Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Torsionsfe- dervorrichtung sowie ein Lager und einen Schwingungsdämpfer mit einer Torsionsfedervorrichtung.

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik ist ein Gummifederelement bekannt, welches ein Aussengehäuse (z.B. ein Stahlgussteil oder ein Stahlformrohr) und ein hierin eingesetztes Innengehäuse ent hält. In den Zwischenräumen zwischen dem Aussengehäuse und dem winkelversetzt dazu angeordneten Innengehäuse sind je weils elastische Gummistränge angeordnet. Die elastischen Gummistränge lagern das Innengehäuse mittig im Aussenge- häuse. Bei einem Verdrehen der Gehäuse relativ zueinander ausgehend von einer Ruhelage (Verdrehen um einen Auslen kungswinkel) wird eine Rückstellkraft aufgebaut.

Beispielsweise in der DE 936835 C ist ein torsionselasti sches Federungselement beschrieben, welches aus einem aus- senseitig polygonalen Innenteil, der konzentrisch in einem innenseitig polygonalen Aussenteil von gleicher Kantenzahl liegt, besteht. Innenteil und Aussenteil werden durch Zwi schenlagerung der entsprechenden Anzahl elastischer Walzen gehalten . In der DE 202009 010 675 Ul ist ein Gummifedersystem be schrieben, welches ein Aussengehäuse, ein um 45° versetztes Vierkantprofil sowie vier schwingungsdämpfende Gummikörper umfasst .

Es sind ferner Schwingungsdämpfer, d.h. elastische Lager zur Schwingungsdämpfung bekannt, welche Torsionsfedern der be schriebenen Art umfassen.

Vorrichtungen der im Stand der Technik beschriebenen Art werden auch als "Neidhart-Federn", "Neidhart-Federelemente", "Neidhart-Federvorrichtungen" o.ä. bezeichnet.

Vorrichtungen der im Stand der Technik beschriebenen Art können zum Federn, Dämpfen und Lagern verwendet werden.

Die Federeigenschaften der im Stand der Technik beschriebe nen Gummifederelemente werden durch die Gummikörper reali siert, welche die Schwingungen aufnehmen und gleichzeitig die Befestigung und Lagerung des Innengehäuses gewährleis ten.

Die Rückstellkraft als Funktion der Auslenkung in Form einer Drehung wird durch die Rückstellkraft-Auslenkungs-Kurve ab gebildet. Diese Kurve kann auch als "Kraft-Auslenkungs- Kurve" oder "charakteristische Kurve" oder "Federkennlinie" der Torsionsfedervorrichtung bezeichnet werden. Sie ent spricht dem Prinzip nach der Kraft-Weg-Kennlinie einer Spi ralfeder, bei der die Auslenkung linear ist.

Nachteilig an den herkömmlichen Gummifederelementen ist, dass die Rückstellkraft-Auslenkungs-Kurve für kleine Auslen kungen relativ flach, jedoch ab einer bestimmten Auslenkung relativ steil verläuft. Der Übergang vom flachen in den steilen Bereich ist dabei typischerweise abrupt, d.h. die Rückstellkraft-Auslenkungs-Kurve weist beim Übergang einen Knick auf. Mitunter verläuft die Rückstellkraft-Auslenkungs- Kurve dann so steil, dass der weiteren Drehbewegung abrupt ein sehr grosser Widerstand entgegensteht und sie damit ge- wissermassen gegen einen harten Anschlag stösst. Bei weite rer Belastung können die Gummikörper überdehnt und dadurch beschädigt werden. Durch den steilen Verlauf bei grösseren Auslenkungen ist der Einsatzbereich der herkömmlichen Gummifederelemente be schränkt, sodass diese für Anwendungen, bei denen grössere Auslenkungen auftreten, nicht als Torsionsfederelemente ein gesetzt werden können.

Nachteilig an den herkömmlichen Gummifederelementen ist fer ner, dass die mögliche Auslenkung auf Rotationswinkel von typischerweise 30° ausgehend von der Ruhelage beschränkt ist. Nachteilig an den herkömmlichen Gummifederelementen ist ferner, dass ihre Form typischerweise von der Form der für deren Gehäuse zu verwendenden Vierkantprofile beschränkt ist. Nachteilig an den herkömmlichen Gummifederelementen ist ferner ihr typischerweise hohes Gewicht. Ferner lassen sich herkömmliche Gummifederelemente schwer miniaturisieren. Da sie neben dem Gehäuse typischerweise viele weitere Teile um fassen, ist ausserdem ihre Herstellung relativ kompliziert, da die Teile zusammengebaut werden müssen. Darüber hinaus sind herkömmliche Gummifederelemente - insbesondere aufgrund des Aufbaus aus vielen Einzelteilen - im Bereich der Lebens mittelherstellung typischerweise nicht einsetzbar.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe be steht darin, einen oder mehrere der genannten Nachteile zu vermeiden sowie eine verbesserte Torsionsfedervorrichtung, ein verbessertes Lager und einen verbesserten Schwingungs dämpfer bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Torsionsfedervorrich tung gemäss Patentanspruch 1 oder eine Torsionsfedervorrich tung gemäss Patentanspruch 2, das Lager gemäss Patentan spruch 19 und den Schwingungsdämpfer gemäss Patentanspruch 20. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprü- chen angegeben. Die in den Unteransprüchen zu der Torsions federvorrichtung genannten Merkmale und die auf Torsionsfe dervorrichtung bezogenen, weiter unten in der Beschreibung angeführten Merkmale können auch als Weiterbildung des er- findungsgemässen Lagers und des erfindungsgemässen Schwin gungsdämpfers verstanden werden und umgekehrt.

Die erfindungsgemässe Torsionsfedervorrichtung gemäss einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Aussengehäuse, ein im Aussengehäuse angeordnetes Innengehäuse und ein elasti sches Element, welches das Innengehäuse relativ zum Aussen gehäuse so lagert, dass bei einer Auslenkung durch ein Ver drehen des Aussengehäuses und des Innengehäuses relativ zu einander eine Rückstellkraft zwischen dem Aussengehäuse und dem Innengehäuse aufgebaut wird, wobei die Rückstellkraft-Auslenkungs-Kurve durch eine Wahl von Form und/oder Material des Aussengehäuses, des Innengehäuses und des elastischen Elements einstellbar ist und/oder wobei die Hysterese durch eine Wahl von Form und/oder Material des Aussengehäuses, des Innengehäuses und des elastischen Ele ments einstellbar ist.

Unter einer Torsionsfedervorrichtung wird eine Vorrichtung verstanden, in der eine Rückstellkraft durch eine Auslenkung aus einer Ruhelage in Form einer Drehung aufgebaut wird. Die Rückstellkraft als Funktion der Auslenkung entspricht der Rückstellkraft-Auslenkungs-Kurve .

Unter "Hysterese" wird die Hysterese des elastischen Verhal tens der Torsionsfedervorrichtung, d.h. die Hysterese der Rückstellkraft-Auslenkungs-Kurve verstanden. Erfindungsgemäss kann demnach das elastische Verhalten (Rückstellkraft-Auslenkungs-Relation und/oder Hysterese) eingestellt bzw. angepasst werden, beispielsweise so, dass die Rückstellkraft-Auslenkungs-Kurve flach oder steil bzw. symmetrisch (insbesondere linear) oder asymmetrisch (bei spielsweise linear bei Auslenkungen in die eine Drehrichtung und progressiv bei Auslenkungen in die andere Drehrichtung) ist, oder so, dass sich eine starke oder schwache Dämpfungs wirkung ergibt. Eine grosse Dämpfungswirkung ist beispiels weise in Anwendungen zum Prallschutz, bei denen hohe Pralle nergien auftreten, erwünscht. Erfindungsgemäss kann das elastische Verhalten an die Anforderungen der jeweiligen An wendung angepasst werden.

Insbesondere kann erfindungsgemäss beispielsweise verhindert werden, dass bei starken Auslenkungen (Drehbewegungen bei denen grosse Drehwinkel zurückgelegt werden) eine zu hohe Rückstellkraft aufgebaut wird und eine Federung oder Dämp fung bei grossen Auslenkungen nicht mehr zufriedenstellend möglich ist. Die erfindungsgemässe Torsionsfedervorrichtung ist somit für Anwendungen geeignet, bei denen starke Auslen kungen auftreten, da das zu federnde oder zu dämpfende Ob jekt (beispielsweise eine vibrierende Maschine oder eine vibrierende Aufhängung) auch im Falle starker Auslenkungen (Vibrationen mit grosser Amplitude) zuverlässig und effektiv gefedert bzw. gedämpft wird. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise auch starke Stösse zuverlässig dämpfen. Fer ner kann beispielsweise verhindert werden, dass die elasti schen Elemente der Torsionsfedervorrichtung aufgrund zu ho her Rückstellkräfte überdehnt und dadurch beschädigt werden. Durch eine zuverlässige und effektive Federung oder Dämpfung im Falle starker Auslenkungen (Vibrationen) können auch Be schädigungen des gefederten bzw. gedämpften Objekts vermin dert werden. Ausserdem werden Gegenstände und Personen, die sich im Bereich dieses Objekts aufhalten, vor harten Rüttel- oder Stossbewegungen geschützt.

Die erfindungsgemässe Torsionsfedervorrichtung gemäss einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst ein Aussengehäuse, ein im Aussengehäuse angeordnetes Innengehäuse und ein elasti sches Element, welches das Innengehäuse relativ zum Aussen gehäuse so lagert, dass bei einer Auslenkung durch ein Ver drehen des Aussengehäuses und des Innengehäuses relativ zu einander eine Rückstellkraft zwischen dem Aussengehäuse und dem Innengehäuse aufgebaut wird, wobei das elastische Ele ment einstückig gebildet ist.

Dadurch kann es beispielsweise möglich sein, dass das elas tische Verhalten der Torsionsfedervorrichtung angepasst wer den kann. Ferner kann sich dadurch beispielsweise die Her stellung der Torsionsfedervorrichtung vereinfachen lassen. Darüber hinaus kann dadurch beispielsweise eine Miniaturi sierung der Torsionsfedervorrichtung möglich sein.

Bevorzugt besteht das Aussengehäuse zumindest teilweise aus mindestens einem Kunststoffmaterial, wobei das Kunststoffma terial mehr bevorzugt mindestens einen Copolyester umfasst, wobei der Copolyester noch mehr bevorzugt ein thermoplasti scher Copolyester ist, wobei der Copolyester am meisten be vorzugt ein niedrigschmelzender thermoplastischer Copolyes ter ist. Besonders bevorzugt besteht das Aussengehäuse aus Tritan® 1501 und/oder PA12-GF50 und/oder PTB-GF 50.

Bevorzugt besteht das Innengehäuse zumindest teilweise aus mindestens einem Kunststoffmaterial, wobei das Kunststoffma terial mehr bevorzugt mindestens einen Copolyester umfasst, wobei der Copolyester noch mehr bevorzugt ein thermoplasti scher Copolyester ist, wobei der Copolyester am meisten be vorzugt ein niedrigschmelzender thermoplastischer Copolyes ter ist. Besonders bevorzugt besteht das Innengehäuse aus Tritan® 1501 und/oder PA12-GF50 und/oder PTB-GF 50. Aussengehäuse und Innengehäuse können das gleiche Material oder verschiedene Materialien umfassen.

Bevorzugt umfasst das elastische Element ein elastisches Ma terial, mehr bevorzugt ein Elastomer, wobei es sich bei dem Elastomer noch mehr bevorzugt um ein strahlenvernetzbares Elastomer, insbesondere um TPE-E, handelt.

Durch eine entsprechende Wahl der Materialien für das Aus sengehäuse, das Innengehäuse und/oder das elastische Element kann beispielsweise die Anpassung des elastischen Verhaltens der Torsionsfedervorrichtung in bevorzugter Weise erreicht werden. Beispielsweise können insbesondere niedrigschmel zende Thermoplaste eine gute Schwingungsanbindung mit dem elastischen Element haben. Ferner können beispielsweise Ma terialien verwendet werden, die sich aufgrund ihrer Beschaf fenheit für den jeweiligen Anwendungsbereich eignen, bei spielsweise solche Materialien, die den speziellen Material anforderungen der Lebensmittelindustrie hinsichtlich Ungif tigkeit, Hygiene, Reinigungsmöglichkeit etc. genügen. Ferner können beispielsweise Materialien verwendet werden, die eine Miniaturisierung der Torsionsfedervorrichtung zulassen und/oder eine leichte Torsionsfedervorrichtung ergeben.

Bevorzugt werden die Materialien so gewählt, dass sich das elastische Element gut mit dem Innengehäuse und/oder dem Aussengehäuse verschmelzen lässt, damit eine gute Haftung entsteht. Dafür ist es vorteilhaft, wenn für das Innenge häuse und das Aussengehäuse niedrigschmelzende Materialien verwendet werden. Ferner ist bevorzugt, dass das Material des elastischen Elements strahlenvernetzbar sein; dadurch kann beispielsweise dessen Verhalten dem Verhalten von Kaut schuk angenähert werden. TPE ist als Material für das elas tische Element aufgrund seiner Verschmelzbarkeit, insbeson dere wenn niedrigschmelzende Kunststoffmaterialien für das Aussengehäuse und das Innnengehäuse verwendet werden, beson ders bevorzugt.

Bevorzugt kleidet ein erster Bereich des elastischen Ele ments das Aussengehäuse an dessen Innenflächen zumindest teilweise aus, während ein zweiter Bereich des elastischen Elements das Innengehäuse an dessen Aussenflächen zumindest teilweise ummantelt und wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich des elastischen Materials ein dritter Be reich des elastischen Materials in Form von Stegen angeord net ist. Weiter bevorzugt sind die Stege als durchgängige Stränge gebildet und/oder schraubenförmig angeordnet. Weiter bevorzugt erstrecken sich die Stege vom Bereich der Innen kanten des Aussengehäuses zum Bereich der Aussenflächen des Innengehäuses .

Bevorzugt ist das elastische Element mit dem Aussengehäuse und dem Innengehäuse verschmolzen, wobei optional zur Haft unterstützung Hinterschnitte am Aussengehäuse und/oder am Innengehäuse vorgesehen sind. Dadurch kann beispielsweise die Torsionsfedervorrichtung auf einfache Art und Weise her gestellt werden.

Bevorzugt handelt es sich bei dem Aussengehäuse um ein hoh les Mehrkantprofil mit offenen Enden, wobei das Mehrkantpro fil mehr bevorzugt einen polygonalen, n-eckigen Querschnitt aufweist, wobei n mehr bevorzugt aus der aus 3, 4 und 6 be stehenden Gruppe ausgewählt ist, wobei n am meisten bevor zugt 4 ist.

Bevorzugt es sich bei dem Innengehäuse um ein im Inneren des Aussengehäuses angeordnetes Mehrkantprofil, wobei das Mehr kantprofil mehr bevorzugt einen polygonalen, n-eckigen Quer schnitt aufweist, wobei n noch mehr bevorzugt aus der aus 3, 4 und 6 bestehenden Gruppe ausgewählt ist, wobei n am meis ten bevorzugt 4 ist. n kann für das Aussengehäuse und das Innengehäuse denselben Wert aufweist, und das Aussengehäuse und das Innengehäuse können insbesondere um 180°/n bezüglich einer gemeinsamen Längsachse gegeneinander winkelversetzt sein.

Durch eine entsprechende Wahl der Geometrie des Aussengehäu- ses, des Innengehäuses und/oder des elastischen Elements kann beispielsweise die Anpassung des elastischen Verhaltens der Torsionsfedervorrichtung in bevorzugter Weise erreicht werden.

Bevorzugt weist das Innengehäuse mindestens eine Durchgangs bohrung und/oder ein Durchgangsloch und/oder Sacklöcher zur Verbindung des Innengehäuses mit einem nicht zur Torsionsfe dervorrichtung gehörenden Bauteil auf. Dadurch kann bei spielsweise auf einfache Art und Weise eine Verbindung zwi schen diesem Bauteil und dem Innengehäuse erreicht werden.

Bevorzugt die Torsionsfedervorrichtung mittels eines Spritz gussverfahrens hergestellt. Dadurch kann beispielsweise ver mieden werden, dass die Komponenten einzeln hergestellt und anschliessend in einem zusätzlichen Schritt zusammengesetzt werden müssen.

Das erfindungsgemässe Lager umfasst mindestens eine erfin- dungsgemässe Torsionsfedervorrichtung.

Der erfindungsgemässe Schwingungsdämpfer umfasst mindestens eine erfindungsgemässe Torsionsfedervorrichtung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Einzelheiten und Zweckmässigkeiten der Erfindung so wie insbesondere beispielhafte Ausführungsformen der erfin- dungsgemässen Torsionsfedervorrichtung, des erfindungsgemäs- sen Lagers und des erfindungsgemässen Schwingungsdämpfers werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die einzelnen Merkmale der Ausfüh rungsformen können, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombiniert werden.

Fig. 1 zeigt eine schematische Schrägansicht einer Tor sionsfedervorrichtung gemäss einer ersten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine schematische Seitenansicht der Torsi onsfedervorrichtung gemäss der ersten Ausfüh rungsform. Fig. 3 zeigt eine Spannungsverteilung (FEM-Simulation) eines elastischen Elements der Torsionsfedervor richtung gemäss der ersten Ausführungsform.

Fig. 4 zeigt eine schematische Schrägansicht der Torsi onsfedervorrichtung gemäss einer zweiten Ausfüh rungsform.

Fig. 5 zeigt eine schematische Schrägansicht der Torsi onsfedervorrichtung gemäss einer dritten Ausfüh rungsform.

Fig. 6 zeigt eine schematische Schrägansicht der Torsi onsfedervorrichtung gemäss einer vierten Ausfüh rungsform.

Fig. 7 zeigt eine schematische Schrägansicht der Torsi onsfedervorrichtung gemäss einer fünften Ausfüh rungsform. Fig. 8 zeigt eine schematische Schrägansicht der Torsi onsfedervorrichtung gemäss einer sechsten Ausfüh rungsform. Fig. 9 zeigt eine schematische Schrägansicht der Torsi- onsfedervorrichtung gemäss einer siebenten Aus führungsform.

Fig. 10 zeigt eine schematische Seitenansicht eines La gers gemäss einer achten Ausführungsform.

Fig. 11 zeigt eine schematische Seitenansicht eines

Schwingungsdämpfers gemäss einer neunten Ausfüh rungsform.

Fig. 12 zeigt eine schematische Seitenansicht eines

Schwingungsdämpfers gemäss einer zehnten Ausfüh rungsform.

Beschreibung von Ausführungsformen

In Fig. 1 ist eine Schrägansicht einer Torsionsfedervorrich tung 1 gemäss einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Fig. 2 zeigt die Torsionsfedervor richtung 1 gemäss der ersten Ausführungsform von der Seite.

Die Torsionsfedervorrichtung 1 umfasst ein Aussengehäuse 2. Bevorzugt besteht das Aussengehäuse 2 aus einem Kunststoff- material, bevorzugt aus einem hochbelastbaren Kunststoffma terial, insbesondere einem Material auf der Basis von Copo- lyestern. Gemäss einer konkreten Ausführungsform der Erfin dung besteht das Aussengehäuse 2 zumindest im Wesentlichen aus dem thermoplastischen Copolyester mit dem Handelsnamen Tritan® 1501. In alternativen Ausführungsformen besteht das Aussengehäuse 2 zumindest im Wesentlichen aus einem niedrig schmelzenden Thermoplasten, beispielsweise aus PA12-GF50 o- der PTB-GF 50. In einer alternativen Ausführungsform besteht das Aussenge- häuse 2 beispielsweise aus einem metallischen Material. Bei spielsweise kann das Aussengehäuse als Stahlgussbauteil aus geführt sein. Darüber hinaus ist es möglich, dass das Aus sengehäuse 2 aus einer Kombination aus einem oder mehreren Kunststoffen und/oder einem oder mehreren Metallen oder aus einer anderen Materialkombination besteht.

Das Aussengehäuse 2 kann an seiner Aussenseite beispiels weise durch eine Lackierung oder eine Beschichtung mit einer bestimmten Farbe versehen werden. Bevorzugt kann jedoch ein Kunststoffmaterial mit einer bestimmten Farbe für das Aus sengehäuse verwendet werden, um diesem diese Farbe zu ver leihen.

Gemäss der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei dem Aussengehäuse 2 um ein entlang seiner Längserstreckung L (Längsrichtung) hohles Vierkantprofil mit offenen Enden 21, 22. Die Kanten 25, 26, 25, 26 parallel zur Längserstreckung L (nachfolgend "Längskanten") sind optional an der Innen seite (Innenkante) und/oder an der Aussenseite (Aussenkante) abgerundet. In alternativen Ausführungsformen kann das Aus sengehäuse 2 beispielsweise auch als Hohlkörper mit drei Kanten, mit mehr als vier Kanten, mit kreisrundem, ovalem o- der anders geformten Querschnitt ausgeführt sein, wobei et waige Kanten an der Innenseite und/oder an der Aussenseite abgerundet sein können.

In bevorzugten Ausführungsformen weisen die Längskanten des Aussengehäuses 2 eine Länge von 1 mm bis 500 mm und die Kan ten quer dazu eine Länge von 1 mm bis 100 mm auf.

Die Torsionsfedervorrichtung 1 umfasst ferner ein Innenge häuse 3. Bevorzugt besteht das Innengehäuse 3 aus einem Kunststoffmaterial, bevorzugt aus einem hochbelastbaren Kunststoffmaterial, insbesondere einem Material auf der Ba sis von Copolyestern. Gemäss einer konkreten Ausführungsform der Erfindung besteht das Innengehäuse 3 zumindest im We sentlichen aus dem thermoplastischen Copolyester mit dem Handelsnamen Tritan® 1501. In alternativen Ausführungsformen besteht das Innengehäuse 3 zumindest im Wesentlichen aus ei nem niedrigschmelzenden Thermoplasten, beispielsweise aus PA12-GF50 oder PTB-GF 50. Das Aussengehäuse 2 und das Innen gehäuse 3 können aus demselben Material oder aus verschiede nen Materialien bestehen. Für das Innengehäuse 3 kann ein vom Kunststoffmaterial des Aussengehäuses 2 verschiedenes Kunststoffmaterial verwendet werden. In einer alternativen Ausführungsform besteht das Innengehäuse 3 beispielsweise aus einem metallischen Material. Darüber hinaus ist es mög lich, dass das Aussengehäuse 2 aus einer Kombination aus ei nem oder mehreren Kunststoffen und/oder einem oder mehreren Metallen oder aus einer anderen Materialkombination besteht. Wenn beispielsweise das Aussengehäuse 2 im Wesentlichen aus einem metallischen Werkstoff aufgebaut ist, ist es vorteil haft, das elastische Element (siehe unten) hinterschnitten am Aussengehäuse 2 zu verankern.

Gemäss der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei dem Innengehäuse 3 um ein Vierkantprofil, die Kanten sind optional abgerundet. In alternativen Ausführungsformen kann das Innengehäuse 2 beispielsweise auch drei Kanten oder mehr als vier Kanten aufweisen oder mit kreisrundem, ovalem oder anders geformten Querschnitt ausgeführt sein, wobei etwaige Kanten abgerundet sein können.

Das Innengehäuse 3 ist im Aussengehäuse 2 angeordnet. Dabei ragen die Enden des Innengehäuses 3 bevorzugt aus dem Aus sengehäuse 2 heraus, wie in Fig. 2 dargestellt, wodurch bei spielsweise die Befestigung von nicht zur Torsionsfedervor richtung 1 gehörenden Bauteilen (beispielsweise Bauteilen einer zu federnden oder zu dämpfenden Maschine) vereinfacht wird.

Gemäss der vorliegenden Ausführungsform weist das Innenge häuse 3 eine runde Durchgangsbohrung 33 auf, welche sich pa rallel zu den in Längsrichtung L verlaufenden Kanten des In nengehäuses 3 (nachfolgend "Längskanten") durch das Innenge häuse 3 erstreckt. Die Durchgangsbohrung 33 dient der Ver bindung des Innengehäuses 3 mit einer Welle, einer Stange o- der mit Bolzen (keine Bestandteile der Torsionsfedervorrich tung 1; in den Figuren nicht dargestellt), wobei die Welle oder Stange durch die Durchgangsbohrung 33 hindurch geführt wird bzw. die Bolzen in die Durchgangsbohrung 33 eingeführt werden. In alternativen Ausführungsformen kann statt einer Durchgangsbohrung 33 auf jeder der beiden Stirnseiten des Innengehäuses 3 beispielsweise eine Sackbohrung vorgesehen sein. Optional ist es möglich, dass die Durchgangsbohrung 33 zumindest in ihren Öffnungsbereichen mit einem Innengewinde oder einer anderen Befestigungsstruktur versehen ist. Auch die genannten Sackbohrungen können zu diesem Zweck jeweils mit einem Gewinde oder einer anderen Befestigungsstruktur versehen sein. In alternativen Ausführungsformen sind statt einer runden Durchgangsbohrung 33 oder runden Sackbohrungen anders geformte Löcher (Durchgangslöcher oder Sacklöcher), beispielsweise Löcher mit polygonalem Querschnitt vorgese hen. Die Löcher dienen dabei ebenfalls der Verbindung des Innengehäuses 3 mit einem nicht zur Torsionsfedervorrichtung

1 gehörenden Bauteil wie beispielsweise einem Bauteil einer Maschine .

Gemäss vorliegender Ausführungsform weisen das Aussengehäuse

2 und das Innengehäuse 3 einander entsprechende Quer schnittsformen auf, da es sich jeweils um Vierkantprofile handelt. In alternativen Ausführungsformen können Aussenge häuse 2 und Innengehäuse 3 verschiedene Formen aufweisen, beispielsweise kann ein Vierkant-Innengehäuse in ein rundes Aussengehäuse eingesetzt sein.

Gemäss vorliegender Ausführungsform ist das Innengehäuse 3 so im Aussengehäuse 2 angeordnet, dass in der Fig. 1 darge stellten Ruhelage (Auslenkung = 0 und damit Rückstellkraft = 0) die Längskanten des Innengehäuses 3 den Mittellinien zwi schen den Längskanten des Aussengehäuses 2 gegenüberliegen. Das heisst wenn das Aussengehäuse 2 und das Innengehäuse 3 polygonale Profile mit n-eckigem Querschnitt sind, sind das Innengehäuse 3 und das Aussengehäuse 2 um 180°/n gegeneinan der winkelversetzt. Gemäss vorliegender Ausführungsform sind Innengehäuse 3 und Aussengehäuse 2 demnach um 45° gegenei nander winkelversetzt.

Die Torsionsfedervorrichtung 1 umfasst ferner ein elasti sches Element 4. Das elastische Element 4 lagert das Innen gehäuse 3 vorzugsweise mittig im Aussengehäuse 2. Bei einem Verdrehen des Innengehäuses 2 und des Aussengehäuses 3 rela tiv zueinander ausgehend von einer Ruhelage, d.h. bei einem Verdrehen um einen Auslenkungswinkel, wird eine Rückstell kraft aufgebaut. In alternativen Ausführungsformen ist das elastische Element exzentrisch im Aussengehäuse 2 gelagert; auch in diesen Ausführungsformen wird beim Verdrehen des In nengehäuses 2 und des Aussengehäuses 3 relativ zueinander ausgehend von einer Ruhelage eine Rückstellkraft aufgebaut.

Das elastische Element 4 kleidet das Aussengehäuse 2 an den parallel zur Längsstreckung L liegenden Innenflächen zumin dest teilweise aus und ummantelt das Innengehäuse 3 an den parallel zur Längsstreckung L liegenden Aussenflächen zumin dest teilweise. Zwischen dem Bereich des elastischen Materi als 4, das das Aussengehäuse 2 auskleidet, und dem Bereich des elastischen Materials 4, das das Innengehäuse 3 umman telt, ist das elastische Material 4 in Form von Stegen 41, 42, 43, 44 angeordnet. Die Stege 41, 42, 43, 44 können sich über die gesamte Länge des Aussengehäuses 2 in Richtung L o- der nur über einen Teil dieser Länge erstrecken. Die Stege 41, 42, 43, 44 können als in Richtung L verlaufende durch gängige Stränge gebildet sein oder Unterbrechungen aufwei sen. Gemäss vorliegender Ausführungsform verbinden die Stege 41, 42, 43, 44 den Bereich der Innenkanten des Aussengehäu ses 2 mit dem Bereich der Aussenflächen des Innengehäuses 3. In alternativen Ausführungsformen können die Stege 41, 42,

43, 44 beispielsweise auch den Bereich der Längskanten des Innengehäuses 3 mit dem Bereich der Innenflächen des Aussen gehäuses 2 verbinden. In alternativen Ausführungsformen der Erfindung können die Stege asymmetrisch und/oder schrauben förmig angeordnet sein. Dadurch kann beispielsweise eine asymmetrische Kennlinie erreicht werden.

Das elastische Element 4 ist bevorzugt mit dem Aussengehäuse

2 und dem Innengehäuse 3 verschmolzen, d.h. das elastische Element 4 geht mit dem Aussengehäuse 2 und dem Innengehäuse

3 jeweils eine Verbindung ein. Diese Verschmelzung kann bei spielsweise durch Anwendung eines Spritzgussverfahrens zur Herstellung der Torsionsfedervorrichtung 1 erreicht werden. Optional können zur Haftunterstützung Hinterschnitte für eine zusätzliche Verankerung sorgen. Es ist nicht angedacht, dass man die verschiedenen Komponenten einzeln zusammenset zen muss.

Das elastische Element 4 besteht zumindest teilweise aus ei nem elastischen Material, bevorzugt einem Elastomer, insbe sondere einem strahlenvernetzbaren Elastomer wie beispiels weise TPE-E.

Gemäss vorliegender Ausführungsform ist das elastische Ele ment 4 einstückig gebildet. Das elastische Element 4 kann gemäss alternativen Ausführungsformen auch aus verschiedenen Teilen zusammengesetzt sein, wobei verschiedene Teile aus demselben Material oder verschiedenen Materialien bestehen können, wobei eine ausreichende Haftung des elastischen Ele ments 4 an Aussengehäuse 3 und Innengehäuse 3 vorhanden ist.

Als konkretes Beispiel ist in Fig. 3 die mittels FEM- Simulation (Simulation mittels der Finite-Elemente-Methode) erhaltene Spannungsverteilung des elastischen Elements 4 ei ner Torsionsfedervorrichtung 1 gemäss der ersten Ausfüh rungsform wiedergegeben, wobei die Torsionsfedervorrichtung 1 durch Verdrehen des Aussengehäuses 2 und des Innengehäuses 3 relativ zueinander ausgelenkt ist. In der Spannungsvertei lung in Fig. 3 liegen in den hellen Bereichen hohe Span nungswerte und in den dunklen Bereichen geringe Spannungs werte vor.

In Fig. 4 ist eine Torsionsfedervorrichtung 101 gemäss einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in Schrägansicht dar gestellt. Elemente der vorliegenden Ausführungsform, die denjenigen der ersten Ausführungsform entsprechen, werden mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die Torsionsfedervorrichtung 101 gemäss der zweiten Ausfüh rungsform unterscheidet sich von der Torsionsfedervorrich tung 1 der ersten Ausführungsform dahingehend, dass gemäss der zweiten Ausführungsform ein Durchgangsloch 311 oder Sacklöcher 331 mit rechteckigem, bevorzugt quadratischem Querschnitt in das Innengehäuse 3 eingelassen sind. Dadurch ist es beispielsweise möglich, eine rechteckige Welle auf einfache und gegen ein Verdrehen gesicherte Weise mit dem Innengehäuse 3 zu verbinden. In alternativen Ausführungsfor men sind Durchgangslöcher oder Sacklöcher mit mit einem Querschnitt mit drei Ecken oder mit mehr als drei Ecken oder mit einem anderen Querschnitt möglich. In Fig. 5 ist eine Torsionsfedervorrichtung 102 gemäss einer dritten Ausführungsform der Erfindung in Schrägansicht dar gestellt. In Fig. 6 ist eine Torsionsfedervorrichtung 103 gemäss einer vierten Ausführungsform der Erfindung in Schrägansicht dargestellt. Elemente der vorliegenden Ausfüh rungsformen, die denjenigen der obenstehend beschriebenen Ausführungsformen entsprechen, werden mit denselben Bezugs zeichen versehen.

Die Torsionsfedervorrichtungen 12, 13 gemäss der dritten und vierten Ausführungsform unterscheiden sich von den Torsions federvorrichtungen 1, 11 gemäss den obenstehend beschriebe nen Ausführungsformen dahingehend, dass gemäss der dritten und vierten Ausführungsform mehrere parallele Durchgangslö cher und/oder Sacklöcher 312 in das Innengehäuse 3 eingelas sen sind. Die in den Figuren 5 und 6 dargestellten Quer schnittsformen und Anordnungen der Durchgangslöcher und/oder Sacklöcher 332 sind dabei nur beispielhaft. So können auch zwei, drei oder mehr als fünf Durchgangslöcher und/oder Sacklöcher 332 vorgesehen sein. Die Durchgangslöcher und/o der Sacklöcher 332 können symmetrisch oder asymmetrisch an geordnet sein. Mehrere Durchgangslöcher und/oder Sacklöcher 332 machen es beispielsweise möglich, nicht zur Torsionsfe dervorrichtung 1 gehörende Bauteile (beispielsweise Bauteile einer zu federnden oder zu dämpfenden Maschine) auf einfache und gegen ein Verdrehen gesicherte Weise mit dem Innenge häuse 3 zu verbinden.

In Fig. 7 ist eine Torsionsfedervorrichtung 104 gemäss einer fünften Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Elemente der vorliegenden Ausführungsform, die denjenigen der oben stehend beschriebenen Ausführungsformen entsprechen, werden mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Torsionsfedervor richtung 104 gemäss der fünften Ausführungsform umfasst eine das Aussengehäuse 2 umgreifende Befestigungsbrücke 10, wel che durch Befestigungselemente 11 an einer Basis 12 befes tigt werden kann. Die Befestigungselemente 11 und die Basis 12 werden nicht als Bestandteile der Torsionsfedervorrich tung 104 betrachtet. Bei den Befestigungselementen 11 kann es sich beispielsweise um Schrauben oder Nieten handeln. Bei der Basis 12 kann es sich beispielsweise um einen Fussboden, einen ortsfest angebrachten Sockel, einen ortsfest ange brachten Träger oder ein Bauteil einer zu federnden oder zu dämpfenden Maschine handeln. Der Aufbau und die Funktion des Aussengehäuses 2, des Innengehäuses 3 und des elastischen Elements 4 entsprechen dem Aufbau und der Funktion gemäss einer der obenstehend beschriebenen Ausführungsformen. Ins besondere die in Fig. 7 dargestellte Konfiguration mit einem Durchgangsloch ist lediglich beispielhaft.

In Fig. 8 ist eine Torsionsfedervorrichtung 105 gemäss einer sechsten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Diese umfasst statt der Befestigungsbrücke 10 der fünften Ausfüh rungsform Befestigungsvorsprünge 13, die so am Aussengehäuse 2 angebracht sind, dass das Aussengehäuse 2 mit Befesti gungselementen 11 an der Basis 12 befestigt werden kann.

In alternativen Ausführungsformen kann die Befestigung des Aussengehäuses 2 beispielsweise durch eine Klemmfaust oder eine sonstige Klemmvorrichtung, Steckverbindungen, am Aus sengehäuse 2 vorgesehene Gewindeaugen, Flansche oder durch mit dem Aussengehäuse 2 fest verbundenen Hebelarmen an der Basis 12 befestigt werden.

Die Verbindung des Innengehäuses 3 mit einem nicht zur Tor sionsfedervorrichtung 1 gehörenden Bauteil wie beispiels weise einem Bauteil einer Maschine oder einer Basis 12 kann in den obenstehend beschriebenen Ausführungsformen bei spielsweise durch Schraubverbindungen, Steckverbindungen, Klemmverbindungen oder Flanschverbindungen erfolgen.

In Fig. 9 ist eine Torsionsfedervorrichtung 106 gemäss einer siebenten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Ele mente der vorliegenden Ausführungsform, die denjenigen der obenstehend beschriebenen Ausführungsformen entsprechen, werden mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Torsionsfe dervorrichtung 106 gemäss der fünften Ausführungsform weist ein Aussengehäuse 2 und zwei Innengehäuse 3 auf. Die Innen gehäuse 3 sind im Aussengehäuse 2 parallel zur Längsrichtung L angeordnet. Die Torsionsfedervorrichtung 106 gemäss der vorliegenden Ausführungsform umfasst ferner zwei elastische Elemente 4. Jedes der elastischen Elemente 4 lagert eines der Innengehäuse 3 im Aussengehäuse 2. Die Torsionsfedervor richtung 106 gemäss der vorliegenden Ausführungsform ent spricht somit im Vergleich zu den obenstehend beschriebenen Ausführungsformen einer doppelten Torsionsfedervorrichtung bzw. einer parallel geschalteten Torsionsfedervorrichtung. Alternativ ist es möglich, dass beide Innengehäuse 3 von ei nem einzigen entsprechend geformten elastischen Element ge lagert werden. Die Torsionsfedervorrichtung 106 gemäss der vorliegenden Ausführungsform eignet sich in vorteilhafter Weise für die Herstellung eines Schwingungsdämpfers. In al ternativen Ausführungsformen können im Aussengehäuse 2 auch mehr als zwei Innengehäuse 3 angeordnet und von einem oder mehreren elastischen Elementen 4 gelagert werden.

Die Torsionsfedervorrichtungen gemäss einer der obenstehend beschriebenen Ausführungsformen können beispielsweise ver wendet werden, um eine gefederte Lagerung bereitzustellen. Bei der gefederten Lagerung kann es sich beispielsweise um eine Pendellagerung handeln. Mit der gefederten Pendellage rung kann beispielsweise ein Motor oder eine Maschine fe dernd gelagert werden, was insbesondere bei Unwuchtmotoren und Rüttlern vorteilhaft ist. In Fig. 10 ist ein Lager 107 für ein federnd zu lagerndes Objekt 14 gemäss einer achten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das Lager umfasst eine Torsionsfedervorrichtung 1,101-105. Das Objekt 14 ist über eine Aufhängung 15 mit dem Innengehäuse 3 verbunden, wobei diese Verbindung bevorzugt starr ist. Das Aussengehäuse 2 ist mit einer ortsfesten Ba sis 12, beispielsweise einem Fussboden verbunden. Bei einer Auslenkung durch ein Verdrehen des Aussengehäuses 2 und des Innengehäuses 3 relativ zueinander wird eine Rückstellkraft aufgebaut. Es bewirkt eine federnde Lagerung des Objekts 14.

In alternativen Ausführungsformen der Erfindung kann das La ger auch in umgekehrter Weise aufgebaut sein, indem das Ob jekt 14 mit dem Aussengehäuse 2 und die Basis 12 mit dem In nengehäuse 3 verbunden werden.

In Fig. 11 ist ein Schwingungsdämpfer 108 zur schwingungsge dämpften Lagerung eines Objekts 14 gemäss einer neunten Aus führungsform der Erfindung dargestellt. Der Schwingungsdämp fer umfasst mehrere Torsionsfedervorrichtungen 1,101-105 als Schwingungsdämpfer. Die Innengehäuse 3 der Torsionsfedervor richtungen 1,101-105 sind über Aufhängungen 15 mit einem Plafond 16, einem ortsfest angeordneten Träger 16 oder Ähn lichem verbunden. Das Objekt 14 ist mit den Aussengehäusen 3 der Torsionsfedervorrichtungen 1,101-105 verbunden. Bei ei ner Auslenkung durch ein Verdrehen der Aussengehäuses 2 und der Innengehäuses 3 relativ zueinander infolge einer Schwin gung des Objekts 14 werden Rückstellkräfte aufgebaut. Diese bewirken eine Schwingungsdämpfung.

In alternativen Ausführungsformen der Erfindung kann der Schwingungsdämpfer 108 auch in umgekehrter Weise aufgebaut sein, in dem das Objekt 14 mit den Innengehäusen 3 und der Plafond 16 oder der Träger 16 mit den Aussengehäusen 2 ver bunden ist. In Fig. 12 ist ein Schwingungsdämpfer 109 zur schwingungsge dämpften Lagerung zweier Objekte 14a, 14b relativ zueinander gemäss einer zehnten Ausführungsform der Erfindung darge stellt. Die Objekte 14a, 14b sind jeweils mit dem Aussenge- häuse 2 einer Torsionsfedervorrichtung 1,101-105 verbunden. Bei einem der Objekte 14a, 14b kann es sich auch um einen Plafond, einen Fussboden, einen ortsfest angeordneten Träger oder Ähnliches handeln. Die Innengehäuse 3 der Torsionsfe dervorrichtungen 1,101-105 sind beispielsweise mit einer Platte 17 starr miteinander verbunden. Bei Auslenkungen durch ein Verdrehen der Aussengehäuse 2 und der Innengehäuse 3 relativ zueinander infolge von Schwingungen der Objekte 14a, 14b werden Rückstellkräfte aufgebaut. Diese bewirken eine Schwingungsdämpfung. Die elastischen Elemente 4 der Torsionsfedervorrichtungen 1,101-105 sind in Fig. 12 nicht dargestellt .

In alternativen Ausführungsformen der Erfindung kann ein Schwingungsdämpfer zur schwingungsgedämpften Lagerung zweier Objekte relativ zueinander auch eine Torsionsfedervorrich tung mit einem Aussengehäuse2 und mehreren Innengehäusen 3, beispielsweise eine Torsionsfedervorrichtung 106 gemäss der siebenten Ausführungsform der Erfindung, umfassen. Die schwingungsgedämpft zu lagernden Objekte sind jeweils über Aufhängungen mit einem der Innengehäuse 3 verbunden. Bei Auslenkungen durch ein Verdrehen des Aussengehäuses 2 und der Innengehäuse 3 relativ zueinander infolge von Schwingun gen der zu schwingungsgedämpft lagernden Objekte werden Rückstellkräfte aufgebaut. Diese bewirken eine Schwingungs dämpfung .

Weitere Anwendungsbeispiele für Lager und Schwingungsdämpfer unter Verwendung der erfindungsgemässen Torsionsfedervor richtung bestehen unter anderem bei Stossdämpfern, bei der Lagerung eines Mischerarms, beispielsweise eines Betonmi schers, bei der Lagerung von Druckrollen, bei Federgelenken, bei der Lagerung von Bandabstreifern, bei Pendelgelenken, bei Anschlagpuffern und Prallplatten, bei Kranaufhängungen, bei der Vibrationsisolierung, beispielsweise der Vibration sisolierung eines Schaltkastens, bei der Lagerung von Rie menspannern und Kettenspannern, bei Einzelradaufhängungen, bei Gondellagern, bei Motorwippen, bei der Lagerung und/oder Schwingungsdämpfung von Schwingförderrinnen und Führungs- schienen, bei Federelementen von Klinken, bei Tragrollenfe derungen, bei Kinderwagenfederungen, Babywippen, in der Ro botik, bei Federelementen von Greifarmen, bei der Lagerung von Gleisstopfvorrichtungen, in der Lebensmittelindustrie.

Durch die Wahl geeigneter Materialien für das Aussengehäuse 2, das Innengehäuse 3 sowie das elastische Element 4 und/o der durch die Wahl einer geeigneten Geometrie des Aussenge- häuses 2, des Innengehäuses 3 sowie des elastischen Elements 4 lassen sich die Rückstellkraft-Auslenkungs-Kurve und die Hysterese der erfindungsgemässen Torsionsfedervorrichtung, des erfindungsgemässen Lagers und des erfindungsgemässen Schwingungsdämpfers an die jeweilige Anwendung anpassen.