Titel

Federungseinrichtung und

Befestigungseinrichtung zur Befestigung eines Maschinenelements sowie Verwendung

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Federungseinrichtung mit einem Kolben und mit einem Gehäuse, in welches der Kolben entlang einer Bewegungsrichtung einführbar ist, wobei zwischen dem Kolben und dem Gehäuse ein Hohlraum gebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Befestigungseinrichtung zur Befestigung eines Maschinenelements sowie die Verwendung der Federungseinrichtung im Zusammenhang mit der Befestigung von Maschinenelementen.

Derartige Federungseinrichtungen werden beispielsweise zur schwingungsgedämpften Lagerung von Maschinen verwendet.

Aus der DE 1 958 660 U ist eine Federungseinrichtung mit einem hohlzylindrisch ausgebildeten Gehäuse und einem in dem Gehäuse beweglich angeordneten Kolben bekannt. Zwischen dem Kolben und dem Gehäuse besteht ein zylindrischer Hohlraum, welcher mit einem dämpfenden Medium aus einem Schaumstoff ausgefüllt ist. Der Schaumstoff weist Bläschen auf, die mit einem Gas gefüllt sind. Bei einer den Hohlraum verkleinernden Bewegung des Kolbens werden die gasgefüllten Bläschen zusammengedrückt und dabei die Bewegung des Kolbens elastisch abgefedert und gedämpft.

Bei derartigen Federungseinrichtungen werden Volumenänderungen des Hohlraums durch die Kompression des in den Bläschen enthaltenen Gases ermöglicht. Es besteht der Nachteil, dass der maximal aufnehmbare Druck der Federungseinrichtung durch den Kompressionsmodul des verwendeten Gases begrenzt ist, welcher bei Atmosphärendruck typischerweise unterhalb von 1 MPa liegt. Derartige Schaumstoffe können daher nicht zur Federung und/oder Dämpfung besonders hoher Drücke in Federungseinrichtungen verwendet werden, die aus hohen Kräften bei kompaktem Bauraum auftreten würden.

Weitere Federungseinrichtungen werden auch in den folgenden Veröffentlichungen beschrieben: US 2 263 599 A, DE 17 59 755 A, DE 16 75 012, DE 2 342 370 C2, US 3 434 708 A, DE 74 39 698 U, US 3 039 757 A, US 3 376 031 A.

Offenbarung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die elastische Abfederung hoher Kräfte bei kompakter Bauform zu ermöglichen.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Federungseinrichtung mit einem Kolben und mit einem Gehäuse vorgeschlagen, in welches der Kolben entlang einer Bewegungsrichtung einführbar ist, wobei zwischen dem Kolben und dem Gehäuse ein Hohlraum gebildet ist, wobei in dem Hohlraum ein kompressibles Festkörperfederelement angeordnet ist, welches aus einem durch den Kolben komprimierbaren festen Material besteht.

Dabei ist wenigstens eine dem Festkörperfederelement zugewandte Oberfläche des Kolbens konisch oder konkav ausgeformt. Dies ermöglicht bei Kompression daran angreifende Kraftkomponenten nach innen auszurichten, insbesondere zumindest annähernd zu einem Mittelpunkt des Festkörperfederelements. Dabei kann wenigstens eine dem Festkörperfederelement zugewandte Oberfläche des Kolbens derart konisch oder konkav ausgeformt sein, dass eine bei Kompression daran angreifende Kraftkomponente auch ein Aufspreizen des Kolbens bewirkt. Dies liefert eine besonders vorteilhafte Druckverteilung sowohl im Festkörperfederelement als auch am Kolben bzw. an der Schnittstelle zum Gehäuse.

Bei der erfindungsgemäßen Federungseinrichtung erfolgt bei Verkleinerung des Hohlraums durch den in das Gehäuse eindringenden Kolben eine Kompression des festen Materials des Festkörperfederelements. Das feste, kompressible Material weist einen im Vergleich zu Gasen höheren Kompressionsmodul auf, so dass bei gleicher Verkleinerung des Hohlraums eine größere Kraft aufgenommen werden kann. Zudem kommt es bei einem Festkörperfederelement nur zu geringen Temperaturerhöhungen im Vergleich zu Gasen. Auch ist die Federkompression bei Gasen deutlich stärker ausgeprägt. Mit der erfindungsgemäßen Federungseinrichtung ist es daher möglich, hohe Kräfte abzufedern, ohne dass es erforderlich ist, den Bauraum der Federungseinrichtung, insbesondere den Hohlraum zwischen Gehäuse und Kolben, zu vergrößern.

Bevorzugt ist das Festkörperfederelement als Vollmaterial-Festkörperfederelement ausgebildet. Das bedeutet, dass das Festkörperfederelement keine Ausnehmungen, Einschlüsse oder Poren aufweist. Das Festkörperfederelement ist bevorzugt ungeschäumt bzw. ohne fluidgefüllte Kavitäten ausgebildet.

Das Festkörperfederelement kann mehrteilig aus mehreren Segmenten ausgebildet sein, insbesondere auch in nicht fluchtender Anordnung zueinander, z.B. in einer Anordnung mit einer eine Stirnfläche des einen Segmentes lateral auf eine Mantelfläche des anderen Segmentes wirkend. Die Abfederung kann dabei in mehreren Dimensionen erfolgen, mit mehreren Wirkrichtungen oder auch mehreren Angriffspunkten oder Kraftvektoren entlang unterschiedlich ausgerichteter Achsen. Die einzelnen Segmente können jeweils ein spezifisches Kompressionsmodul aufweisen.

Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass das Festkörperfederelement den Hohlraum zwischen Kolben und Gehäuse im Wesentlichen vollständig, bevorzugt vollständig, ausfüllt. Insbesondere auch für die Montage kann es hilfreich sein, wenn ein minimaler Spalt vorhanden ist. Ein vollständiges Ausfüllen kann daher auch als ein zumindest unter Betriebsbelastung vollständiges Ausfüllen verstanden werden. Das vollständige Ausfüllen bedingt dann eine Anlage der jeweiligen Flächen aneinander. Ein Ausdehnen oder ein Verlagern des Festkörperfederelements innerhalb des Hohlraums ist dann nicht möglich, so dass für die Federungseigenschaften vorwiegend, bevorzugt ausschließlich, die Kompressibilität des Materials des Festkörperfederelements ausschlaggebend ist. Die Kompression erfolgt dann bei minimalen Volumenänderungen. Ein möglicherweise dennoch vorhandenes Freivolumen (im nicht belasteten Zustand) ist deutlich kleiner als ein Hub bzw. Hubvolumen des Kolbens.

Das Gehäuse der Federungseinrichtung kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Bevorzugt sind das Gehäuse und der Kolben nicht gasdicht gegeneinander abgedichtet, so dass ein konstruktiv einfacher Aufbau ermöglicht wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Festkörperfederelement aus einem Kunststoff ausgebildet. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Kunststoff um einen Thermoplasten. Alternativ kann der Kunststoff ein Elastomer sein.

Als vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn das Festkörperfederelement einen Kompressionsmodul im Bereich von 100 MPa bis 100.000 MPa, bevorzugt von 1000 MPa bis 6000 MPa aufweist. Bevorzugt sind der Elastizitätsmodul des Gehäuses und/oder des Kolbens wenigstens dreimal größer, vorzugsweise 10- bis 100-mal größer als der Kompressionsmo- dul des Festkörperfederelements. Beispielsweise können das Gehäuse und/oder der Kolben aus Metall ausgebildet sein, insbesondere aus Stahl, Aluminium oder Buntmetall.

Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei welcher das Festkörperfederelement aus Polyethylen ausgebildet ist. Damit kann die Federungseinrichtung kostengünstig realisiert werden. Besonders bevorzugt ist das Festkörperfederelement aus ultra-hochmolekularem Polyethylen (PE-UHMW) ausgebildet. Alternativ kann das Festkörperfederelement aus Polyamid ausgebildet sein.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Festkörperfederelement aus mindestens zwei geschichteten Segmenten mit jeweils unterschiedlichen Kompressionsmodulen zusammengesetzt ist. Dadurch kann die Steifigkeit und das Progressionsverhalten der Federungseinrichtung besonders genau abgestimmt werden. Beispielsweise können die Segmente in der Bewegungsrichtung des Kolbens hintereinander angeordnet sein.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Festkörperfederelement aus mindestens zwei Segmenten gebildet, welche in unterschiedlichen Wirkrichtungen jeweils in einer von mehreren Kavitäten des Gehäuses einander kontaktierend angeordnet sind, insbesondere eine Stirnseite des eine Segmentes an einer lateralen Mantelfläche eines/des anderen Segmentes. Dies liefert hohe Flexibilität, sei es bezüglich abzufedernder Kraftrichtungen, sei es hinsichtlich einer Faktorisierung von Kräften (Volumenübersetzer).

Wie erwähnt, ist es vorteilhaft, wenn wenigstens eine dem Festkörperfederelement zugewandte Oberfläche des Kolbens konisch oder konkav ausgeformt ist. Bei einer den Hohlraum verkleinernden Bewegung bewirkt dann der im Festkörperfederelement herrschende quasi statische Druck eine Kraftkomponente, welche zum Aufspreizen des Kolbens führt und damit einen Spalt zwischen Kolben und Gehäuse verkleinert bzw. zum Anliegen des Kolbens an die Gehäuseinnenfläche führt. Die Gefahr einer Extrusion von Material des Festkorperfederelements wird verringert, was auch die Lebensdauer der Federungseinrichtung erhöht. Dieser Effekt kann auch als eine mit steigender Belastung sich selbst verbessernde Abdichtung des Hohlraumes beschrieben werden.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Befestigungseinrichtung zur Befestigung eines Maschinenelements mit einer vorstehend beschriebenen Federungseinrichtung. Damit lassen sich auf elegante Weise mehrere Funktionen zusammen mit einem sehr kompakten Bauteil erfüllen. Insbesondere ergeben sich damit zuvor beschriebene Vorteile.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Kolben und/oder das Festkörperfederelement einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Dies liefert eine besonders kompakte, robuste, einfache Bauform, die gut in kleine Kavitäten integrierbar ist.

Alternativ ist eine Ausgestaltung bevorzugt, bei welcher der Kolben und/oder das Festkörperfederelement einen ringförmigen Querschnitt aufweist. Dies hat den Vorteil, dass in einem Loch der Ringform eine Verbindungseinrichtung angeordnet werden kann, beispielsweise eine Schraube oder ein Niet. In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Kolben und/oder das Festkörperfederelement konzentrisch um ein zylindrisches Durchgangsloch angeordnet sind, in welchem eine Schraube aufnehmbar ist. Die Befestigungseinrichtung weist bevorzugt eine in dem Durchgangsloch aufgenommene Schraube auf. Insofern kann die Federungseinrichtung als Vorspannelement für eine Schraubverbindung Anwendung finden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel liegt der Kolben innen am Gehäuse an oder ist daran zur Anlage gebracht, insbesondere vollumfänglich. Dies liefert hohe Robustheit und exakt definierbare Dämpfungseigenschaften.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel bildet der Kolben zusammen mit dem Gehäuse eine Innenbegrenzung oder Innenmantelfläche des Hohlraums, welcher Hohlraum zumindest durch den Kolben komprimierbar ist. Dies liefert eine kompakte, stabile Anordnung für hohe Druckbelastungen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind alle dem Festkörperfederelement zugewandten Oberflächen des Kolbens konisch oder konkav ausgebildet, korrespondierend zu einer entsprechenden konvexen Form des am Kolben anliegenden Festkörperfederelements. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Einbettung des Festkörperfederelements, insbesondere hinsichtlich Druckverteilung.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind zwischen dem Gehäuse und dem Kolben gebildete Ecken größer 90°, insbesondere größer 125°. Auch dies begünstigt die Einbettung.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Hohlraum von konkaven oder ebenen Flächenabschnitten umgrenzt, die stetig oder mit einem Winkel größer 90°, insbesondere größer 125° ineinander übergehen. Dies liefert gutes Kompressionsverhalten auch bei hohen Drücken/Kräften, ohne das Festkörperfederelement stark zu beanspruchen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Kolben beidseitig an zwei Stirnseiten des Gehäuses angeordnet. Dies hat auch Vorteile hinsichtlich Symmetrie und Aktuierung bzw. Krafteinwirkung auf das Festkörperfederelement

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Kolben ein- oder beidseitig eine Anlage- oder Druckfläche zur Aufnahme und Übertragung der auf das Festkörperfederelement zu übertragenden (Kompressions-)Kräfte auf. Dies liefert eine einfache, robuste Anordnung bzw. Aufbau, auch bei kleinen Dimensionen, auch bezüglich größer Kräfte. Auch kann eine Symmetrie auf einfache Weise realisiert werden. Insbesondere ist eine Reihenschaltung bzw. Reihenanordnung von Maschinenelement, Gehäuse, Festkörperfederelement und Kolben, oder von Maschinenelement, Kolben, Festkörperfederelement und nochmals Kolben realisierbar.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel überlappt der Kolben das Gehäuse im unbelasteten Zustand zumindest an einer Seite und steht daraus hervor, insbesondere bezüglich einer Stirnseite des Gehäuses. Dabei kann der Kolben an einer Deckplatte anliegen. Die Größe der Überlappung kann einem Abstand zwischen der Deckplatte und dem Gehäuse entsprechen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Festkörperfederelement wenigstens ein konisch-konvexes Ende auf, und/oder wobei das Festkörperfederelement zylindrisch und an gegenüberliegenden Seiten doppelt konisch-konvex ausgebildet ist. Dies liefert nicht zuletzt auch Vorteile hinsichtlich Druckverteilung. Der Hohlraum kann eine entsprechende Geometrie aufweisen. Die Federungseinrichtung kann eingerichtet sein, das Hohlraumvolumen im Bereich eines/des zylindrischen Abschnitts des Hohlraums bzw. Festkörperfederelements zu variieren. Dies liefert eine homogene Lastverteilung, weitgehend unabhängig vom Kompressionsgrad.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse eine Schulter oder Stufe auf, insbesondere in Ausgestaltung als Stufenbohrung, an welcher Schulter oder Stufe das Festkorperfederelement anliegt oder zur Anlage bringbar ist. Dies ermöglicht, den Querschnitt des Hohlraumes im Verhältnis zum Kolben-Querschnitt zu vergrößern für eine Verringerung der Steifigkeit der Anordnung, in der Art eines Volumen-Übersetzers. Wahlweise kann der Querschnitt des Hohlraumes im Verhältnis zum Kolben-Querschnitt auch verkleinert werden für eine Erhöhung der Steifigkeit. Das Festkörperfederelement kann demnach so ausgestaltet werden, dass unterschiedliche Volumenformen miteinander kombiniert werden können, sodass Anpassungen bezüglich Bauraum und Feder-Steifigkeit auf einfache Weise möglich sind, neben anderen Möglichkeiten, wie z.B. einem Wechsel des Polymer-Materials.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Federungseinrichtung eingerichtet für eine Volumenübersetzung, insbesondere mittels einer im Gehäuse vorgesehenen Schulter oder Stufe und/oder oder mittels mehrerer nicht fluchtend angeordneter, aufeinanderwirkender Segmente des Festkörperfederelementes. Eine Volumenübersetzung kann also nicht nur durch eine Stufe oder Schulter im Gehäuse erfolgen, sondern auch durch eine Anordnung des Festkörperfederelementes (bzw. mehrerer Segmente des Festkörperfederelementes) in mehreren miteinander verbundenen, aber unabhängig voneinander beaufschlag baren Kavitäten, beispielsweise zwei zylindrischen Kavitäten in orthogonaler Anordnung zueinander. Auch eine Kombination beider Maßnahmen ist möglich, je nach Anwendungsfall und Verlauf der Kraftvektoren bzw. je nach Anordnung der abzudämpfenden Gegenstände. Eines der Segmente bzw. eine der Kavitäten kann dabei z.B. deutlich kleiner dimensioniert sein als das andere Segment bzw. die andere Kavität, und kann in der Art eines kleinen Stößels auf das größere Segment wirken (Volumenübersetzung bzw. Faktorisierung eines Abfederungseffektes).

Bei der Befestigungseinrichtung können alternativ oder zusätzlich zu den vorstehend beschrieben Ausgestaltungen die im Zusammenhang mit der Federungseinrichtung genannten vorteilhaften Merkmale verwendet werden.

Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Federungseinrichtung zur Lagerung eines Maschinenelements, insbesondere durch eine zuvor beschriebene Federungseinrichtung, hergestellt durch Einführen eines Kolbens in ein Gehäuse und Bilden eines Hohlraums dazwischen, in welchem ein kompressibles Festkörperfederelement angeordnet wird, wobei wenigstens eine dem Festkörperfederelement zugewandte konische oder konkave Oberfläche des Kolbens derart im Hohlraum gelagert wird, dass bei Kompression daran angreifende Kraftkomponenten nach innen ausgerichtet werden, und/oder derart, dass eine bei Kompression daran angreifende Kraftkomponente ein Aufspreizen des Kolbens bewirkt.

Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch Verwendung einer zuvor beschriebenen Federungseinrichtung als Vorspannelement für eine Befestigungseinrichtung in der Art einer Schraubverbindung, oder Verwendung einer zuvor beschriebenen Federungseinrichtung an einem oder an der Stelle eines oder anstelle eines Behälter-Verschlussstopfens, insbesondere als Ersatz eines massiven Verschlussstopfens. Es hat sich gezeigt, dass sich das hier beschriebene Festkörperfederelement insbesondere auf Grund der kompakten Bauform insbesondere zur Ausgestaltung von Baugruppen in Bauräumen eignet, die anderenfalls durch Deformation extremen Zwangskräften unterworfen wären. Das Festkörperfederelement vermag auf sehr vor-teilhafte Weise Belastungen zu kompensieren, insbesondere derart, dass sogar eine Entlastung erzielt werden kann, z.B. bei einem Dichtungssystem mit vergleichsweise empfindlicher Dichtungslinse mit für die Abdichtung spezifisch ausgelegter Oberflächenkontur. Insbesondre kann sichergestellt werden, dass die Flächenpressung an der Dichtungslinse über den gesamten (Betriebs-)Druckbereich konstant bleibt. Dazu kann das Festkörperfederelement oder die gesamte Anordnung spezifisch hinsichtlich optimaler Steifigkeit abgestimmt werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken. Bezüglich Bezugszeichen, die nicht explizit in einer der Figuren beschrieben werden, wird auf die weiteren Figuren verwiesen.

Kurze Beschreibung der Figuren

Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Befestigungseinrichtung mit einer Federungseinrichtung gemäß der Erfindung in einer Schnittdarstellung.

Figur 2, 3 zeigen die Befestigungseinrichtung gemäß Figur 1 in einer Seitenansicht in Richtung der Bewegungsrichtung des Kolbens sowie in einer perspektivischen Darstellung.

Figur 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Befestigungseinrichtung mit einer Federungseinrichtung gemäß der Erfindung in einer Schnittdarstellung.

Figur 5 zeigt die Befestigungseinrichtung gemäß Figur 4 in einer perspektivischen Darstellung.

Figur 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel in einer Schnittansicht. Figur 7 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel in einer Schnittansicht. Die Figuren 8A, 8B, 8C zeigen in mehreren Ansichten auch im Detail eine spezifische Anwendung gemäß Ausführungsbeispielen.

Ausführungsformen der Erfindung

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.

In den Figuren 1 bis 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung 10 zur Befestigung eines Maschinenelements mit einer Federungseinrichtung 1 dargestellt. Die Befestigungseinrichtung 10 ist als federgedämpfter Haltebolzen ausgebildet, über welchen eine Lagerung eines beweglichen, insbesondere oszillierenden Maschinenteils erfolgen kann.

Die Befestigungseinrichtung 10 weist eine im Wesentlichen zylindrische Gestalt auf und ist mit einem Außengewinde 7 versehen, über welches die Befestigungseinrichtung 10 an einem ersten Maschinenteil befestigt werden kann. An einer ersten Stirnseite der Befestigungseinrichtung 10 ist ein beispielsweise als Sechskant ausgebildeter Mehrkant 8 vorgesehen, an welchem ein Werkzeug angesetzt werden kann. An der gegenüberliegenden Stirnseite weist die Befestigungseinrichtung 10 eine Druckfläche 9 auf, an welcher ein zweites Maschinenteil gelagert werden kann. Alternativ kann das zweite Maschinenteil mit dem Kolben 3 verbunden sein, insbesondere stoffschlüssig. Gehäuse 2 und Kolben 3 können bezüglich ihrer Anbindung auch anders ausgeformt werden, insbesondere auch integraler Bestandteil der gegeneinander abzufedernden Maschinenteile sein.

Die Federungseinrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 auf, welches bei dem ersten Ausführungsbeispiel einstückig ausgestaltet ist und einen Grundkörper der Befestigungseinrichtung 10 darstellt. Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein zylindrischer Kolben 3 in einer Bewegungsrichtung B beweglich gelagert, welche parallel zu einer Längsachse A der Federungseinrichtung 1 verläuft. Insofern weist der Kolben 3 einen kreisförmigen Querschnitt auf. Sowohl Gehäuse 2 als auch Kolben 3 sind aus Metall, insbesondere Stahl gefertigt. Im Bereich zwischen dem Kolben 3 und der Innenkontur des Gehäuses 2 befindet sich ein Hohlraum, welcher vollständig mit einem Festkörperfederelement 4 ausgefüllt ist. Das Festkörperfederelement 4 ist kompressibel, so dass über das Festkörperfederelement 4 eine Kompressionsfeder bereitgestellt wird. Das Festkörperfederelement 4 ist aus polymerem Thermoplast ausgebildet. Bevorzugt wird dafür Polyethylen verwendet. Das Festkörperfederelement 4 ist zylindrisch mit kreisförmigem Querschnitt ausgestaltet. Das Festkörperfederelement 4 ist als einstückiges Vollmaterial- Festkörperfederelement 4 ausgestaltet, welches keine Einschlüsse, Ausnehmungen oder Poren aufweist. In einer Abwandlung kann das Festkörperfederelement 4 derart segmentiert sein, dass es mehrere Segmente mit unterschiedlichen Kompressionsmodulen aufweist, wodurch eine Federungseinrichtung 1 mit einer progressiven Federkennlinie bereitgestellt werden kann.

Um ungewolltes Abtragen bzw. ungewollte Extrusion von Material des Festkörperfederelementes 4 bei wiederholtem Ein- und Ausfedern des Kolbens 3 zu verringern oder zu verhindern, ist es vorteilhaft, wenn eine dem Festkörperfederelement 4 zugewandte Oberfläche 5 des Kolbens 3 konisch oder konkav ausgeformt ist. Bei einer den Hohlraum verkleinernden Bewegung bewirkt der im Festkörperfederelement 4 herrschende quasi statische Druck eine Kraftkomponente C und D, die zum Aufspreizen des Kolbens führt und damit einen Spalt zwischen Kolben 3 und Gehäuse 2 verkleinert bzw. zum Anliegen des Kolbens 3 an die Gehäuseinnenfläche führt.

Die der vorstehend beschriebenen Oberfläche 5 des Kolbens 3 gegenüberliegende innenseitige Oberfläche 6 des Gehäuses kann aus Symmetriegründen und den damit verbundenen Vorteilen hinsichtlich Montage ebenfalls entsprechend der Fläche 5 ausgeformt sein.

In den Figuren 4 und 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Befestigungseinrichtung 10 gezeigt, mittels welcher eine schwingungsgedämpfte Befestigung von Maschinenteilen erfolgen kann. Die Befestigungseinrichtung 10 weist eine Federungseinrichtung 1 mit einem Gehäuse 2 auf, welches ringförmig aufgebaut ist. Das Gehäuse 2 weist eine zylindrische Außenwand 1 1 und eine zylindrische Innenwand 13 auf, welche über einen ringförmigen Boden 12 miteinander verbunden sind. Außenwand 1 1 und Innenwand 13 sind konzentrisch um eine Längsachse A angeordnet. Insofern handelt es sich bei dem Gehäuse 2 um ein mehrstückiges Gehäuse 2. Im Bereich der Längsachse A weist das Gehäuse 2 ein Durchgangsloch 15 auf, in welches eine Schraube 16 eingeführt werden kann.

Ferner weist die Federungseinrichtung 1 einen ringförmigen Kolben 3 auf, der zusammen mit dem Gehäuse 2 einen ringförmigen Hohlraum begrenzt und in einer zur Längsachse A parallelen Bewegungsrichtung B bewegbar in dem Gehäuse 2 gelagert ist. Kolben 3 und Gehäuse 2 sind aus Metall, beispielsweise Stahl gefertigt. Der ringförmige Hohlraum wird vollstän- dig durch ein kompressibles, ringförmiges Festkörperfederelement 4 ausgefüllt. Das Festkorperfederelement 4 ist aus Polymer, bevorzugt aus Polyethylen gebildet.

Um ungewolltes Abtragen bzw. ungewollte Extrusion von Material von dem Festkorperfederelement 4 bei wiederholtem Ein- und Ausfedern des Kolbens 3 zu verringern, ist es vorteilhaft, wenn eine dem Festkörperfederelement 4 zugewandte Oberfläche 5 des Kolbens 3 und/oder des Bodens 12 konisch oder konkav ausgeformt sind. Bei einer den Hohlraum verkleinernden Bewegung bewirkt der im Festkörperfederelement 4 herrschende quasi statische Druck eine Kraftkomponente, die zum Aufspreizen des Kolbens 3 führt und damit den Spalt zwischen Kolben 3 und dem Gehäuse 2 verkleinert bzw. zum Anliegen der Kolbens 3 und 12 an die Gehäuseinnenfläche führt.

An der dem Festkörperfederelement 4 gegenüberliegenden Seite des ringförmigen Kolbens 3 ist eine Deckplatte 14 befestigt. Die Deckplatte 14 weist eine Ausnehmung zur Durchführung der Schraube 16 auf, welche fluchtend mit dem Durchgangsloch 15 des Gehäuses 2 angeordnet ist. Ein zweites Maschinenteil kann mit dem Gehäuse 2 verbunden werden. Hierzu kann an der Außenseite des Gehäuses 2, insbesondere an der Außenseite der Außenwand 1 1 ein Außengewinde vorgesehen sein.

Die Deckplatte 14 ist derart angeordnet, dass sie in einem unbelasteten Zustand der Federungseinrichtung 1 einen Abstand von dem Gehäuse 2 aufweist. Bei einer starken Belastung der Federungseinrichtung 1 schlägt die Deckplatte 14 an einer Stirnseite 17 des Gehäuses 2 an, wodurch eine übermäßige Belastung des Festkörperfederelements 4 verhindert werden kann.

Die vorstehend beschriebenen Befestigungseinrichtungen 10 zur Befestigung von Maschinenelementen weisen jeweils eine Federungseinrichtung 1 mit einem Kolben 3 und mit einem Gehäuse 2 auf, in welches der Kolben 3 entlang einer Bewegungsrichtung B einführbar ist. Zwischen dem Kolben 3 und dem Gehäuse 2 ist jeweils ein Hohlraum gebildet, in welchem ein kompressibles Festkörperfederelement 4 angeordnet ist, welches aus einem durch den Kolben 3 komprimierbaren Festkörper besteht.

Gemäß einer Abwandlung des in den Figuren 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiels ist der Kolben 3 mit der Außenwand 1 1 verbunden, und der Boden 12 ist mit der Innenwand 13 verbunden, so dass das Gehäuse von Boden12 und Innenwand 13 gebildet wird. Eine weitere Abwandlung sieht vor, dass der Kolben 3 mit der Innenwand 13 verbunden ist und der Boden 12 mit der Außenwand 1 1 verbunden ist. Insofern weist das Gehäuse den Boden 12 und die Außenwand 1 1 auf.

Gemäß einer weiteren Abwandlung ist das mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnete Element bezüglich der Innenwand 13 und der Außenwand 1 1 bewegbar, so dass dieses einen Kolben im Sinne der Erfindung bildet. In einer derartigen Ausgestaltung übernimmt das mit dem Bezugszeichen 3 bezeichnete Element die Funktion des Bodens. Das Gehäuse wird somit durch die Elemente 1 1 , 12 und 3 gebildet.

Anwendungsfälle für die vorliegende Erfindung werden zurzeit mit Tellerfedern, Wellfedern und anderen Ausprägungen von metallischen Biegefedern abgedeckt. Die hier vorliegende Erfindung benötigt dem gegenüber bei vergleichbaren Kraft- und Verformungsdaten einen geringeren Bauraum.

Im Gegensatz zu fluidgefüllten Federelementen benötigt die erfindungsgemäße Federungseinrichtung keine weiteren Dichtungselemente.

Figur 6 zeigt eine Federungseinrichtung 1 mit einem Gehäuse mit zwei Kavitäten 2a, 2b, in welchen jeweils ein Segment 4a, 4b eines zweiteiligen Festkörperfederelementes 4 angeordnet ist. Eine Stirnseite 4.1 des einen Segmentes 4a wirkt dabei auf eine laterale Mantelfläche 4.2 des anderen Segmentes 4b. Auf jedes der Segmente wirkt ein Kolben 3, sei es aktiv (direkt), sei es passiv (indirekt). Hierdurch kann eine Funktion als Volumenübersetzer realisiert werden. Das Festkörperfederelement 4 ist mehrteilig ausgeführt, wobei die einzelnen Segmente 4a, 4b nicht fluchtend angeordnet sind, sondern zumindest annähernd orthogonal zueinander. Mittels eines Verschlussstopfens 18 kann die Lage des einen Kolbens und damit der Federweg justiert werden bzw. im eingebauten Zustand die Vorspannkraft eingestellt werden.

Figur 7 zeigt eine Federungseinrichtung 1 mit einem Gehäuse mit einer Stufe oder Schulter 2.1. Das Festkörperfederelement 4 weist eine geometrisch dazu korrespondierende Stufe oder Schulter 4.3 auf, sei es durch die Anordnung in Kompression im Gehäuse, sei es als vorgegebene Geometrie. Hierdurch kann eine Funktion als Volumenübersetzer realisiert werden. Die Figuren 8A, 8B, 8C zeigen in mehreren Ansichten auch im Detail eine spezifische Anwendung einer Federungseinrichtung 1 in einer Hochdruck-Behälteranordnung im Zusammenhang mit einer Dichtlinse 20. Das Gehäuse 2 ist an das abzudichtende Maschinenelement angeschraubt. Bei dieser Art Integration können extreme Kräfte, die bei unterschiedlicher Stauchung des Behälter-Verschlussstopfens 18a auftreten können, in beherrschbare Kräfte hinsichtlich der Dicht- und Anschlusselemente 20 umgesetzt werden. Die Figur 8B zeigt im Detail den umkreisten Bereich der Figur 8A, und die Figur 8C zeigt im Detail den umkreisten Bereich der Figur 8B.

Bezugszeichenliste

1 Federungseinrichtung

2 Gehäuse

2a erste Kavität des Gehäuses

2b zweite Kavität des Gehäuses

2.1 Schulter oder Stufe

3 Kolben

4 Festkörperfederelement

4a erstes Segment des Festkorperfederelementes

4b zweites Segment des Festkorperfederelementes

4.1 Stirnseite des Festkorperfederelementes

4.2 laterale Mantelfläche des Festkorperfederelementes

4.3 Schulter oder Stufe

5 Oberfläche des Kolbens

6 Oberfläche des Gehäuses

7 Außengewinde

8 Mehrkant

9 Druckfläche

10 Befestigungseinrichtung

1 1 Außenwand

12 Boden

13 Innenwand

14 Deckplatte

15 Durchgangsloch

16 Schraube

17 Stirnseite des Gehäuses

18, 18a Verschlussstopfen bzw. Behälter-Verschlussstopfen

20 Dichtlinse

Längsachse

Bewegungsrichtung des Kolbens

Kraftkomponente

Kraftkomponente