig die der magneti
schen Feder parallel geschaltete Feder mit positiver Steifigkeit
ausgebildet wird.
Vorzugsweise erstrecken sich 3n Blattfedern auf n Niveaus von
dem einen Anschluß aus lateral zu der Bewegungsrichtung, wobei
n eine ganze Zahl größer als 1 ist.
Vorzugsweise wird die Anordnung der sich von den beiden
Anschlüssen aus erstreckenden Blattfedern im anderen parallel zu
der Bewegungsrichtung verlaufenden gedachten Räumen dadurch
erreicht, daß sich die Blattfedern von dem einen Anschluß aus
radial zu der Bewegungsrichtung erstrecken und an ihren freien
Enden jeweils mit zwei symmetrisch zu ihrer Erstreckungsrichtung
angeordneten, sich von dem anderen Anschluß erstreckenden
Blattfedern verbunden sind. Das heißt, die sich von dem einen
Anschluß aus strahlförmig erstreckenden Blattfedern werden von
einer doppelten Anzahl von sich von dem anderen Anschluß aus
erstreckenden Blattfedern eingerahmt.
Die sich von dem einen Anschluß erstreckende Blattfeder kann in
der Nullage des elastischen Elements in derselben senkrecht zu
der Bewegungsrichtung verlaufenden Ebene angeordnet sein, wie
die zugehörige sich von dem anderen Anschluß erstreckenden zwei
Blattfedern. Dann wird die maximale Führung der beiden Bauteile
durch das elastische Element in der Nullage erzielt, d. h. ohne
das Auftreten von Kräften in der Bewegungsrichtung zwischen den
beiden Bauteilen. Wenn in der Grundstellung Kräfte in der
Bewegungsrichtung zwischen den beiden Bauteilen auftreten, ist
es zum Erreichen der maximalen Führung jedoch sinnvoller, wenn
die sich von dem einen Anschluß erstreckenden Blattfeder beim
Aufbringen der im Grundzustand zwischen den beiden Bauteilen
wirkenden Kraft durch das elastische Element in derselben
senkrecht zu der Bewegungsrichtung verlaufenden Ebene angeordnet
ist wie die zugehörigen sich von dem anderen Anschluß
erstreckenden zwei Blattfeder.
Die sich von dem anderen Anschluß erstreckenden zwei Blattfedern
können zusammen jeweils denselben Querschnitt aufweisen wie die
zugehörige sich von dem einen Anschluß erstreckende Blattfeder.
Auf diese Weise wird bei gleichen Materialien der Blattfeder für
eine gleichmäßige Durchbiegung der Blattfedern auch ohne
Berücksichtigung der Verbindung ihrer freien Enden gesorgt. Dies
ist ein Garantie für eine besonders hohe Linearität der Rück
stellkraft bei dem neuen elastischen Element.
Wenn sich nur zwei Blattfedern von dem einen Anschluß aus
lateral zu der Bewegungsrichtung erstrecken, ist die Steifigkeit
des elastischen Elements senkrecht zu der Bewegungsrichtung
nicht in allen Raumrichtungen gleich groß. Dies wird jedoch
annähernd erreicht, wenn sich drei Blattfedern von dem einen
Anschluß aus lateral zu der Bewegungsrichtung erstrecken. Hier
ist der konstruktive Aufwand des elastischen Elements zudem noch
überschaubar. Insbesondere im Bereich der Anschlüsse wird der
Aufbau des elastischen Elements immer aufwendiger, wenn sich
vier oder mehr Blattfedern von dem einen Anschluß aus lateral zu
der Bewegungsrichtung erstrecken.
Die sich jeweils von dem einen Anschluß aus erstreckende Blatt
feder kann zusammen mit den zugehörigen sich von dem anderen
Anschluß aus erstreckenden Blattfedern aus einem Stück Feder
bandstahl ausgebildet sein. Das heißt, die jeweils miteinander
verbundenen Blattfedern der beiden Bauteile sind einstückig aus
dem Federbandstahl ausbildbar, beispielsweise durch Ausstanzen
oder Herauserodieren aus flächigem Ausgangsmaterial.
In dieser konstruktiven Richtung fortschreitend ist es auch
möglich, alle rotationssymmetrisch zu der Bewegungsrichtung
zueinander angeordneten, sich von dem einen Anschluß
erstreckenden Blattfedern und die zugehörigen sich von dem
anderen Anschluß erstreckenden Blattfedern aus einem Stück
Federbandstahl ausbilden.
Es ist auch möglich, die Blattfedern und ihre Verbindungen aus
Kohlefaserverbundwerkstoff auszubilden. Hierbei ist es jedoch
bevorzugt, die Blattfedern zunächst separat herzustellen und
dann mit geeigneten Verbindungsstücken zu versehen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines elastischen Elements
mit Blattfedern aus Kohlefaserverbundwerkstoff in
einer Ansicht in einer Bewegungsrichtung,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch das elastische Element gemäß
Fig. 1 entlang der Bewegungsrichtung,
Fig. 3 eine Abwandlung des elastischen Elements gemäß den
Fig. 1 und 2 mit Blattfedern aus Federbandstahl,
Fig. 4 eine zweite Ausführungsform des elastischen Elements
mit Blattfedern aus Kohlefaserverbundwerkstoffen in
einer Ansicht in der Bewegungsrichtung,
Fig. 5 eine Abwandlung des elastischen Elements gemäß Fig.
4 mit Blattfedern aus Federbandstahl,
Fig. 6 die neue Anordnung zum Führen eines erstes Bauteil in
der Bewegungsrichtung gegenüber einem zweiten Bauteil
mit zwei Federpaketen aus den elastischen Elementen
gemäß Fig. 5.
Das in den Fig. 1 und 2 einmal in der Blickrichtung der
Bewegungsrichtung 1 und einmal in einem Schnitt längs der
Bewegungsrichtung 1 dargestellte elastische Element 2 weist zwei
Anschlüsse 3 und 4 für zwei mit dem elastischen Element 2 zu
verbindende und hier nicht dargestellte Bauteile auf. Die
Anschlüsse 3 und 4 sind koaxial zu der Bewegungsrichtung 1
angeordnet, wobei der Anschluß 4 zweiteilig ausgebildet ist. Die
beiden Teile 5 und 6 des Anschlusses 4 sind achsensymmetrisch zu
der Bewegungsrichtung 1 ausgebildet und angeordnet. Von den
Anschlüssen 3 und 4 erstrecken sich in lateraler Richtung zu der
Bewegungsrichtung 1 Blattfedern 7 und 8. Dabei geht von dem
zentralen Anschluß 3 jeweils eine Blattfeder 7 aus, deren freies
Ende über ein Verbindungsstück 9 mit den freien Enden von zwei
Blattfedern 8 verbunden ist, die sich von den beiden Teilen 5
und 6 des dezentralen Anschlusses 4 erstrecken. Insgesamt ist
die Anordnung der Blattfedern 7 und 8 und der Anschlüsse 3 und
4 derart, daß sich der Anschluß 3 und die Blattfedern 7 in einem
anderen Raum 10 längs der Bewegungsrichtung 1 bewegen als die
Blattfedern 8 und der Anschluß 4. Die Blattfedern 8 und der
Anschluß 4 bewegen sich in zwei Teilräumen 11 und 12, die
parallel zu der Bewegungsrichtung 1 verlaufen. Die Räume 10 bis
12, die in Fig. 1 durch gestrichelte Linien begrenzt sind, sind
in der Realität nicht voneinander getrennt. Vielmehr handelt es
sich um gedachte Räume. Die Relativanordnung der gedachten Räume
10 bis 12 ermöglicht jedoch, daß sich die Anschlüsse 3 und 4 in
der Bewegungsrichtung 1 aneinander vorbei bewegen. In dieser,
weder in Fig. 1 noch in Fig. 2 dargestellten Relativposition
erstrecken sich die Blattfedern 7 und 8 in einer senkrecht zu
der Bewegungsrichtung 1 verlaufenden Ebene und stehen so einer
Relativverschiebung der Anschlüsse 3 und 4 in dieser Ebene mit
sehr hoher Steifigkeit entgegen. Die Ausrichtung der Blattfedern
7 und 8 in einer senkrecht zu der Bewegungsrichtung 1 verlau
fenden Ebene kann die Nullstellung des elastischen Elements 2
gemäß den Fig. 1 und 2 sein. Die Nullstellung des elastischen
Elements kann aber auch Fig. 2 entsprechen. Dies ist insbeson
dere dann sinnvoll, wenn die zwischen den zu verbindenden
Bauteilen immer auftretenden Kräfte das elastische Element 2 in
oder in die Nähe einer ebenen Ausrichtung der Blattfedern 7 und
8 verformen.
In der Ausführungsform des elastischen Elements 2 gemäß den
Fig. 1 und 2 sind die Blattfedern 7 und 8 aus Kohlefaser
verbundwerkstoff ausgebildet. Auch die Anschlüsse 3 und 4 sowie
die Verbindungsstücke 9 bestehen aus Kohlefaserverbundwerkstoff.
Es versteht sich jedoch, daß das Material der Blattfedern 7 und
8 von demjenigen der Anschlüsse 3 und 4 und demjenigen der
Verbindungsstücke 9 abweichen kann, um den jeweils auftretenden
Materialanforderungen in optimaler Weise Rechnung zu tragen. In
dem Anschluß 3 ist eine Befestigungsbohrung 13 vorgesehen, eine
solche Befestigungsbohrung fehlt in den Teilen 5 und 6 des
Anschlusses 4. Diese Teile sind flächig an dem jeweiligen
Bauteil einzuspannen.
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform des elastischen
Elements 2 ist vollständig aus einem Stück Federbandstahl 14
ausgebildet. Dabei kann das Trennen der Blattfedern 7 und 8 und
das Ausbilden der Befestigungsbohrung 13 sowie weitere Befesti
gungsbohrungen 15 in Teilen 5 und 6 des Anschlusses 4 durch
Ausstanzen oder Erodieren erfolgen. Diese Verfahren sind auch
geeignet, um die äußeren Konturen des Stücks Federbandstahl 14
festzulegen. Bei dem elastischen Element 2 in der Ausführungs
form gemäß Fig. 3 weist jede Blattfeder 7 denselben Querschnitt
auf, wie die beiden mit ihr über das Verbindungsstück 9 verbun
denen Blattfedern 8 zusammen genommen. So wird verhindert, daß
die jeweils weicheren Blattfedern zwischen den Verbindungs
stücken 9 auf Druck oder Zug beansprucht werden, wodurch die
Linearität der von dem elastischen Element 2 aufgebrachten
Rückstellkraft negativ beeinflußt würde. Im Unterschied zu der
Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2 weist das elastische
Element 2 gemäß Fig. 3 auch die Befestigungsbohrungen 15 in dem
Anschluß 4 auf. Weiterhin sind die Blattfedern 7 und 8 in der
dargestellten Grundstellung des elastischen Elements ohne
Rückstellkraft in einer senkrecht zu der Bewegungsrichtung 1
verlaufenden Ebene angeordnet.
Letzteres gilt auch für die Ausführungsform des elastischen
Elements 2 gemäß Fig. 4, obwohl hier die Anschlüsse 3 und 4,
die Blattfedern 7 und 8 und die Verbindungsstücke 9 wieder aus
Kohlefaserverbundwerkstoff ausgebildet sind. Der entscheidende
Unterschied dieser Ausführungsform zu derjenigen gemäß den
Fig. 1 und 2 besteht aber darin, daß sich von dem Anschluß 3
insgesamt drei Blattfedern 7 lateral zu der Bewegungsrichtung 1
erstrecken. Diese drei Blattfedern 7 sind wieder jeweils mit
zwei Blattfedern 8 über die Verbindungsstücke 9 verbunden. So
sind insgesamt sechs Blattfedern 8 vorgesehen. Zwar unter
scheidet sich die Zahl der Blattfedern 7 und 8 bei der Ausfüh
rungsform gemäß Fig. 4 zu den Ausführungsformen gemäß den
Fig. 1 bis 3, doch sind die Blattfedern 7 und 8 immer
rotationssymmetrisch zu der Bewegungsrichtung 1 angeordnet.
Durch den höheren Grad der Rotationssymmetrie der Ausführungs
form gemäß Fig. 4 sind die Steifigkeiten des elastischen
Elements in der Zeichenebene gemäß Fig. 4 jedoch gleichmäßiger
verteilt. Gleichzeitig wird ein Druckpunkt beim aneinander
vorbei Bewegen der beiden Anschlüsse 3 und 4 seltener beobachtet
als bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 3. Dort
tritt der Druckpunkt bereits bei minimalen Unterschieden der
geometrischen oder effektiven Längen der Blattfedern 7 und 8 auf
und zerstört so punktuell die grundsätzlich hohe Linearität der
Rückstellkraft des elastischen Elements 2.
Das elastische Element gemäß Fig. 5 entspricht bis auf das
andere Ausgangsmaterial dem elastischen Element gemäß Fig. 4.
Analog zu der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist das gesamte
elastische Element gemäß Fig. 5 aus einem Stück Federbandstahl
ausgebildet. Die Verwendung von Federbandstahl für das elasti
sche Element 2 hat nicht nur den Vorteil, der Einstückigkeit,
sondern ist auch kostengünstiger als die Ausbildung des
elastischen Elements 2 aus Kohlefaserverbundwerkstoff. Als
Nachteil ist ein höheres Gewicht zu berücksichtigen.
Fig. 6 zeigt eine Anordnung zum Führen von zwei elastisch
verbundenen Bauteilen 16 und 17 mit elastischen Elementen 2. Die
Darstellung der Fig. 6 ist ein Längsschnitt parallel zu der
Bewegungsrichtung 1. Die elastischen Elemente 2 sind zu zwei
Paketen von jeweils drei elastischen Elementen 2 in dem Abstand
18 angeordnet. Dabei sind zwischen den einzelnen elastischen
Elementen 2 im Bereich von durch die hier nicht sichtbaren
Bohrungen 13 und 15 hindurchgreifenden Anschlußstücken 19 und 20
Distanzstücke 21 und 22 vorgesehen. Die Distanzstücke 21 und 22
verhindern selbst bei nur geringer Dicke eine Berührung und
damit eine Reibung zwischen den einzelnen einander direkt
benachbarten elastischen Elementen 2. Durch die Zusammenfassung
mehrerer elastischer Elemente 2 zu Federpaketen kann eine sehr
große Rückstellkraft zwischen den beiden Bauteilen 16 und 17
bereitgestellt werden. Bei den beiden Bauteilen 16 und 17
handelt es sich um die sich in der Bewegungsrichtung 1 ab
stoßenden Teile einer Magnetfeder 23. Das Bauteil 17 besteht aus
Permanentmagneten 24, die mit wechselnder Magnetisierungs
richtung S-N und N-S entlang der Bewegungsrichtung 1 ausgerich
tet sind. Dabei sind zwischen den Permanentmagneten 24 Weich
eisenzwischenstücke 25 angeordnet, die das magnetische Feld der
aneinander angrenzenden gleichnamigen Pole der Permanentmagnete
24 radial nach außen richten. Den Weicheisenzwischenstücken 25
sind Weicheisenzwischenringe 26 des Bauteils 16 in radialer
Richtung gegenüberliegend zugeordnet. An die Weicheisenzwischen
ringe 26 grenzen gleichnamige Pole N bzw. S von Ringmagneten 27
an, bei denen es sich ebenfalls um Permanentmagnete handelt. Die
aus den Bauteilen 16 und 17 bestehende magnetische Feder 23
weist aus der dargestellten Grundstellung heraus eine ausge
prägte negative Federsteifigkeit auf. Das heißt, bereits geringe
Verschiebungen der Bauteile 16 und 17 in der Bewegungsrichtung
führen zu großen abstoßenden Kräften zwischen den beiden
Bauteilen, die die Verschiebung zu vergrößern trachten. Der
magnetischen Feder 23 sind jedoch die zu den zwei Federpaketen
zusammengefaßten elastischen Elemente 2 parallel geschaltet. Im
Ergebnis ergibt sich eine sehr geringe, bei null liegende
Gesamtsteifigkeit in der Nähe der dargestellten Grundstellung,
die außerhalb der Grundstellung stark anwächst. Diese
Eigenschaften sind beispielsweise für die Ausbildung einer
extrem weichen Kfz-Federung von Vorteil. die elastischen
Elemente 2 dienen dabei aber nicht nur zum Bereitstellen einer
positiven Federsteifigkeit, sondern auch zur reibungsfreien
Führung der beiden Bauteile 16 und 17 der Magnetfeder 23
gegeneinander. Bei der Magnetfeder 23 treten massive laterale
Kräfte zwischen den Bauteilen 16 und 17 auf, die jedoch aufgrund
der hohen Führungsqualitäten der elastischen Elemente 2
zuverlässig abgetragen werden, so daß eine konzentrische
Anordnung der Bauteile 16 und 17 unter Betriebsbedingungen
tatsächlich gewährleistet ist. Das Bauteil 16 kann über
Befestigungsstücke 28 beispielsweise an der Karosserie eines
Kraftfahrzeugs befestigt sein, während das Bauteil 17 über ein
Befestigungsstück 29 an dem Rad oder der Achse eines Kraft
fahrzeugs befestigt ist. Bei dieser Anwendung ist der Anordnung
gemäß Fig. 6 aber in jedem Fall ein Stoßdämpfer parallel zu
schalten, da diese aber über kein nennenswerte Dämpfung verfügt.
Claims (9)
1. Elastische Anordnung zum Führen von zwei elastisch
verbundenen Bauteilen (16 und 17) in einer Bewegungsrichtung
(1), wobei das erste Bauteil (16) in zwei in der Bewegungs
richtung (1) beabstandeten Bereichen über jeweils ein elasti
sches Element (2) mit zwei koaxial zu der Bewegungsrichtung (1)
angeordneten Anschlüssen (3 und 4) für die beiden Bauteile (16
und 17) mit dem zweiten Bauteil (17) verbunden ist, wobei jedes
elastische Element (2) sich in rotationssymmetrischer Anordnung
zu der Bewegungsrichtung (1) von den beiden Anschlüssen (3 und
4) aus lateral erstreckende Blattfedern (7 und 8), deren freien
Enden miteinander verbunden sind, aufweist, wobei sich die sich
von dem einen Anschluß (3) aus erstreckenden Blattfedern in
einem anderen parallel zu der Bewegungsrichtung (1) verlaufenden
gedachten Raum (11) bewegen als die sich von dem anderen An
schluß (4) aus erstreckenden Blattfedern (8), dadurch gekenn
zeichnet, daß das erste und das zweite Bauteil (16 und 17) die
sich in der Bewegungsrichtung (1) abstoßenden Teile einer
Magnetfeder (23) sind, wobei die Bauteile (16 und 17) jeweils
Permanentmagnete (24 und 25) mit wechselnder Magnetisierung in
der Bewegungsrichtung und zwischen den Permanentmagneten (24 und
25) angeordnete Weicheisenzwischenstücke (25 und 26) aufweisen,
und daß sich bei jedem elastischen Element (2) von den beiden
Anschlüssen (3 und 4) aus in der Bewegungsrichtung (1) hinter
einander angeordnete Blattfedern (7 und 8) erstrecken, wobei in
den Anschlüssen (3 und 4) Distanzstücke (21 und 22) zwischen den
Blattfedern (7 und 8) angeordnet sind.
2. Elastische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß sich 3n Blattfedern (7) auf n Niveaus von dem einen
Anschluß (3) aus lateral zu der Bewegungsrichtung (1)
erstrecken, wobei n eine ganze Zahl größer als eins ist.
3. Elastische Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß sich die Blattfedern (7) von dem einen
Anschluß (3) aus radial zu der Bewegungsrichtung (1) erstrecken
und an ihren freien Enden jeweils mit zwei symmetrisch zu ihrer
Erstreckungsrichtung angeordneten, sich von dem anderen Anschluß
(4) erstreckenden Blattfedern (8) verbunden sind.
4. Elastische Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß die sich von dem einen Anschluß (3) erstreckende
Blattfeder (7) in der Nullage des elastischen Elements (2) in
derselben senkrecht zu der Bewegungsrichtung (1) verlaufenden
Ebene angeordnet ist wie die zugehörige sich von dem anderen
Anschluß (4) erstreckenden zwei Blattfedern (8).
5. Elastische Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die sich von dem anderen Anschluß (4)
erstreckenden zwei Blattfedern (8) zusammen jeweils denselben
Querschnitt aufweisen wie die zugehörige sich von dem einen
Anschluß (3) erstreckende Blattfeder (7).
6. Elastische Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß sich drei Blattfedern (7) von dem
einen Anschluß (3) aus lateral zu der Bewegungsrichtung
erstrecken.
7. Elastische Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die sich von dem einen Anschluß (3)
aus erstreckende Blattfeder (7) zusammen mit den zugehörigen
sich von dem anderen Anschluß (4) aus erstreckenden Blattfedern
(8) aus einem Stück Federbandstahl (14) ausgebildet ist.
8. Elastische Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich
net, daß alle rotationssymmetrisch zu der Bewegungsrichtung (1)
zueinander angeordneten, sich von dem einen Anschluß (3)
erstreckenden Blattfedern (7) und die zugehörigen sich von dem
anderen Anschluß (4) erstreckenden Blattfedern (8) aus einem
Stück Federbandstahl (14) ausgebildet sind.
9. Elastische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (7, 8) und ihre
Verbindungen (Verbindungsstücke 9) aus Kohlefaserverbundwerk
stoff ausgebildet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997123515 DE19723515C2 (de) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | Elastische Anordnung zum Führen von zwei elastisch verbundenen Bauteilen in einer Bewegungsrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997123515 DE19723515C2 (de) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | Elastische Anordnung zum Führen von zwei elastisch verbundenen Bauteilen in einer Bewegungsrichtung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE19723515A1 DE19723515A1 (de) | 1998-12-17 |
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