EP3334954A1 - Federaggregat, federspeicher und aktor - Google Patents

Federaggregat, federspeicher und aktor

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Publication number
EP3334954A1
EP3334954A1 EP16777640.0A EP16777640A EP3334954A1 EP 3334954 A1 EP3334954 A1 EP 3334954A1 EP 16777640 A EP16777640 A EP 16777640A EP 3334954 A1 EP3334954 A1 EP 3334954A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spring
force
contour
jaws
accumulator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP16777640.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Georg Bachmaier
Thomas Vontz
Wolfgang Zöls
Hans-Georg Von Garssen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Metismotion GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP3334954A1 publication Critical patent/EP3334954A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/04—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means
    • F16F15/06—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with metal springs
    • F16F15/067—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with metal springs using only wound springs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G1/00—Spring motors
    • F03G1/06—Other parts or details
    • F03G1/10—Other parts or details for producing output movement other than rotary, e.g. vibratory
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2228/00—Functional characteristics, e.g. variability, frequency-dependence
    • F16F2228/06—Stiffness
    • F16F2228/063—Negative stiffness
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2230/00—Purpose; Design features
    • F16F2230/0052—Physically guiding or influencing
    • F16F2230/0064—Physically guiding or influencing using a cam

Definitions

  • Spring assembly Spring accumulator and actuator
  • the invention relates to a spring assembly, a spring accumulator and an actuator.
  • actuators have spring elements as above be ⁇ wrote.
  • Such actuators, and therefore also the Federele ⁇ elements are typically deflected, wherein the spring elements are often part of the spring brake, either explicitly (as additional components with memory function) or implicit (as components such as piezoelectric stacks or Dichtungselemen ⁇ te like bellows with the appropriate Stiffness).
  • the characteristic of the actuator eg force curve and Ge ⁇ schwindtechniksverlauf
  • the spring force of the spring elements is dependent on the strength of the deflection. This results in a high dependence on the deflection for many applications.
  • the spring assembly according to the invention comprises at least one Fe ⁇ derelement with a deflectable against a spring force part and a compensation device.
  • the compensation device is, at least along a portion along which the part is deflectable, designed to counteract more strongly deflected part of the spring force than at a weaker deflected part.
  • the section expediently comprises the case of vanishing deflection.
  • the section expediently comprises all paths which can be described by the part with its deflection below a maximum path or distance.
  • Under a deflectable part of a spring element according to the present invention is about a free end of a compression or tension spring or a freely movable Saltend- or non-edge region of a spring element, such as the center of a disc plate spring to understand.
  • the compensation device counteracts From ⁇ dependence of the spring force of the deflection of the deflectable member.
  • a spring assembly and in particular a spring accumulator with such a spring aggregate and in particular an actuator with a significantly reduced Auslenkungspinkeit the force are formed on the free part of the spring element.
  • the significant reduction in this dependence of the force effect opens up new fields of application for spring accumulators and actuators, which were previously unavailable due to dependency.
  • the compensation device preferably comprises a body deflectable with the part along a path and one or more clamping jaws which clamp or clamp the body in the direction transverse to the path.
  • the body has a convex contour viewed in the direction of the clamping jaw . In this way, a force acting against the spring force can be exerted on the body by means of a clamping.
  • the contour preferably has a tangent parallel to the path when the part is not deflected on the jaw or jaws.
  • the jaws behave neutral on the undeflected part.
  • the contour at more deflected part on the jaw or on a path oblique to the path is preferably a shape of the spring assembly according to the invention.
  • an increasing force acting against the spring force can unfold on the part.
  • the contour in the case of the spring assembly, is an outer contour.
  • the contour is an inner contour.
  • the body is elastic.
  • the spring accumulator according to the invention has a spring unit as described above.
  • the compensation device itself is formed with a spring accumulator.
  • a spring accumulator preferably elastic see body between the jaws as such further energy storage, ie, the entire spring accumulator including compensation device acts in this development as energy storage.
  • the actuator according to the invention comprises a spring unit as described before ⁇ standing and / or a spring accumulator as described above.
  • the functionality of the actuator can be significantly improved since, according to the invention, the force-displacement characteristic of such an actuator is not influenced by spring elements, such as those formed by metal bellows or diaphragm bellows. This is particularly important for smaller actuators, such as microactuators, important because here the power-path reserves are usually low and even small Fe ⁇ dersteiftechniken can have great negative impact.
  • Fig. La a spring accumulator according to the invention with a spring assembly according to the invention of an actuator according to the invention with two spring elements with a deflectable part in a non-deflected position schematically in longitudinal section
  • Fig. Lb the spring accumulator according to the invention.
  • Fig. 2a a further embodiment of an OF INVENTION ⁇ to the invention the spring accumulator schematically in longitudinal section as well as a third embodiment of an OF INVENTION to the invention the spring accumulator schematically in Longitudinal section.
  • the spring accumulator shown in Fig. La, lb and lc comprises two compression springs 5, 10 with spring constant k, which can each deflect along an axis A.
  • the compression springs 5, 10 extend from two mutually facing and mutually immovable sides 13, 17 of an actuator not shown in detail opposite each other.
  • the compression springs 5, 10 with their deflection directions to each other (and with the axis A) are aligned.
  • the two compression springs 5, 10 are connected to each other on opposite sides of a clamping body 20 of a compensation device for compensating the deflection of the dependent spring force F k of the compression springs 5, 10 with each other.
  • the clamping body 20 has a longitudinal section which is constant in different sections parallel to the plane of the drawing, ie, the clamping body 20 forms a general mathematical see cylinder whose generatrix is perpendicular to the plane of the drawing.
  • the outer contour 25 of the longitudinal section of Klemmkör ⁇ pers 20 has a - viewed in the direction perpendicular to the axis A outwardly - convex curved course.
  • the clamping body 20 is in the direction perpendicular to the axis A to two jaws 30, 35, which are oriented as roller bearings with rolling ⁇ axes perpendicular to the plane and fixed to the sides 13, 17 of the actuator.
  • the jaws may be formed as a sliding bearing.
  • the clamping body 20 is flexible and is clamped by the jaws 30, 35 and thereby compressed in the direction perpendicular to the axis A and within the plane of the drawing.
  • the tangent at the location 40, 45 of the clamping jaws 30, 35 extends parallel to the axis A to the outer contour of the clamping body 20.
  • Da ⁇ forth results by the jaws 30, 35 on the clamping body 20 no force, which is oriented along the axis A. is.
  • Fy perpendicular to the axis force component
  • each jaw 30, 35 which are opposite to each other oriented.
  • no spring force F k acts, acting in total no force on the clamping body 20th
  • the clamping body 20 With increasing deflection (FIG. 1 b), the clamping body 20, on the one hand, experiences an increasing spring force as a result of the greater deflection of the compression springs 5, 10. In addition, however, the clamping body changes in relation to the clamping jaws 30, 35 compared with the arrangement described above. Because of the deflection of the clamping body 20 namely the tangent to the outer contour of the clamping body 20 at the location 40, 45 of the jaws 30, 35 is no longer parallel to the axis A but is slightly inclined to each of these. In this case, these tangents open to the outer contour of the clamping body 20 with each other an open angle in the direction of the deflection.
  • the clamping jaws 30, 35 are due to the - in the direction perpendicular to the axis A outwardly - convex outer contour of the clamping body 20 at such a point that the tangents to the outer contour at the location of the jaws 30, 35 with the axis A according to the position gem.
  • Fig. 1 b include larger angle. Accordingly, the force component increases
  • the contour of the clamping body 20 has in the illustrated embodiment on such a course that the force acting in total on the clamping body 20 along the axis A na ⁇ hey constant, ie is almost independent of the deflection of the clamping body 20.
  • the outer contour of the clamping body 20 can be selected such that the mediated by the jaws 30, 35 force F x on the clamping body 20, the spring force F k always repeals.
  • the clamping ⁇ body 20 remains free of force at each deflection. Consequently, in such embodiments, the clamp body 20 will remain in any deflected position.
  • the jaws 30, 35 need not necessarily attack the clamping body 20 as shown above on the outer contour.
  • clamping body 20 a has corresponding inner contour on which the Klemmba ⁇ bridges 30, 35 attack as shown in Fig. 2a:
  • the clamping body 50 shown there has the shape of a hollow general mathematical cylinder, ie, the base of the cylinder is two times together and has the topology of a circular ring, which in the present case ge ⁇ is deformed deformed:
  • the clamping body 50 has in planes pa ⁇ rallel to the plane an inner contour, which on each of an inner jaw 30, 35 adjacent part of the clamp body 50 on the jaw 30, 35 to be ⁇ considered convex shape.
  • the spring force is suitably compensated, in relation to the deflection
  • the clamp body does not necessarily have the shape of a general mathematical cylinder. Rather, the clamping body can also as shown in Figure 2b have rotationally symmetrical shape ⁇ . The shown in Figure 2b.
  • Clamping body 70 has the same longitudinal section as the clamping body 20 shown in FIGS. 1a to 1c. In contrast to the clamping body 20, however, the clamping body 70 protrudes about the axis A by rotation of the longitudinal section.
  • the jaws 90 are ball bearings in this case.
  • clamp body 50 is shown by rotation of the longitudinal section of the clamp body 50. Also in this case are the
  • Jaws (not specifically shown) realized with ball bearings reali ⁇ .
  • the spring elements do not satisfy the Hook's law. Rather, in many cases occurring in practice, the spring constant is not an actual constant, but even of the deflection s dependent.
  • the clamping body 20 may be formed from ⁇ to compensate for the spring force, which follows from this non-linear characteristic, or compensate for their increase / decrease with increasing deflection or attenuate.
  • the shape of the clamp body is modified with respect to the drawing. If, for example, k (s) increases with deflection s, the curvature of the clamping body must be lower in its undeflected position and higher at the edge than shown in Fig. 1 and Fig. 2. Smaller k (s) with the displacement s from the Krüm ⁇ tion the clamping body is higher in the middle and at the edge thereof correspondingly lower.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Federaggregat, einen Federspeicher und einen Aktor. Das Federaggregat umfasst zumindest ein Federelement mit einem gegen eine Federkraft auslenkbaren Teil und eine Kompensationseinrichtung, die ausgebildet ist, bei stärker ausgelenktem Teil der Federkraft stärker entgegenzuwirken als bei schwächer ausgelenktem Teil. Der Federspeicher weist ein solches Federaggregat auf. Der Aktor weist ein solches Federaggregat und/oder einen solchen Federspeicher auf.

Description

Beschreibung
Federaggregat, Federspeicher und Aktor Die Erfindung betrifft ein Federaggregat, einen Federspeicher und einen Aktor.
Federelemente werden im Maschinenbau häufig genutzt. Insbe¬ sondere mechanische Energiespeicher in der Art von Federspei- ehern sind weit verbreitet. Federelemente weisen typisch ei¬ nen mit einer Auslenkung s auslenkbaren Teil auf. Mit der Federsteifigkeit k wirkt auf den auslenkbaren Teil eine Feder¬ kraft gemäß dem Hook' sehen Gesetz: F = k*s.
Die Federkraft wächst also mit wachsender Auslenkung des aus¬ lenkbaren Teils. Insbesondere Aktoren weisen Federelemente wie vorstehend be¬ schrieben auf. Solche Aktoren, und damit auch die Federele¬ mente, werden typisch ausgelenkt, wobei die Federelemente häufig Teil von Federspeichern sind, entweder explizit (als zusätzliche Bauteile mit Speicherfunktion) oder implizit (als Bauelemente wie piezoelektrische Stacks oder Dichtungselemen¬ te wie z.B. Bälge mit entsprechender Steifigkeit) . Dadurch hat die Charakteristik des Aktors (z.B. Kraftverlauf und Ge¬ schwindigkeitsverlauf) über der Auslenkung nicht die ge¬ wünschte Form, da die Federkraft der Federelemente von der Stärke der Auslenkung abhängig ist. Hieraus resultiert eine für viele Anwendungen zu hohe Abhängigkeit von der Auslenkung .
Es ist bekannt, Federelemente mit geringer Steifigkeit heran- zuziehen, sodass die Federkraft bei Auslenkung begrenzt ist.
Solche Lösungen bilden jedoch nachteilig empfindliche Ein¬ schränkungen in der Parameterwahl für diese Federelemente. Vor diesem Hintergrund des Standes der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Federaggregat mit einem Fe¬ derelement bereitzustellen, bei welchem sich insbesondere die Abhängigkeit der Federkraft von der Auslenkung weniger stö¬ rend auswirkt. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Federspeicher sowie einen verbesserten Aktor bereitzustellen.
Diese Aufgabe der Erfindung wird mit einem Federaggregat mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen, mit einem Federspeicher mit dem in Anspruch 9 angegebenen Merkmalen sowie mit einem Aktor mit den in Anspruch 11 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den zugehörigen Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung angegeben.
Das erfindungsgemäße Federaggregat umfasst zumindest ein Fe¬ derelement mit einem gegen eine Federkraft auslenkbaren Teil und eine Kompensationseinrichtung. Die Kompensationseinrichtung ist, zumindest entlang eines Abschnitts, entlang welchem der Teil auslenkbar ist, ausgebildet, bei stärker ausgelenktem Teil der Federkraft stärker entgegenzuwirken als bei schwächer ausgelenktem Teil. Zweckmäßig umfasst der Abschnitt insbesondere den Fall verschwindender Auslenkung. Zweckmäßig umfasst der Abschnitt sämtliche durch den Teil mit dessen Auslenkung beschreibbaren Wege unterhalb eines maximalen Weges oder Wegbetrages.
Unter einem auslenkbaren Teil eines Federelementes im Sinne der vorliegenden Erfindung ist etwa ein freies Ende einer Druck- oder Zugfeder oder ein frei beweglicher Nichtend- oder Nichtrandbereich eines Federelements, etwa das Tellerzentrum einer Tellerfeder, zu verstehen .
Vorteilhaft wirkt die Kompensationseinrichtung somit der Ab¬ hängigkeit der Federkraft von der Auslenkung des auslenkbaren Teils entgegen. Auf diese Weise kann ein Federaggregat und insbesondere auch ein Federspeicher mit einem solchen Feder- aggregat und im Besonderen auch ein Aktor mit einer deutlich verringerten Auslenkungsabhängigkeit der Krafteinwirkung auf den freien Teil des Federelements ausgebildet werden. Die deutliche Verringerung dieser Abhängigkeit der Krafteinwir- kung eröffnet damit für Federspeicher und Aktoren neue Einsatzfelder, welche bislang aufgrund der Abhängigkeit nicht zur Verfügung standen.
Durch die Kompensationseinrichtung kann der Einfluss der Ab- hängigkeit der Federkraft von der Auslenkung eliminiert wer¬ den. Dies ist insbesondere bei Metall- oder Membranbälgen wichtig, die eine metallische Abdichtung bei gleichzeitigem Längenausgleich realisieren. Diese Bälge bilden Federelemente aus und weisen eine bestimmte Steifigkeit auf, wodurch bei einer Auslenkung eine Kraft aufgebaut wird. Erfindungsgemäß ist dieser Krafteinfluss einfach reduzierbar. Insbesondere ist es nicht erforderlich, einen möglichst weichen Balg zu verwenden . Bevorzugt umfasst bei dem erfindungsgemäßen Federaggregat die Kompensationseinrichtung einen mit dem Teil entlang eines Weges auslenkbaren Körper sowie eine oder mehrere Klemmbacken, die den Körper in Richtung quer zum Weg klemmt oder klemmen. Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Federaggregats weist der Körper eine in Richtung auf die Klemm¬ backe/n betrachtet konvexe Kontur auf. Auf diese Weise kann mittels einer Klemmung eine der Federkraft entgegenwirkende Kraft auf den Körper ausgeübt werden.
Bevorzugt weist bei dem erfindungsgemäßen Federaggregat die Kontur bei nicht ausgelenktem Teil an der oder den Klemmbacken eine zum Weg parallele Tangente auf. Somit verhalten sich die Klemmbacken auf den nicht ausgelenkten Teil neutral.
Vorzugsweise weist bei dem Federaggregat gemäß der Erfindung die Kontur bei stärker ausgelenktem Teil an der oder den Klemmbacken eine zum Weg schräge Tangente auf. Entsprechend kann sich eine wachsende der Federkraft entgegenwirkende Kraft auf den Teil entfalten.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist bei dem Federaggregat die Kontur eine Außenkontur. Alternativ oder zusätzlich ist die Kontur eine Innenkontur.
Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Federaggregat der Körper elastisch. Der erfindungsgemäße Federspeicher weist ein Federaggregat wie vorstehend beschrieben auf.
Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Federspeicher die Kompensationseinrichtung selbst mit einem Federspeicher gebildet. Dabei fungiert zweckmäßig der, vorzugsweise elasti- sehe, Körper zwischen den Klemmbacken als solcher weiterer Energiespeicher, d.h., der gesamte Federspeicher inklusive Kompensationseinrichtung fungiert in dieser Weiterbildung als Energiespeicher . Der erfindungsgemäße Aktor weist ein Federaggregat wie vor¬ stehend beschrieben und/oder einen Federspeicher wie vorstehend beschrieben auf. Dadurch kann die Funktionalität von des Aktors deutlich verbessert werden, da erfindungsgemäß die Kraft-Weg-Charakteristik eines solchen Aktors nicht von Fe- derelementen, wie sie etwa durch Metall- oder Membranbälge gebildet sind, beeinflusst wird. Dies ist insbesondere bei kleineren Aktoren, z.B. Mikroaktoren, wichtig, da hier die Kraft-Weg-Reserven meist gering sind und bereits kleine Fe¬ dersteifigkeiten großen negativen Einfluss haben können.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. la: einen erfindungsgemäßen Federspeicher mit einem erfindungsgemäßen Federaggregat eines erfindungsgemäßen Aktors mit zwei Federelementen mit einem auslenkbaren Teil in einer nichtaus- gelenkter Stellung schematisch im Längsschnitt, Fig. lb: den erfindungsgemäßen Federspeicher gem. Fig.
la, bei welchem der auslenkbare Teil im Ver¬ gleich zu Fig. la weiter ausgelenkt ist, sche¬ matisch im Längsschnitt, Fig. lc: den erfindungsgemäßen Federspeicher gem. Fig.
la, bei welchem der auslenkbare Teil im Ver¬ gleich zu Fig. lb weiter ausgelenkt ist, sche¬ matisch im Längsschnitt, Fig. 2a: ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfin¬ dungsgemäßen Federspeichers schematisch im Längsschnitt sowie ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfin dungsgemäßen Federspeichers schematisch im Längsschnitt .
Der in Fig. la, lb und lc dargestellte Federspeicher umfasst zwei Druckfedern 5, 10 mit Federkonstante k, welche sich je- weils entlang einer Achse A auslenken lassen. Die Druckfedern 5, 10 strecken sich von zwei einander zugewandten und gegeneinander unbeweglichen Seiten 13, 17 eines nicht im Einzelnen dargestellten Aktors einander entgegen. Dabei sind die Druckfedern 5, 10 mit ihren Auslenkrichtungen zueinander (und mit der Achse A) fluchtend orientiert. Die beiden Druckfedern 5, 10 sind an einander abgewandten Seiten eines Klemmkörpers 20 einer Kompensationseinrichtung zur Kompensation der von der Auslenkung abhängigen Federkraft Fk der Druckfedern 5, 10 miteinander angebunden.
Der Klemmkörper 20 weist einen in verschiedenen Schnitten parallel zur Zeichenebene gleichbleibenden Längsschnitt auf, d.h., der Klemmkörper 20 bildet einen allgemeinen mathemati- sehen Zylinder, dessen Erzeugende senkrecht zur Zeichenebene verläuft. Die Außenkontur 25 des Längsschnitts des Klemmkör¬ pers 20 weist einen - in Richtung senkrecht zur Achse A nach außen betrachtet - konvexen geschwungenen Verlauf auf.
Der Klemmkörper 20 liegt in Richtung senkrecht zur Achse A an zwei Klemmbacken 30, 35 an, welche als Rollenlager mit Roll¬ achsen senkrecht zur Zeichenebene orientiert und fix zu den Seiten 13, 17 des Aktors angeordnet sind. In weiteren, nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispielen können die Klemmbacken auch als Gleitlager ausgebildet sein.
Der Klemmkörper 20 ist flexibel ausgebildet und wird von den Klemmbacken 30, 35 geklemmt und dabei in Richtung senkrecht zur Achse A und innerhalb der Zeichenebene gestaucht. In der nichtausgelenkten Stellung des Klemmkörpers 20 gem. Fig. la verläuft die Tangente am Ort 40, 45 der Klemmbacken 30, 35 an die Außenkontur des Klemmkörpers 20 parallel zur Achse A. Da¬ her resultiert durch die Klemmbacken 30, 35 auf den Klemmkörper 20 keine Kraft, welche entlang der Achse A orientiert ist. Infolge der Klemmbacken 30, 35 resultiert lediglich je¬ weils eine zur Achse senkrechte Kraftkomponente Fy durch jede Klemmbacke 30, 35, welche einander entgegengesetzt orientiert sind. Da infolge fehlender Auslenkung des Klemmkörpers 20 auf diesen auch keine Federkraft Fk wirkt, wirkt in Summe keine Kraft auf den Klemmkörper 20.
Bei zunehmender Auslenkung (Fig. lb) erfährt der Klemmkörper 20 zum einen eine zunehmende Federkraft infolge der stärkeren Auslenkung der Druckfedern 5, 10. Zusätzlich jedoch liegt der Klemmkörper verglichen mit der oben beschriebenen Anordnung verändert an den Klemmbacken 30, 35 an. Aufgrund der Auslenkung des Klemmkörpers 20 nämlich verläuft die Tangente an die Außenkontur des Klemmkörpers 20 am Ort 40, 45 der Klemmbacken 30, 35 nicht mehr parallel zur Achse A sondern ist jeweils dieser gegenüber leicht geneigt. Dabei öffnen diese Tangenten an die Außenkontur des Klemmkörpers 20 miteinander einen in Richtung der Auslenkung geöffneten Winkel. Infolge dieser schrägen Anlage der Klemmbacken 30, 35 an den Klemmkörper 20 erfährt dieser eine Kraft in Richtung der Auslenkung, d.h. die durch die Klemmbacken 30, 35 vermittelte Kraft weist ne¬ ben der zur Achse A senkrechten Komponente Fy nun auch eine zur Achse A parallele Kraftkomponente Fx auf, welche die Aus¬ lenkung unterstützt, also die Federkraft, welche der Auslen¬ kung des Klemmkörpers 20 entgegenwirkt, abschwächt.
Bei weiterer Auslenkung des Klemmkörpers 20 liegen die Klemm- backen 30, 35 aufgrund der - in Richtung senkrecht zur Achse A nach außen betrachtet - konvexen Außenkontur des Klemmkörpers 20 an einer solchen Stelle an, dass die Tangenten an die Außenkontur am Ort der Klemmbacken 30, 35 mit der Achse A einen gegenüber der Stellung gem. Fig. 1 b größeren Winkel ein- schließen. Entsprechend vergrößert sich die Kraftkomponente
Fx parallel zur Achse A. Damit wird die mit stärkerer Auslen¬ kung des Klemmkörpers 20 sich weiter vergrößernde Federkraft auf den Klemmkörper 20 mit einer weiter vergrößerten Kraftkomponente Fx abgeschwächt.
Die Kontur des Klemmkörpers 20 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel einen derartigen Verlauf auf, dass die in Summe auf den Klemmkörper 20 wirkende Kraft entlang der Achse A na¬ hezu konstant ist, d.h. nahezu unabhängig von der Auslenkung des Klemmkörpers 20 ist.
Im Extremfall kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel, welches nicht eigens dargestellt ist, die Außenkontur des Klemmkörpers 20 derart gewählt werden, dass die mittels der Klemmbacken 30, 35 vermittelte Kraft Fx auf den Klemmkörper 20 die Federkraft Fk stets aufhebt. Damit bleibt der Klemm¬ körper 20 bei jeder Auslenkung kräftefrei. Folglich bleibt in solchen Ausführungsbeispielen der Klemmkörper 20 in jeder ausgelenkten Lage stehen.
Die Klemmbacken 30, 35 müssen den Klemmkörper 20 nicht notwendig wie oben gezeigt an dessen Außenkontur angreifen.
Vielmehr ist es auch denkbar, dass der Klemmkörper 20 eine entsprechende Innenkontur aufweist, an welchem die Klemmba¬ cken 30, 35 angreifen wie in Fig. 2a gezeigt:
Der dort dargestellte Klemmkörper 50 weist die Gestalt eines hohlen allgemeinen mathematischen Zylinders auf, d.h. die Grundfläche des Zylinders hängt zweifach zusammen und weist die Topologie eines Kreisringes auf, welcher vorliegend ge¬ eignet verformt ist: Der Klemmkörper 50 weist in Ebenen pa¬ rallel zur Zeichenebene eine Innenkontur auf, welche vom je- weils an einer innenliegenden Klemmbacke 30, 35 anliegenden Teil des Klemmkörpers 50 auf die Klemmbacke 30, 35 zu be¬ trachtet konvexe Form aufweist.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist die Federkraft geeig- net kompensierbar, im Verhältnis zur Auslenkung
linearisierbar und/oder vollständig aufhebbar.
Der Klemmkörper muss nicht notwendigerweise die Gestalt eines allgemeinen mathematischen Zylinders aufweisen. Vielmehr kann der Klemmkörper auch eine wie in Fig. 2b gezeigt rotations¬ symmetrische Gestalt aufweisen: Der in Fig. 2b gezeigte
Klemmkörper 70 weist denselben Längsschnitt auf wie der in Fig. la bis lc gezeigte Klemmkörper 20. Im Unterschied zum Klemmkörper 20 geht der Klemmkörper 70 jedoch durch Rotation des Längsschnitts um die Achse A hervor. Die Klemmbacken 90 sind in diesem Falle Kugellager.
In einem weiteren, nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispiel geht der Klemmkörper durch Rotation des Längsschnitts des Klemmkörpers 50 hervor. Auch in diesem Falle sind die
Klemmbacken (nicht eigens dargestellt) mit Kugellagern reali¬ siert .
In weiteren, nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispie- len, welche im Übrigen den oben Beschriebenen entsprechen, genügen die Federelemente nicht dem Hook' sehen Gesetz. Vielmehr ist in vielen in der Praxis auftretenden Fällen die Federkonstante keine tatsächliche Konstante, sondern selbst von der Auslenkung s abhängig. Die Federkraft weist daher eine nichtlineare Abhängigkeit der Federkraft F von der Auslenkung s auf : F = k (s) *s, wobei k(s) die nun von der Auslenkung abhängige Federsteifig- keit beschreibt. In diesem Falle kann der Klemmkörper 20 aus¬ gebildet sein, die Federkraft, welche aus dieser nichtlinea- ren Charakteristik folgt, zu kompensieren oder deren Anstieg/Abfall mit zunehmender Auslenkung zu kompensieren oder abzuschwächen .
Um eine derart nichtlineare Federkraft im gesamten Auslen- kungsbereich zu kompensieren, wird die Form des Klemmkörpers gegenüber der Zeichnung modifiziert. Steigt beispielsweise k(s) mit der Auslenkung s an, so muss die Krümmung des Klemmkörpers in dessen nichtausgelenkter Stellung niedriger und am Rand entsprechend höher gewählt werden als in Abb. 1 und Abb. 2 gezeigt. Fällt k(s) mit der Auslenkung s ab, ist die Krüm¬ mung des Klemmkörpers in dessen Mitte höher und an dessen Rand entsprechend niedriger.

Claims

Patentansprüche
1. Federaggregat umfassend zumindest ein Federelement (5, 10) mit einem gegen eine Federkraft auslenkbaren Teil (20, 50, 70) und eine Kompensationseinrichtung (20, 30, 35, 50, 70), die ausgebildet ist, bei stärker ausgelenktem Teil (20, 50, 70) der Federkraft stärker entgegenzuwirken als bei schwächer ausgelenktem Teil (20, 50, 70).
2. Federaggregat nach dem vorhergehenden Anspruch, bei welchem die Kompensationseinrichtung (20, 30, 35, 50, 70) einen mit dem Teil entlang eines Weges (A) auslenkbaren Körper (20, 50, 70) sowie eine oder mehrere Klemmbacken (30, 35, 90) um- fasst, die den Körper (20, 50, 70) in Richtung quer zum Weg klemmt oder klemmen.
3. Federaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Körper (20, 50, 70) eine in Richtung auf die Klemmbacke/n (30, 35, 90), zumindest von einem an diesen/er Klemmbacke/n (30, 35, 90) anliegenden Teil des Körpers (20, 50, 70) aus gesehen, konvexe Kontur aufweist.
4. Federaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Kontur bei nicht ausgelenktem Teil an der oder den Klemmbacken (30, 35, 90) eine zum Weg (A) parallele Tangente aufweist.
5. Federaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Kontur bei stärker ausgelenktem Teil (20, 50, 70) an der oder den Klemmbacken (30, 35, 90) eine zum Weg (A) schräge Tangente aufweist.
6. Federaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Kontur eine Außenkontur ist.
7. Federaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Kontur eine Innenkontur ist.
8. Federaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Körper elastisch ist.
9. Federspeicher, aufweisend ein Federaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
10. Federspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Kompensationseinrichtung (20, 30, 35, 50, 70) selbst mit einem Federspeicher gebildet ist.
11. Aktor mit einem Federaggregat und/oder mit einem Federspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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