DE19938609A1 - Kugelgel-Flächenlager - Google Patents

Abstract

Das anpassungsfähige Kugelgel-Flächenlager besteht aus Einzelkörpern, vornehmlich Kugeln, weitgehend beliebigen Materials von einem mittleren Durchmesser W ( 50 _m bis 50 mm, die von einem Gleitmittel oder rollenlagerartigen Abstandshaltern umgeben sind. Die Kugeln können je nach Anwendung aus hartem Material wie Metallen, Keramik, Glas oder Kunststoffen oder aus weichen, ggf. volumen-elastischen Schaumkunststoffen bestehen. Die Gleitmittel können Öle und Fette, trockene Schmiermittel wie Grafitstaub, Metallsulfide oder Abstandshalter wie Talkum, Aerosile oder Sipernate sein oder aus Mischungen derselben bestehen. Diese können den Kugeln als Oberflächenbeschichtung anhaften oder Kugel-Zwischenräume ganz oder teilweise ausfüllen. Das Kugelgel-Flächenlager hat neuartige Verwendungen und Eigenschaften, die durch die Wahl seiner mindestens zweikomponentigen Zusammensetzung gezielt einstellbar sind. DOLLAR A Die Anwendungen lassen sich nach Schichtdicke d bzw. D in zwei Gebiete einteilen. DOLLAR A d = 1 bis 5 x W: Rollgleitlager für Wellen oder flächige Bauelemente. DOLLAR A D = 10 bis 100 x W: anpassungsfähige Flächenlager als Matratzen, Matratzen-Füllung, Sitz- oder Sofa-Polsterungen und -Auflagen, als Futter von Kleidungsstücken oder Schuhen oder als Schuhsohlen-Dämpfung sowie als schwingungs-entkoppelnde Schüttschicht für Gebäude oder Geräte und als Füllung von Fahrzeugreifen für guten Notlauf.

Description

Die Erfindung betrifft ein anpassungsfähiges Flächenlager, das aus Einzelkörpern von etwa 50 µm bis 50 mm mittleren Durchmessers weitgehend beliebigen Materials, vorzugsweise in Kugelform besteht, die von einem Gleitmittel oder rollenlager-artigen Abstandshaltern umgeben sind und somit ein Kugelgel ausbilden.

Die Einzelkörper bzw. -kugeln können sowohl aus einem harten Material wie Metallen, Keramik, Glas, Hart- Kunststoffen als auch aus Weich-Kunststoff oder Schaumkunststoffen wie z. B. Polystyrol, Polyuretan, etc. bestehen und eine sehr geringe bzw. eine hohe Volumen- Elastizität besitzen.

Die Gleitmittel können Öle und Fette, trockene Schmiermittel wie Graphitstaub, und Metallsulfid- Öl- oder Fettmischungen etc., oder eine Mischung aus denselben sein. Die rollenlager-artigen Abstandshalter können aus Talkum, Aerosilen (pyrogenen Kiesel­ säuren), Sipernaten (gefällten Kieselsäuren) und ähnlichen anderen trockenen, antiblock oder free-flow, sich fein verteilenden Stoffen bestehen, oder aus einer Mischung derselben. Diese Gleitmittel bzw. Abstandshalter können die Einzelkörper als Oberflächenbeschichtung umgeben, indem diese aufgrund von starken Adhäsions- (von der Waals-) Kräften an diesen anhaften; dann wird das Kugelgel als trockenbeschichtet bzw. bei flüssigen bis gelartigen Gleitmitteln als naßbeschichtet bezeichnet.

Oder diese Gleitmittel bzw. Abstandshalter können auch die Zwischenräume zwischen den Einzelkörpern ganz oder teilweise ausfüllen; bei flüssiger bis gelartiger bzw. trockener Zwischenraumfüllung wird das Kugelgel als naß bzw. als trocken bezeichnet.

Gegenüber dem bisherigen Stand der Technik unterscheidet sich das Flächenlager bestehend aus Einzelkörpern und diese umgebenden Gleitmittel oder Abstandshalter, vorteilhafterweise als Kugelgel-Flächenlager, inherent dadurch, daß es aus mindestens zwei Komponenten besteht und somit neuartige Eigenschaften und Wirkungsweisen erhält.

Die damit ermöglichten Verwendungen können in zwei Kategorien, gemäß der verwendeten Schichtdicke des Kugelgels, eingeteilt werden.

In einer Schichtdicke von ca. dem Ein- bis Fünffachen des mittleren Einzelkörperdurchmes­ sers wird das Kugelgel-Flächenlager als Rollgleitschichtlager in Simmering-artigen Buchsen zur Aufnahme von Wellen oder als Rollgleitschicht zwischen flächigen Bauelementen eingesetzt. Gegenüber den bekannten Kugel- oder Rollenlagern kommt das Kugelgel ohne Einzel- oder Mehrfachkäfige aus. Gegenüber den bekannten Schmierfilmen weist es durch seine Rollgleiteigenschaften einen deutlichen Unterschied insbesondere in der einsetzbaren Schichtdicke auf.

Die Einsatzeigenschaften des neuartigen Rollgleitchichtlagers, wie Schichtdicke, Viskosität und deren Temperaturverhalten, sowie das Trockenlaufverhalten können individueller und in weiteren Bereichen eingestellt werden als bei einkomponentigen Schmier- oder Rollmitteln.

Die Vorteile bestehen darin, daß

• - kaum ein Verlust durch Austreten des Rollgleitmittels entsteht, da der Kugeldurchmesser deutlich größer als die Spaltdicke zwischen Welle und Dichtlippe gewählt werden kann und
• - die Kugeln dürfen bzw. sollen Oberflächenrauhigkeit besitzen, damit das Gleitmittel bzw. die rollenlager-artigen Abstandshalter gut an der Oberflächen haften.

Diese rauhen Kugeln in nicht notwendigerweise präzisen Durchmessermaßen sind sehr viel preiswerter herzustellen als vergleichbare hochpräzise und -polierte Kugellager-Kugeln.

In einer Schichtdicke von etwa dem Fünf- bis Hundertfachen des mittleren Einzelkörperdurch­ messers besitzt das Einzelkörpergel-Flächenlager gänzlich neuartige Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten aufgrund seiner viskosen, gelartigen Konsistenz.

Es kann sich unter Auflagedruck einstellbar, leicht oder allmählich, an aufliegende Körperkonturen anpassen und diese ggf. auch federnd oder schwingungsgedämpft lagern oder als schwingungs-dämpfende oder -entkoppelnde Schicht wirken. Auch in diesen Anwen­ dungsmöglichkeiten können die Eigenschaften in sehr weiten, bisher nicht erreichbaren Bereichen der Viskosität und der Volumen zu Druck Abhängigkeit variiert werden.

Bei Verwendung von Schaumkunststoffen für die Kugel kann das Volumen zu Druck Verhalten V(p) über die Eigenvolumen-Elastizität des verwendeten Kugelmaterials gezielt eingestellt werden.

Als Füllung oder Ölbeimischung kann volumenelastisches Kugelgel zur einfachen Konstruk­ tion von Federungssystemen und bei nicht-gummielastischen Kugeln aus Polystyrol oder Polyurethan für Stoßdämpfer eingesetzt werden.

Für das Kugelgel besteht eine Einstellmöglichkeit der Viskosität und sonstiger Eigenschaften über die Wahl

• 1. der Kugeldurchmesser, ggf. auch der Mischung von Kugeln verschiedenen Durchmessers, und
• 2. der verwendeten Gleitmittel bzw. der rollenlager-artigen Abstandshalter und deren prozen­ tualer Beimischung.

Das Kugelgel besitzt eine deutlich geringere Temperaturabhängigkeit als die einer gewöhnlichen hochviskosen Flüssigkeiten bzw. eines normalen Gels, die gewöhnlich eine exponentielle Verringerung der Viskosität mit der absoluten Temperatur aufweisen. Das Kugelgel-Flächenlager besitzt weitere, im folgenden bei den Verwendungen noch aufzu­ greifende und näher zu spezifizierende, vorteilhafte Eigenschaften:

• - hohe Wärmeisolierung bei Verwendung von Schaumstoffkugeln und trockenen rollenlager­ artigen Abstandshaltern bei
• - gleichzeitigen guten Durchlüftungs- und Transpirationseigenschaften.

Im Falle des Rollgleitlagers, siehe Fig. 1b und 2b, hängt der Rollwiderstand von dem Material und der Beschaffenheit der Lagerwandungen, dem der Kugeln und deren Oberflächen­ rauhigkeit als auch von dem verwendeten Gleitmittel ab. Insbesondere bei Rollgleitschicht­ dicken von drei bis fünf Kugeldurchmessern spielt der Mitnahmeeffekt, d. h. der daraus resultierende Geschwindigkeitsgradient im und somit die integrale Viskosität des eingesetzten Kugelgels eine Rolle. Durch die ggf. unterschiedlichen Kugelabmessungen kann auch bei nicht ganz maßhaltigen Wellen- bzw. Lagerabmessungen oder Flächen der ebenen Lager ein guter Rundlauf bzw. ein leichtes Rollgleiten erreicht werden; ebenso ist eine gute Schwin­ gungsdämpfung möglich.

Bei den Kugelgel-Flächenlagern mit Schichtdicken größer dem Fünffachen des mittleren Kugeldurchmesser ist die integrale Viskostität des Kugelgels die entscheidende charakteristische Größe. Die Viskosität hängt hier vom Durchmesser der Kugeln, deren Oberflächenbeschichtung mit trockenem rollenlager-artigen Abstandshaltern, Graphit oder anderen flüssigen oder gelartigen Gleitmitteln ab.

Eine eindeutige Vorhersage der spezifischen Eigenschaften des Kugelgels aus dem verwen­ deten Material oder dem Durchmessern der Kugeln sowie des eingesetzten Gleitmittels ist schwierig und deshalb müssen diese im Einzelfall empirisch bestimmt werden.

Die Beigabe von etwa 0,3 bis 0,7 Gewichtsprozenten Aerosilen (pyrogenen Kieselsäuren) oder Sipernaten (gefällten Kieselsäuren) bzw. Graphitstaub oder 1 bis 2 Gewichtsprozenten Talkum zu Styroporkugeln, die alle als Oberflächenschicht angelagert werden, bewirkt eine Reduzierung der Viskosität des Kugelgels um etwa eine Größenordnung gegenüber den unbe­ schichteten Kugeln. Außerdem verringert sich insbesondere bei den Aerosil- und Sipernat- Beigaben die Geräuschentwicklung beim freien Fließen bzw. beim forcierten Transport des Kugelgels, z. B. in Schläuchen, deutlich bis drastisch. Eine höher prozentige Zugabe dieser Abstandshalter verringert die Viskosität des Kugelgels nur noch geringfügig und wird dann als freies Pulver zwischen den Kugeln beobachtet. Dies läßt auf eine Sättigung der Oberflächenbeschichtbarkeit der Styropor-Kugeln mit diesen trockenen Abstandshaltern schließen.

Bei Zugabe von Silikon- oder Paraffinölen zu Styroporkugeln wird ab ca. 1 bis 2 Gewichts­ prozenten ein Sättigungseffekt der Oberflächenbeschichtung beobachtet. Die Viskositätsver­ ringerung ist kleiner als bei den trockenen Abstandshaltern. Bei weiterer Zugabe kommt es zu einer Akkumulierung von Kugelballen durch sich einschnürende Flüssigkeitsbrücken zwischen den einzelnen Kugeln, bewirkt durch die Adhäsionskraft des Öls an den Kugeln und dessen Oberflächenspannung. Dadurch wird die Viskosität dieses nassen Kugelgels über die der reinen Kugeln erhöht. Bei Verwendung eines sehr dünnflüssigen Öls kleiner Oberflächen­ spannungen läßt sich letzterer Effekt vermeiden.

Der Vorteil dieser Kugelgele besteht darin, daß sie makroskopisch die Konsistenz einer höher viskosen Flüssigkeit oder eines Gels haben jedoch ein deutlich geringeres Gewicht als bisher bekannte Flüssigkeiten und Gele.

Weiterhin kann eine Kugelgel-Emulsion hergestellt werden durch Mischung z. B. von Schaumkunststoff-Kugeln mit einem wässrigen oder öligen Gel als Gleitmittel unter Beigabe eines Tensides oder anderen Netzmittels zur erhöhten Haftung an den Kugeln. Dadurch wird eine stabile Emulsion auch bei sehr unterschiedlicher Dichte des Kugelmaterials und des umgebenden Gels hergestellt, die sich nicht entmischt.

Bei Verwendung von Luquasorb AF® (BASF Ludwigshafen) als Wassergelierungsmittel kommt es zu einer körnigen Struktur des Wassergels, das sich etwa in einem Volumen­ mischungsverhältnis von 1/8 bis 1/4 mit Hilfe eines Tensides im Zwischenraum der Kugeln anlagert. Die Viskosität dieses Kugelgels wird dadurch ebenfalls in deutlich kleinerem Maße verringert als bei den trockenen Abstandshaltern, bei höheren Volumenbeimischungen des zähflüssigen Wassergels sogar erhöht; für einige Anwendungen wie Schwingungsdämpfung und -entkopplung ist dies sogar von Vorteil.

In den Abbildungen Fig. 1 bis Fig. 6 sind repräsentative Beispiele für die Ausführung- und Verwendungsmöglichkeiten des Kugel- bzw. Einzelkörpergel-Flächenlagers in schematischer Weise gezeigt.

Figuren

Fig. 1a Querschnitt durch ein anpassungsfähiges Flächenlager in Form einer Kugelgel gefüllten Umhüllung

Fig. 1b Querschnitt durch ein Kugelgel-Flächenlager als Rollgleitschicht zwischen zwei flächigen Bauelementen

Fig. 2a Querschnitt durch ein schwingungs-dämpfendes bzw. -entkoppelndes Flächenlager als Schüttschicht aus Einzelkörpergel

Fig. 2b Längsschnitt durch ein Wellenlager mit Kugelgel-Rollgleitschicht

Fig. 3 a) Quer- und b) Teil-Längsschnitt durch ein Kammersystem im Schaumstoffkern einer Matratze gefüllt mit Kugelgel

Fig. 4 Längsschnitt durch einen Schuh mit Futter- und Sohlen-Kammern gefüllt mit Kugelgel

Fig. 5 Querschnitt durch ein hydrostatisches Federungselement mit Kugelgel-Füllung

Fig. 6 Querschnitt durch einen Fahrzeugreifen mit torusförmiger Einlage gefüllt mit Kugelgel

Figurenbeschreibung

Fig. 1a zeigt den Querschnitt durch ein anpassungsfähiges Flächenlager 7 auf einer umrandeten Auflage 4, in dem das Kugelgel 3 als flächige Schicht in eine Umhüllung 6 aus Kunststoffolie oder dichtem Gewebe eingebracht ist.

Das Kugelgel 3 besteht hier vorzugsweise aus Schaumkunststoff-Kugeln 1, wie Polystyrol oder Polyurethan, die mit einer Oberflächenbeschichtung 2 aus Talkum, Aerosilen, Sipernaten oder Graphit umgeben sind, siehe die Ausschnittsvergrößerung in Fig. 1a.

Ebenso können die Zwischenräume zwischen den Kugeln 1' ganz oder teilweise mit den Abstandshaltern 2 oder einem flüssigen oder gelartigen Gleitmittel 2' ausgefüllt sein, siehe die Ausschnittsvergrößerung in Fig. 1b.

Ein aufliegender Körper 5 verdrängt durch seine Eigengewichtskraft F das fließfähige Kugel­ gel und erreicht eine Konturanpassung der Umhüllung bis sich das Gleichgewicht wieder in dem System Umhüllung-Kugelgel-Umrandung eingestellt hat.

In dieser Weise kann eine neuartige, Wasserbett-ähnliche Bettmatratze verwirklicht werden, die aufgrund der wählbaren Viskosität des Kugelgels inherent schwappel- und schwingungs­ gedämpft ist, ohne daß wie in einem Wasserbett ein Kammersystem oder eine Flieseinlage eingebaut oder benötigt wird.

Gegenüber den herkömmlichen Wasserbetten hat dieses System die weiteren Vorteile:

• - bei Verwendung einer trockenbeschichteten Schaumkunststoff-Kugelgel-Füllung ist eine Gewichtsersparnis um den Faktor 25 bis 50 möglich,
• - bei einer nassen Kugelgel-Füllung um den Faktor 5,
• - bei Verwendung einer porösen, luftdurchlässigen Umhüllung transpiriert, d. h. diese läßt Luft und Feuchtigkeit durch diese Kugelgel-gefüllte Matratze,
• - es ist keine Heizung nötig.

In einer schlauchförmigen Umhüllung kann das Kugelgel auch als pneumatisches, federndes Flächenlager, wie in EP 0721 308 B1 beschrieben, anstelle der einkomponentigen, inkompres­ siblen Füllung des Behältnisses eingesetzt werden.

In analoger Weise kann das Kugelgel-Flächenlager auch als Sessel-, Sofa- oder Autositz- Polsterung oder -Auflage verwirklicht werden, ggf. in dünnerflächiger Ausführung mit unterbrochenen Absteppungen in regelmäßigen Abständen, so daß ein kommunizierendes Kammersystem entsteht. Bei einer Oberflächenbeschichtung der Kugeln mit trockenen rollenlager-artigen Abstandshaltern und unter Verwendung einer porösen Gewebeumhüllung 6 ist eine Luftdurchlässigkeit und Transpiration gewährleistet.

Ein Kugelgel in einer dichten Umhüllung kann auch als Unterpolsterung von Sätteln für Fahr- und Motorräder und für Reitsättel eingesetzt werden. In diesem Fall ist ein nasses Kugelgel aus Schaumkunststoff Kugeln eingebettet in ein passendes Gel vorteilhaft.

Ebenso kann das umhüllte Kugelgel als Ein- oder Zwischenlage in einer Schaumstoffmatratze verwendet werden oder in torusförmigen (Reifen-) Umhüllungen zur Schwingungs- Entkopplung z. B. unter Lasertischen.

Für diese Anwendungen beläuft sich die mittlere Kugelgel-Schichtdicke D etwa auf das Fünf- bis Hundertfache des mittleren Kugeldurchmessers.

Fig. 1b zeigt als Querschnitt das Kugelgel 3'-Flächenlager 7' als Rollgleitlager zwischen zwei flächigen Lager- bzw. Bauelementen 4' und 5'.

Hier sind die Kugeln 1' bei großen Auflagegewichtskräften F vorzugsweise aus hartem Material wie Metallen (Stahl, Bronze etc.) Keramik oder Glas, bei kleineren Gewichtskräften F aus Kunststoffen oder Schaumkunststoffen. Die Zwischenräume sind mit einem Gleitmittel 2', Öl, Fett und ggf. auch trockenen Abstandshaltern ganz oder teilweise gefüllt, siehe die Ausschnittvergrößerung in Fig. 1b.

Die Schichtdicke d beträgt hier vorzugsweise das Ein- bis etwa das Fünffache des mittleren Kugeldurchmessers. Die obere Lagerplatte 5' ist vorteilhafterweise mit einer Phase 10 verse­ hen, um ein Aufstauen des Kugelgels bei lateraler Verschiebung zu vermeiden. Die Phase 10 kann auch durch eine mitgleitende Randabdeckung 18, wie in Fig. 2a gezeigt, ersetzt werden, um ein Austreten des Kugelgels 3' zwischen den ebenen Flächen 4', 5' zu vermeiden.

Dieses Kugelgel-Flächenlager kann bei entsprechenden Kugelmaterial und -abmessungen auch als Rollgleitlager zur einmaligen Benutzung zum Verschieben von schweren Bauteilen wie Trägern, Brücken oder Häusern dienen, wobei hier die Schichtdicke vorteilhafterweise nur etwa einem Kugeldurchmesser entspricht.

In Fig. 2a ist der Querschnitt durch ein schwingungs-dämpfendes bzw. -entkoppelndes Flächenlager in Form einer Schüttschicht 23 aus Einzelkörpern 11 dargestellt, die zwischen einer Wanne 14 und der Bodenplatte 15 eines Hauses, einem Teleskopfundament 15, einer Lasertischplatte 15 oder in Sockeln von HiFi oder anderen elektronischen Geräten eingebracht ist Randabdeckungen 18 verhindern ein Austreten des Einzelkörpergels 23 bei Schwingungen und Erschütterungen.

In diesem Anwendungsfall sind ggf. unregelmäßig eckige Einzelkörper 11 von Vorteil zur Erzielung einer hohen Viskosität des Einzelkörpergels und damit einer hohen Schwingungs- Dämpfung bzw. -Entkoppelung.

Bei Verwendung von nassem Einzelkörpergel ist das Flächenlager sowohl für die Dämpfung von sehr niederfrequenten als auch hochfrequenten Schwingungen geeignet.

Die Einschüttung kann bei trockenem Einzelkörpergel durch Einblasen mit deutlich verringerten Aufwirbeln, z. B. der Styroporkörper, aufgrund der Oberflächenbeschichtung erfolgen, und bei nassem Einzelkörpergel ebenfalls durch Luftförderung oder Schneckengang­ pumpen.

Bei Verwendung von Polystyrol kann Abfallverpackungsmaterial, das in einem Reißwolf zerkleinert wird, Verwendung finden.

Fig. 2b zeigt den Querschnitt durch ein Wellenlager mit Kugelgel-Füllung 3' als kombiniertes Rollgleitrnittel. Die Lagerbuchse 27 kann die Form eines Doppel-Simmerings aufweisen mit einer anliegenden Dichtfläche 24 und einer Dichtlippe 25, die durch je eine Spiralringfeder 9 an die Welle 29 angepreßt werden. Dieses Wellenlager ist besonders geeignet für langsam laufende Wellen.

Durch eine oder mehrere Luftkammern 26 und entsprechende Ausbildung des Dichtflächen­ halses 20 und der Dichtlippe 25 kann dieses Kugelgel-Lager Schwingungen der Welle aufnehmen und dämpfen, ohne daß die Schmierung leidet.

Fig. 3 zeigt in a) einen Quer- und in b) einen teilweisen Längsschnitt durch ein innenliegendes Kammersystem 8 im Schaumstoffkern 30 einer Matratze, gefüllt mit Schaumkunststoff-Kugelgel 13.

In dieser Anwendung wird vorzugsweise ein trockenes Kugelgel 13 mit Oberflächen­ beschichtung verwendet. Falls ein nasses oder ein Wassergel- oder Silikonöl-beschichtetes Kugelgel verwendet wird, ist eine Wand-Beschichtung oder -Behäutung 19 mit einer Kunststoffolie oder mit Polyurethan angebracht.

Bei trockenem Kugelgel 13 bestehend aus Styroporkugeln oberfächenbeschichtet mit Aero­ silen oder Sipernaten tritt durch die Walkbewegung des Schaumstoffes nur eine sehr gering­ fügige Diffusion dieser Abstandshalter auf, da diese eine sehr hohe Oberflächenadhäsion aufweisen, aufgrund von starken v. d. Waals Kräften. In diesem Falle ist eine Wandbeschichtung oder -behäutung nicht notwendig.

Das Kammersystem 8 im Inneren des Matratzenkerns besteht vornehmlich aus parallel zur Breitseite B der Matratze verlaufenden Kammern 34 und 37, die abwechselnd Kugelgel- und Luft-gefüllt sind. Die Kugelgel-gefüllten Kammern 34 sind untereinander durch Längs­ kanäle 35 verbunden.

Durch dieses Kammersystem 8 gefüllt mit Kugelgel und die leicht kompressiblen und einbuchtbaren Schaumstoffwandungen 32 wird bei Auflage eines menschlichen Körpers eine ideale, druckspitzenfreie Anpassung der Matratze an die Körperkontur in jeder Schlafposition erreicht. Dies erfolgt durch

• - Fließen des Kugelgels in nicht druckbeaufschlagte Regionen,
• - Kompression und Ausbuchtung der Schaumstoff-Zwischensstege 32 des Matratzenkerns.

Durch dieses kommunizierende Kammersystem, das eine allmähliche Druckanpassung überall in dem Kugelgel bewirkt, kommt es auch zu einem positiven Unterstützungseffekt im Lenden- und Lendenwirbelbereich des Körpers.

Die Lüftungs-Stiftbohrungen 36 unterstützen die Belüftung und Transpiration der Matratze, die bei trockenem Kugelgel (ohne Wandbeschichtung) auch über das Kammersystem 8 erfolgt.

Bei Verwendung von Styroporkugeln mit einem Raumgewicht von 20 bis 40 g/l wird das Gesamtgewicht der Matratze gegenüber dem reinen Schaumstoffkern nicht erhöht, ggf. sogar reduziert. Die Verwendung von schwer entflammbaren Polystyrol-Schaumstoffkugeln mit einer Oberflächenbeschichtung aus pyrogenen oder gefällten Kieselsäuren erhöht den Flamm­ punkt des Kugelgels weiter und verringert die Entflammbarkeit der Matratze.

In Fig. 4 ist der Querschnitt durch einen Schuh 40 schematisch gezeichnet, dessen Futter 37 und Sohlen (42)- Kammern 39 mit einem Schaumkunststoff-Kugelgel 3 bzw. einem volumen-elastischen Kugelgel 13' befüllt sind.

Die Volumenelastizität wird insbesondere mit Kugeln aus Styropor geringen Raumgewichts von ca. 20-40 g/l oder Polyurethan erreicht.

Für die Kammerfüllung kann sowohl ein trockenes als auch ein nasses Kugelgel, je nach Gewichtsanforderung, von Vorteil sein.

Für die Futterfüllung wird vorzugsweise trockenes Kugelgel verwendet, das auch eine sehr gute Wärmeisolierung z. B. bei Skischuhen gewährleistet. Das Futter 37 als auch die Außenhaut des Schuhes 38 kann aus Leder oder transpirierendem Gewebe bestehen.

In ähnlicher Weise kann trockenes Schaumkunststoff-Kugelgel in Futter von Kleidungs­ stücken und Handschuhen bei entsprechender kleiner Dimension des Kugeldurchmessers und entsprechenden Absteppungen eingesetzt werden.

Fig. 5 zeigt den Querschnitt durch ein hydrostatisches Federungselement mit einem Faltenbalg 47 mit Kugelgel-Füllung oder -Beimischung 33 zu einem Öl 22, siehe die Ausschnitts­ vergrößerung. Bei Verwendung von volumen-elastischen Kugeln, z. B. aus Schaumkunst­ stoffen mit geringem Raumgewicht, kann eine zusätzliche Federungseigenschaft neuer Qualität über die Volumen-Elastizität der Kugeln erreicht und, z. B. im Fahrzeugbau, eine deutliche Gewichtsersparnis erzielt werden.

Außerdem wird durch die Kugeln und deren Volumenelastizität, ggf. auch durch die An­ sammlung der Kugeln im oberen Bereich des Faltenbalges bei geringerem spezifischen Gewicht der Kugeln, verglichen mit dem des Öls, und durch den Kapillareffekt, durch den der Fluß des Öls 22 behindert wird, eine zusätzliche Stoßdämpfung erzielt werden. Durch zwei mit einem Rohr verbundene Faltenbälge der Art wie in Fig. 5 gezeigt, kann ein kombiniertes Federungs-Stoßdämpfungs-System verwirklicht werden.

Der bewegliche Boden 45 ist mit dem abzufedernden Rad und der Kopf 44 mit der Karosserie des Fahrzeugs verbunden. In dem Kopf 44 liegt die Faltenbalg-Öffnung mit einer Dichtlippe 46 an und ist ein Rohr 48 eingesetzt, das die Verbindung zur Hydraulik des Systems herstellt. Ein engmaschiges Netz 49 verhindert das Austreten des Kugelgels.

Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch einen Fahrzeugreifen 52, in dem eine poröse, torusförmige Einlage 56 mit trocken-beschichteter Kugelgel-Füllung 13 eingebracht ist. Damit wird ein gutes Notlaufverhalten auch bei Druckluft-Verlust (einem Platten) erreicht. Die Felge 54 und der Fahrzeugreifen 52 können die herkömmliche Bauweise und Form aufweisen. Vor dem Ventil 55 kann ggf. ein engmaschiges Netz (nicht gezeichnet) angebracht sein, das einen Durchtritt oder ein Verstopfen durch das Kugelgel oder die Oberflächenbe­ schichtung verhindert.

Bei Verwendung von beschichteten Schaumkunststoff-Kugeln mit einem Raumgewicht von 20-80 g/l beträgt das zusätzliche Gewicht der Kugelgel-Füllung eines KFZ-Reifens etwa zwischen 0,4 und 1,6 kg.

Bei Verwendung einer Oberflächenbeschichtung durch z. B. Sipernate wird außerdem ein Zusammenbacken der Styroporkugeln vermieden bei den im Fahrzeugreifen im Sommer und bei höherer Geschwindigkeit auftretenden Temperaturen.

Claims (16)

1. Anpassungsfähiges Flächenlager (7, 7') bestehend aus Einzelkörpern (1, 1', 11) von etwa 50 µm bis 50 mm mittleren Durchmessers, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper von einem Gleitmittel (2') oder rollenlager-artigen Abstandshaltern (2) umgeben sind.

2. Anpassungsfähiges Flächenlager gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelkörper (1, 1', 11) aus Metall, Keramik, Glas, Stein, Kunststoff oder Schaumkunststoff bestehen und eine runde oder vorzugsweise kugelrunde Außenform aufweisen und somit ein Kugelgel (3, 3', 13, 13', 33) ausbilden.

3. Anpassungsfähiges Flächenlager gemäß Anspruch 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (1, 1', 11) mit einem Gleitmittel (2', 22) aus einem Öl, Fett, aus Paraffinen oder aus einer Mischung derselben oder mit Abstandshaltern (2) aus Talkum, Aerosilen, Sipernaten, Graphit oder aus einer Mischung derselben beschichtet sind.

4. Anpassungsfähiges Flächenlager gemäß Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume zwischen den Körpern (1', 11) zumindestens teilweise mit dem Gleitmittel (2', 22) oder den Abstandshaltern (2) ausgefüllt sind.

5. Anpassungsfähiges Flächenlager gemäß Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelgel aus Schaumkunststoff-Kugeln (3) mit einem wässrigen Gel als Gleitmittel und einem beigemischtem Tensid besteht, wodurch eine beständige Emulsion aus den Kugeln und dem wässrigen Gel ensteht.

6. Anpassungsfähiges Flächenlager gemäß Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß eine Matratze (30) aus Schaumstoff ein innenliegendes Kammersystem (8) enthält, das mit Kugelgel (3, 3', 13, 13') gefüllt ist.

7. Anpassungsfähiges Flächenlager gemäß Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelgel-Flächenlager als Rollgleitschichtlager Verwendung findet.

8. Anpassungsfähiges Flächenlager gemäß Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelgel (3) als Schicht in einer Umhüllung (6)aus Kunststoffolien oder aus dichtem Gewebe eingebracht ist.

9. Anpassungsfähiges Flächenlager gemäß Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelgel (3) in einem Futter (37) eines Kleidungsstückes, eines Schuhs (40) oder Handschuhs eingebracht ist.

10. Anpassungsfähiges Flächenlager gemäß Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumkunststoffkörper (1, 11) eine Volumen-Elastizität aufweisen.

11. Verwendung des anpassungsfähigen Flächenlagers nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß das volumenelastische Kugelgel (137) als Schuhsohlendämpfung in Kammern (39) der Sohle (42) eines Schuhs (40) eingebracht ist.

12. Verwendung des anpassungsfähigen Flächenlagers gemäß mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß Kugelgel (3) in einer Umhüllung (6) als Bett­ matratze, Sessel-, Sofa- oder Autositz-Polsterung oder -Auflage oder als Unterpolsterung von Sätteln eingesetzt wird.

13. Anpassungsfähiges Flächenlager gemäß Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelgel (33) als Füllung oder zur Füllungs-Beimischung von hydro-dynamischen oder - pneumatischen Federungs- und Stoßdämpfungs-Systemen verwendet wird.

14. Anpassungsfähiges Flächenlager gemäß Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenlager als Schüttung (23) oder Schichtbett für Lasertische (15), unter Teleskopen oder Gebäuden (15) verwendet wird.

15. Verwendung des anpassungsfähigen Flächenlagers gemäß Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß Kugelgel (37) als Rollgleitschicht zwischen flächigen Auflagen von Brücken, Häusern und anderer schwerer Bauelementen zum Verschieben dieser Gegenstände eingesetzt wird.

16. Anpassungsfähiges Flächenlager nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelgel (13) in einer porösen, torusförmigen Umhüllung (56) eingebracht ist, die eng anliegend in einem Fahrzeugreifen (52) eingelegt ist.