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"Vorrichtung zur Schwingungsdämmung bzw. -isolierung"
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(Zusatz zu P 25 04 165.0) (Zusatz zu P 25 04 165.0) Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zur Schwingungsdämmung bzw. -isolierung, insbesondere
für Maschinen, bestehend aus einer auf Biegung und Dehnung beanspruchten Platte
mit oberen Erhebungen zum Tragen einer Montage-Platte und unteren Erhebungen zur
Auflage auf einem Fundament, nach Patent .. .. .... (Patentanmeldung P 25 04 165.0).
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannte Vorrichtung
dahingehend weiterzubilden, daß ihre schwingungsdämmende Wirkung vergrößert und
zugleich durch einfache konstruktive Mittel ihr Schwingungsverhalten - insbesondere
nach Maßgabe der örtlichen Beanspruchungsgegebenheiten -beeinflußbar ist.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der genannten Art dadurch
gelöst, daß die federnde Platte im Querschnitt sinus-oder trapezförmig bzw. punkt-
oder zonenförmig profiliert ist.
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Eine solche Querschnitts-Profilierung der schwingungsdämpfenden Feder-Platte
vergrößert ihre Längs-Dehnbarkeit und Biegefähigkeit und demzufolge die Auslenkamplitude
der oberen, die Montage-Platte tragenden Erhebungen ganz bedeutend. Das erlaubt
eine besonders tiefe Abstimmung der Schwingungsisolierung und zugleich, über die
Geometrie der Querschnitts-Profilierung (längs der dehnbaren Feder-Platte), ein
über die örtliche Beanspruchung unterschiedlich abgestimmtes Schwingungsverhalten.
Diese Lösung ist gleichermaßen vorteilhaft im Kleinen, z. B. für einen quer beanspruchten
Kapselboden, wie im Großen,z. B. für den Untergrund einer Sport- oder einer Maschinenhalle
anwendbar. Auch zum Aufbau schwingungsisolierender Trennebenen im Schiffbau oder
zur Gebäude-oder Fahrbahnisolierung läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft
heranziehen.
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Die erfindungsgemäß profilierte Vorrichtung kann durch Ein- oder Ausprägen
von sinus- oder trapezförmigen Sicken aus einer ebenen Platte gewonnen werden, aber
auch durch entsprechende Formgebung bei Tiefzieh- oder Gußplatten.
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Die Feder-Platte muß aber kein einstückes, flächig geschlossenes Gebilde
darstellen. Besonders zweckmäßig ist es, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung auch
als Verbundkonstruktion erstellt werden kann. Dabei ist dann die Vorrichtung aus
z. B. rechtwinklig miteinander verbundenen Federstreifen und Stegen ausgebildet.
Die Abmessungen der
Streifen und Stege können so gewählt werden,
daß sich auch für schwere Objekte eine tiefe Einfederung und demzufolge auch eine
gute Schwingungsdämmung ergibt.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin,
daß gemäß einer Weiterbildung über einfache Abstimmung des Amplitudenverlaufes der
Profilierung eine konstante Beanspruchung des Materials der Platte und damit eine
optimale Ausnutzung der Materialfestigkeit erzielbar ist.
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Für die praktische Anwendbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
von besonderem zusätzlichem Vorteil ist es, daß die Sicken der Profilierung gemäß
einer zweckmäßigen Weiterbildung teilweise oder ganz mit schwingungsdämpfendem Material
ausgefüllt sein können. Dadurch ist eine sehr gute Dämpfung der Resonanzschwingung
erzielbar, und zugleich auch eine wirksame Dämpfung höher-frequenter Schwingungsanteile.
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Zur Erzielung definierten Schwingungsverhaltens kann es zweckmäßig
sein, gemäß einer Weiterbildung der Erfindung zusätzlich Distanzhalter zwischen
den oberen Erhebungen anzuordnen.
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Ferner kann, zur Beeinflussung und zusätzlichen Dämpfung des Einfederungsverhaltens
der auf Biegung und Dehnung beanspruchbaren Vorrichtung, im Bereiche der Anordnung
der oberen bzw. der unteren Erhebungen diesen gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung
ein Schwingungsbegrenzer zugeordnet sein.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachstehender
Beschreibung von in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche vereinfacht
dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen zur erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Es zeigt: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine auf Biegung und Dehnung beanspruchbare
Feder-Vorrichtung mit Trapez-Profilierung und oberen sowie unteren Erhebungen zwischen
einer Montage-Platte zur Aufnahme des Schwingungserzeugers und einem Fundament,
Fig. 2 in schematisiert vereinfachter Darstellung eine abgewandelte Vorrichtung
nach Fig. 1 in Verbundkonstruktion, Fig. 3 verschiedene zweckmäßige Verbindungsmöglichkeiten
bei einer Verbundkonstruktion nach Fig. 2, Fig. 4 verschiedene zweckmäßige Kopplungsmöglichkeiten
bei einer Verbundkonstruktion nach Fig. 2, Fig. 5 in Querschnittsdarstellung eine
Vorrichtung mit gegenüber der Ausbildung nach Fig. 1 bis Fig. 4 geometrisch abgewandelter
Querschnitts-Profilierung, zusammengefügt aus am Orte der oberen und unteren Erhebungen
jeweils miteinander verbundenen Einzelelementen, Fig. 6 ein Beispiel für die Verformung
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Federung nur im Bereiche der oberen und
unteren Erhebungen, dargestellt in
unbelastetem und in eingefedertem
Zustand, und Fig. 7 eine Vorrichtung entsprechend der Darstellung in Fig. 6, aber
mit Federung nur im Bereiche zwischen den oberen und unteren Erhebungen.
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Wie aus der Schnittdarstellung der Fig. 1 ersichtlich, wird von oberen
Erhebungen 1 und unteren Erhebungen 2 ein Schwingungserzeuger 4 mittels einer sich
zwischen den Erhebungen 1, 2 erstreckenden federnden Platte 6 gegeqein Fundament
30 abgestützt. Beim Schwingungserzeuger 4 handelt es sich etwa um eine Maschine,
die auf einer Montage-Platte 5 befestigt ist.
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Unter statischer Last durch den Schwingungserzeuger 4 und die Montage-Platte
5 wird die federnde Platte 6 zwischen einander benachbarten unteren Erhebungen 2
in ihrer Längsrichtung auf Dehnung und Biegung beansprucht. Die Profilierung 31
erlaubt eine spürbar größere Dehnung der federnden Platte 6 in Längsrichtung, als
eine ebene Platte, und demzufolge eine entsprechend größere Einfederung, was eine
gesteigerte Schwingungsdämmung ermöglicht. Als Material für die derart profilierte
Platte 6 kann Blech, etwa aus Stahl oder aus Aluminium, aber auch alterungsbeständiger
Kunststoff gewählt sein. Die Profilierung 31 kann aus einer ebenen Platte im Wege
eines Blech-Prägeverfahrens, z. B. durch Tiefziehen, gewonnen werden. Die Platte
6 kann aber auch gleich mit dieser Profilierung 31 und vorzugsweise dann auch gleich
mit angeformten oberen und unteren Erhebungen 1, 2 gegossen sein. Die profilierte
Feder-Platte 6 braucht aber keineswegs eine durchgehend geschlossene Oberfläche
aufzuweisen oder einstückig ausgebildet zu sein. Sie
kann vielmehr
auch dadurch erstellt sein, daß parallel zu den Erhebungen 1, 2 hochkant, also quer
zur Längserstreckung der Platte 6, ausgerichtete streifenförmige Feder-Bleche bzw.
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Feder-Platten 32 vorgesehen sind, wobei jeweils einander benachbarte
Feder-Bleche bzw. Feder-Platten 32 abwechselnd zwischen ihren oberen bzw. ihren
unteren Stirnkanten mittels in Längsrichtung der Platte 6 verlaufender Stege 33
miteinander verbunden sind. Bevorzugte Ausführungsbeispiele für solche Verbundkonstruktionen
sind unten näher erläutert.
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Zur näheren Veranschaulichung der Beanspruchung der Feder-Platte 6
sind in Fig. 1 die am Orte der Erhebungen 1, 2 auftretenden Biegebeanspruchungen
durch gekrümmte Pfeile und die zwischen den Erhebungen 1, 2 auftretenden Zugkräfte
durch gerade Dehnungs-Pfeile angedeutet. Außerdem sind die wichtigsten Parameter
zur Beeinflussung des Schwingungsverhaltens dieser Feder-Platte 6 eingetragen. Dabei
bedeuten a Abstand zwischen zwei benachbarten Erhebungen 1, 2 b unprofilierter Bereich
in der Nachbarschaft der Erhebungen 1, 2 c profilierter Bereich zwischen zwei einander
benachbarten Erhebungen 1, 2 d Höhe der Profilierung 31.
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Insbesondere bei einer Profilierung 31 mit trapezförmiger Profilierung,
wie in Fig. 1 links dargestellt, ist es zweckmäßig, die Feder-Platte 6 aus Einzelteilen
zusammenzufügen, die einander in den aneinandergrenzenden Randbereichen überlappen,
also deren Profilierung 31 in der Umgebung von Erhebungen
1 bzw.
2 ineinandergesetzt und miteinander verbunden ist. Diese Ausgestaltungsmöglichkeit,
die in der Beispielsdarstellung gemäß Fig. 1 lediglich veranschaulicht ist, wird
zweckmäßigerweise symmetrisch in Bezug auf die Belastung der Feder-Platte 6 durch
das schwingungserzeugende Objekt 4 vorgesehen (in der Beispiels-Zeichnung nicht
berücksichtigt).
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Fig. 2 zeigt im Querschnitt eine Verbundkonstruktion aus senkrecht
zur Längserstreckung der Feder-Platte 6 ausgerichteten Feder-Blechen 32, die untereinander
über Stege 33 verbunden sind. Die Profilierung 31 der Platte 6 ist hier derart ausgebildet,
daß sich mehrere Federelemente n1 im Bereiche der Erhebungen 1 bzw. 2 und lediglich
ein Federelement n2 im Mittelbereich zwischen einander benachbarten Erhebungen 1,
2 befinden. Bei dieser Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich
zusätzliche Beeinflussungsmöglichkeiten des Federverhaltens durch die Verteilung
der Federelemente n1 und n2 längs einer Strecke a zwischen einander benachbarten
Erhebungen 1, 2 sowie durch e Dicke der Stege 33 f Dicke der Federplatten 32.
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In Fig. 2 ist berücksichtigt, daß die Verbindung von den Federelementen
n1 in der Umgebung der Erhebungen 1 bzw. 2 zu den Federelementen n2 im Mittelbereich
zwischen einander benachbarten Erhebungen 1, 2 nicht linear, parallel zur Längserstreckung
der Feder-Platte 6 verlaufen muß, sondern beispielsweise dreieckförmig profiliert
sein kann, um ein weicheres Federverhalten zu erzielen.
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* links
In Fig. 3 sind zweckmäßige Verbindungsmöglichkeiten
zum Aufbau eine Verbundkonstruktion nach Fig. 2 dargestellt.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Stege 33 als U-Profile
ausgeführt, an die beidseitig die Feder-Platten 32 angeschraubt sind, die ihrerseits
mit einem Dämpfungsbelag 34 versehen sein können.
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Es kann zweckmäßig sein, zwischen jeweils einem Steg 33 und den beidseits
angeschlossenen Feder-Platten 32 schwingungsdämpfende Einlagen 35 anzuordnen, und
zwischen der Verschraubung und den Feder-Platten 32 eine Deckleiste 36 einzulegen.
Die Verschraubung selbst ist vorzugsweise als Längsankerschraube 39 ausgebildet.
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Der jeweilige Steg 33 zwischen einander benachbarten Feder-Platten
32 kann aber auch insgesamt als Block 29 aus relativ festem Dämpfungsmaterial, z.
B. Kautschuk, bestehen.
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In Fig. 4 sind drei unterschiedliche, aus ebenen Blechen realisierte
Kopplungsmöglichkeiten zwischen Federelementen n (vgl. auch die gestrichelte Ausbildung
nach Fig. 2) dargestellt. Bei den Federelementen n1 handelt es sich wieder um Sicken
im-Bereiche oberer bzw. unterer Erhebungen 1 bzw. 2, und bei den Federelementen
n2 um zwischen diesen Erhebungen 1, 2 liegende Sicken, vgl auch Fig. 2. Die Federsteifigkeit
der Vorrichtung ist durch den Anschlußwinkel α und/oder durch Verwendung von
starren Winkel-Anschlußprofilen 28 beeinflußbar.
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Für eine Ausbildung der Feder-Platte 6 nach Fig. 5 ist eine schwankende
Amplitude der Profilierung 31 zwischen je zwei einander benachbarten Erhebungen
1, 2 vorgesehen, wobei diese Amplituden-Schwankung derart dimensioniert ist, daß
sich insgesamt in Längsrichtung der Platte 6 beim Einfedern der oberen Erhebungen
1 überall eine konstante Beanspruchung des Platten-Materials einstellt. Falls die
Platte 6 als Guß stück oder durch Tiefziehen erstellt werden soll, ist es zweckmäßig,
vom dreieckförmigen Querschnitt der Profilierung 31 auf einen sinusähnlichen Querschnitt
mit entsprechend an- und abschwellender Amplitude überzugehen. Es ist nur bei der
Dimensionierung der Amplitude in Bezug auf die Höhe der Erhebungen 1, 2 zu beachten,
daß bei dynamischer Beanspruchung der Feder-Platte 6 um ihren statischen Lastzustand
herum keine Berührung des Fundamentes 30 bzw. der Montage-Platte 5 auftreten kann.
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Wie schon in Zusammenhang mit Fig. 1 bis Fig. 4 berücksichtigt, ist
auch beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 vorgesehen, die Feder-Platte 6 aus einzelnen
Elementen zusammenzustellen. Im hier dargestellten Beispielsfalle sind die einzelnen
Elemente am Orte von doppel-T-förmigen oberen bzw. unteren Erhebungen 1 bzw. 2 mittels
Querankerschrauben 37 mit den T-Flanschen 38 sowie untereinander mittels Längsankerschrauben
39 durch Randabwinkelungen 40 verbunden. Ein solcher Aufbau aus einzelnen Elementen
ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine federnde Platte 6 aus Standardelementen
für örtlich hohe Belastungsgegebenheiten zusammengestellt werden soll.
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Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung in einer Ausgestaltung entsprechend
derjenigen gemäß Fig. 2, also eine Feder-Platte 6, die aus Feder-Platten 32 und
Stegen 33 erstellt ist. In Fig. 6 sind solche Federelemente n wiederum lediglich
im Bereiche der oberen und unteren Erhebungen 1 bzw. 2 vorgesehen. Diese Vorrichtung
ist in Fig. 6 oben in unbelastetem Zustand dargestellt, während sie in Fig 6 unten
im eingefederten Zustand, also unter Belastung durch den Schwingungserzeuger und
die Montage-Platte 5, dargestellt ist.
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Entsprechend der Darstellung in Fig. 6 zeigt Fig. 7 eine erfindungsgemäße
Vorrichtung mit Federelementen n aus Feder-Platten 32 und Stegen 33, die aber jetzt
nicht am Orte der Erhebungen 1, 2 angeordnet sind, sondern im Mittelbereich zwischen
zwei jeweils einander benachbarten Erhebungen 1, 2.
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Auch in Fig. 7 entspricht die obere Darstellung dem unbelasteten Zustand
der Vorrichtung, die untere Darstellung zeigt den eingefederten Zustand.
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Aus den Darstellungen in Fig. 6 und Fig. 7 ist ersichtlich, daß der
Abstand s zwischen zwei Feder-Platten 32, der im unbelasteten Zustand der Breite
des dazwischen angeordneten Steges 33 entspricht, bei Federelementen n1 im Bereiche
von Erhebungen Ilbzw. 2 aufgrund Belastung, also bei Biegebeanspruchung der Platte
6, außerhalb der Biegekrümmungslinie vergrößert und innerhalb verkleinert wird,
während Federelemente n2 im Bereiche zwischen zwei Erhebungen 1, 2 sowohl oberhalb
als auch unterhalb der Mittelebene der Platte 6
Vergrößerungen
dieser Strecke s (entsprechend einer Zugbeanspruchung der Platte 6) erfahren.
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Wie in Fig. 1 berücksichtigt, ist es zweckmäßig, zur Schwingungsdämpfung
in Verbindung mit den Profilierungen 31 schwingungsdämpfendes Material 41 vorzusehen.
Dieses schwingungsdämpfende Material 41 kann unmittelbar an Stegen 33 anliegend
in die Profilierung 31 eingefügt sein, wie in der Mitte in Fig. 1 dargestellt.
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Soll jedoch aus Gründen besonderer Bemessung der Federungseigenschaften
das schwingungsdämpfende Material 41 nicht unmittelbar an die Stege 33 anliegend
angeordnet sein, dann ist es zweckmäßig, wie in Fig. 1 links dargestellt, zwischen
dem jeweiligen Steg 33 und dem schwingungsdämpfenden Material 41 ein Füllmaterial
45 anzuordnen, etwa eine Stützschicht aus Styropor. Die Anordnung des schwingungsdämpfenden
Materials 41 im Bereiche der von den Stegen 33 abgelegenen Ränder von Feder-Platten
32 bzw. von einstückig ausgebildeten Profilierungen 31 ist besonders wirksam, weil
hier bei der Einfederung unter Last die stärksten Dehnungen bzw. Stauchungen dieses
schwingungsdämpfenden Materials 41 auftreten, vgl.
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die Beanspruchungs-Darstellung in Fig. 6 und Fig. 7. Bei diesem schwingungsdämpfenden
Material 41 kann es sich um pastöse oder um dauerplastische Massen handeln. Die
Anordnung des schwingungsdämpfenden Materials 41 kann zugleich auch als Korrosionsschutz
bzw. zur Förderung der Alterungsbeständigkeit der Feder-Platte 6 dimensioniert sein.
Hierfür ist die Mitte 6,
also die gesamte Profilierung 31, beispielsweise
mit einer kontinuierlichen Kunststoffschicht bespritzt, die im Bereiche der gewünschten
Dämpfungswirkung zur schwingungsdämpfenden Masse 41 verstärkt aufgetragen ist. In
jedem Falle läßt sich durch diese Anordnung der schwingungsdämpfenden Masse 41 örtlich
gezielt eine hohe Dämpfung der Resonanzschwingung des schwingenden Systems bei gleichzeitiger
guter Dämpfung hochfrequenter Schwingungsanteile erzielen.
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Anstelle des zwischen die Profilierung 31 in unmittelbarer Nachbarschaft
der Stege 33 oder entfernt davon eingelegten schwingungsdämpfenden Materials 41,
oder zusätzlich dazu, können auch, wie in Fig. 1 rechts berücksichtigt, je nach
der gewünschten Dämpfungscharakteristik der Feder-Platte 6 an deren Ober- und Unterfläche
angeordnete Dämpfungsfolien-oder Platten 42 vorgesehen sein, etwa in Form aufgeklebter
oder aufgespritzter Massen aus schwingungsdämpfendem Material.
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In Fig. 1 ist ferner vorgesehen, den oberen bzw. unteren Erhebungen
1, 2 gegenüber zur Beeinflussung der Einfederung Schwingungsdämpfer bzw. Schwingungsbegrenzer
vorzusehen, die in Fig. 1 symbolisch vereinfacht als Reibungsfedern 43 dargestellt
sind und bevorzugt eine progressive Kennlinie aufweisen.
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Falls die oberen Erhebungen 1 nicht starr an der Montage-Platte 5
befestigt sind, kann es zweckmäßig sein, zwischen
den oberen Erhebungen
1 Distanzhalter 44 anzuordnen, wie einer in der Mitte von Fig. 1 unterhalb der Montage-Platte
5 symbolisch dargestellt ist. Solche Maßnahmen erübrigen sich aber, wenn ohnehin
eine biegesteife Verbindung zwischen den oberen Erhebungen 1 und der Montage-Platte
5, etwa über T-Profilflansche, vorgesehen ist. Denn dann erfolgt die Distanzhaltung
über den Zwischenabschnitt der Platte 5 selbst.
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Die Profilierung 31 erstreckt sich im Regel falle parallel zu den
linear angeordneten oberen bzw. unteren Erhebungen 1, 2. Falls diese Erhebungen
1, 2 jedoch nur örtlich begrenzt ausgebildet und in größerem gegenseitigem Abstand
voneinander angeordnet sind, kann es zweckmäßig sein, die Profilierung 31 kreisringförmig
auszubilden, nämlich konzentrisch zu diesen punktförmig über die gesamte Fläche
der Feder-Platte 6 verteilten Erhebungen 1,2 (in der Zeichnung nicht dargestellt).
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt, sie umfaßt auch alle fachmännischen Abwandlungen sowie Teil- und Unterkombinationen
der beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale und Maßnahmen.
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