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Die
Erfindung betrifft ein Federelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 und die Verwendung eines solchen Federelements.
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Federelemente
und dergleichen sind an sich bekannt. Aus der
DE 691 16 564 T2 ist z.B.
ein Haltering mit federnden Innen- und Außengliedern bekannt, wobei
der Haltering ein äußeres Paar
von Federarmen und einen inneren Satz von Federarmen aufweist. Aus
der
DE 199 28 114
C1 ist eine Sicherungsscheibe bekannt, innerhalb derer
fingerartige Federlaschen ausgebildet sind. In der
US 2004/012996 ist ein Federstahlring
beschrieben, der in seinem Innenbereich mit vier Zungen ausgebildet ist.
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Nachteilig
bei bekannten Federelementen ist vor allem, dass es bei einer thermischen
Verbindung mit einem weiteren Element zu einer Beeinträchtigung
der Federeigenschaften solcher Federelemente kommt. Eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung besteht entsprechend darin, diesem Nachteil
abzuhelfen oder ein Federelement anzugeben, das mit einem weiteren
Element thermisch verbindbar ist, ohne dass dabei dessen Federeigenschaften
in erheblichem Maße
beeinträchtigt
werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem
Federelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dazu
ist bei einem Federelement mit einem ringförmigen Basiselement, das im
Ringinneren mindestens eine, wenigstens teilweise in Umfangsrichtung
des Basiselements ausgebildete Zunge aufweist, vorgesehen, dass
ein freies Ende der Zunge zum thermischen Verbinden, insbesondere Verschweißen, mit
einem weiteren Element, z.B. einem Lager oder dergleichen, vorgesehen
ist. Durch die Verwendung der Zunge als Ansatzpunkt für die thermische
Verbindung kommt es beim Herstellen der thermischen Verbindung nur
im Bereich der Zunge zu einer Temperaturerhöhung, die zudem entlang der
Zunge nicht soweit weitergeleitet wird, dass die Federeigenschaften
des ringförmigen
Basiselements beim Verbinden verändert
werden.
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In
Unteransprüchen
verwendete Rückbeziehungen
weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches
durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht
als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen
Schutzes für
die Merkmalskombinationen der rückbezogenen
Unteransprüche
zu verstehen.
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Das
ringförmige
Basiselement zeigt besonders gute Federeigenschaften, wenn es in
einer Wellenform ausgeführt
ist.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, dass das Federelement eine Mehrzahl gleichmäßig über den
Innenumfang des Basiselements verteilte, also regelmäßig beabstandete
Zungen aufweist. Mit einer Mehrzahl solcher regelmäßig beabstandeter
Zungen ergeben sich mehrere Anknüpfungspunkte
zum Anbringen der thermischen Verbindung, wobei aufgrund der gleichmäßigen Verteilung über den
Innenumfang des Basiselements eine symmetrische Kraftverteilung
erfolgt.
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Bevorzugt
ist das Federelement derart ausgestaltet, dass sich aufgrund der
Wellenform des Basiselements in einer Seitenansicht zumindest eine untere
und eine obere Ebene ergeben und dass zumindest eine Zunge in der
unteren und eine Zunge in der oberen Ebene liegen. Beim Verbinden
des Federelements mit einem weiteren Element, z.B. einem Lager oder
dergleichen, ist eine der Ebenen, also entweder die untere oder
die obere Ebene, diesem Element zugewandt. Mit mindestens einer
Zunge in der dem jeweiligen Element zugewandten Ebene ist diese
Zunge zum thermischen Verbinden mit dem Element verwendbar, ohne
dass dazu eine Verformung der Zunge erforderlich wäre. Weiterhin
wird durch den gewählten
Anknüpfungspunkt
der Zunge an einem "Berg" oder an ein "Tal" des Federelements
mit Vorteil eine mechanische Spannungsfreiheit erzielt, da solche
Anknüpfungspunkte
bei Einbau und Betrieb des Lagers in sich statisch unbewegt bleiben. Dabei
ermöglicht
die spannungsfreie Anbindung mit Vorteil einen Funktionserhalt auch
bei dynamischer Belastung.
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Eine
symmetrische Kraftverteilung und eine gleichmäßige Krafteinleitung ergeben
sich, wenn bei einer Mehrzahl von Zungen jede Zunge radial in gleicher
Richtung orientiert ist.
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Wenn
die Wellenform und die Anzahl der Zungen so gewählt sind, dass jeweils mehr
als eine Zunge in der unteren und oberen Ebene liegen, ergibt sich
der oben skizzierte Vorteil hinsichtlich der gleichmäßigen Kraftverteilung
auch in Bezug auf das wellenförmig
ausgestaltete Basiselement.
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Wenn
die oder jede Zunge einstückig
an das Basiselement angeformt ist, kann das Federelement mit einer
oder mehreren Zungen in einem Arbeitsgang hergestellt werden, z.B.
durch Stanzen oder Schneiden, insbesondere Laser schneiden. Durch
die einstückige
Verbindung zwischen Zunge und Basiselement ergibt sich eine dauerhafte
Verbindung, die auch bei der mit der Federbelastung einhergehenden elastischen
Verformung dauerhaft belastbar ist.
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Wenn
die oder jede Zunge an ihrem freien Ende einen zumindest im Wesentlichen
in Richtung auf den Mittelpunkt des Basiselements weisenden Fortsatz
aufweist, kann dieser Fortsatz für
die thermische Verbindung mit dem weiteren Element, z.B. dem Lager,
verwendet werden. Durch die Verwendung des Fortsatzes ergibt sich
ein zusätzlicher
wirksamer Abstand zwischen der Position der Wärmeeinleitung beim Herstellen
der thermischen Verbindung und dem Basiselement.
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Hinsichtlich
der Verwendung des Federelements wird die oben genannte Aufgabe
dadurch gelöst,
dass das Federelement zum Vorspannen eines Lagers oder dergleichen
mit diesem verbunden ist, indem eine thermische Verbindung zwischen
einer Oberfläche
des Lagers und einem freien Ende der Zunge bewirkt wird. Bei Verwendung
eines Federelementes, bei dem das Basiselement in einer Wellenform
ausgeführt
ist und die Wellenform und die Anzahl der Zungen so gewählt sind,
dass jeweils mehr als eine Zunge in einer sich dabei ergebenden
unteren oder oberen Ebene liegen, ist hinsichtlich der Verwendung
vorgesehen, dass das Federelement zum Vorspannen eines Lagers mit
diesem verbunden ist, indem eine thermische Verbindung zwischen
einer Oberfläche
des Lagers und einem freien Ende jeder in einer der Oberfläche des
Lagers zugewandten Ebene des Federelements befindlichen Zunge bewirkt
wird. Zum Herstellen der thermischen Verbindung kommt bevorzugt
eine Schweißverbindung
wegen ihrer Dauerhaftigkeit in Betracht. Daneben sind solche Schweißverbindungen
vergleichsweise einfach herzustellen, weil im Gegensatz etwa zum
Löten oder
Kleben keine weiteren Materialien benötigt werden, die aufwendig
zwischen Lager und Federelement aufzubringen wären.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der Zeichnung näher
erläutert. Einander
entsprechende Gegenstände
oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Das
Ausführungsbeispiel
ist nicht als Einschränkung
der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden
Offenbarung zahlreiche Abänderungen
und Modifikationen möglich, insbesondere
solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien,
die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in
Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen
sowie den Ansprüchen beschriebenen
und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder
Verfahrensschritten für
den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar
sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand
oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen.
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Darin
zeigen:
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1 das
Federelement in einer Draufsicht,
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2 das
Federelement in einer perspektivischen Ansicht,
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3 das
Federelement in einer Seitenansicht und
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4 ein
Beispiel zur Verwendung des Federelements zum Vorspannen eines Lagers.
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1 zeigt
in einer Draufsicht ein Federelement 10 mit einem ringförmigen Basiselement 12, das
im Ringinneren 14 eine Mehrzahl von wenigstens teilweise
in Umfangsrichtung des Basiselements 12 ausgebildeten Zungen 16 aufweist.
Ein freies Ende 18 einer Zunge 16 oder einzelner
Zungen 16 ist dabei zum thermischen Verbinden, insbesondere
Verschweißen,
mit einem weiteren Element vorgesehen. Bei der in 1 dargestellten
Ausführungsform
des Federelements 10 ist jede Zunge 16 radial
in gleicher Richtung orientiert. Zudem sind die Zungen 16 gleichmäßig über den
Innenumfang des Basiselements 12 verteilt. Die Zungen 16 sind
also regelmäßig beabstandet.
Jede Zunge 16 weist an ihrem freien Ende 18 einen
zumindest im Wesentlichen in Richtung auf das Ringinnere 14,
also den Mittelpunkt des Basiselements 12, weisenden Fortsatz 20 auf. Der
Fortsatz 20 ist, insbesondere wenn als thermische Verbindung
eine Schweißverbindung
vorgesehen ist, der Bereich, in dem die Schweißverbindung hergestellt wird.
Beim Herstellen einer solchen thermischen Verbindung kommt es lokal
zu einer Temperaturerhöhung,
wobei aufgrund der Länge
der Zungen 16 die dabei erzeugte Wärme nicht bis in das Basiselement 12 gelangt,
so dass Federeigenschaften des Basiselements 12 erhalten
bleiben. Bei einem am Ende der Zungen 16 angeformten Fortsatz 20 erhöht sich
der wirksame Abstand zwischen dem oder jedem Punkt, in dem die thermische
Verbindung hergestellt wird und dem Basiselement 12 noch,
so dass der Schutz des Basiselements 12 vor Überhitzung und
damit Verlust der Federeigenschaften nochmals verbessert ist.
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In 2 ist
das Federelement 10 in schematisch vereinfachter Darstellung
in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Dabei ist ersichtlich,
dass das Basiselement 12 in einer Wellenform ausgeführt ist. In
dieser Ausführung
ergeben sich besonders günstige
Federeigenschaften für
das Basiselement 12.
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3 zeigt
das Federelement aus 1 oder 2 in einer
seitlichen Ansicht. In der Seitenansicht ist besonders gut erkennbar,
dass das Basiselement 12 in einer Wellenform ausgeführt ist. Ebenfalls
besonders gut in der Seitenansicht erkennbar ist, dass sich aufgrund
der Wellenform des Basiselements 12 für das Federelement eine untere
und eine obere Ebene 22, 24 ergeben, wobei zumindest eine
Zunge 16 in der unteren Ebene 22 und zumindest
eine weitere Zunge 16 in der oberen Ebene 24 liegen.
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4 zeigt
als Beispiel für
eine Verwendung des Federelements 10 als Element, mit dem
das Federelement 10 verbindbar ist, ein Lager 26,
wie es z.B. bei kleineren Elektromotoren oder dergleichen verwendet
wird. Durch Vorspannen des Lagers 26 wird dabei das Laufgeräusch verringert.
Die Vorspannung wird durch Einfügen
z.B. eines Federelements 10 der in 1–3 dargestellten
Art erreicht. Das Federelement 10 wirkt auf den Außenring
eines der beiden Lager 26, der dazu in axialer Richtung
verschiebbar ist. Für
eine dauerhafte Verbindung zwischen Lager 26 und Federelement 10 ist
vorgesehen, dass eine thermische Verbindung zwischen beiden besteht,
die insbesondere durch Verschweißen herstellbar ist. Das Verschweißen oder
das Herstellen jeder anderen geeigneten thermischen Verbindung erfolgt
dabei im Bereich der Fortsätze 20 der
Zungen 16, die sich in der dem Lager 26 zugewandten
Ebene 22, 24 des Federelements 10 befinden.
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Damit
lässt sich
die Erfindung kurz wie folgt darstellen: Es wird ein Federelement 10 mit
einem ringförmigen
Basiselement 12, das im Ringinneren 14 mindestens
eine, wenigstens teilweise in Umfangsrichtung des Basiselements 12 ausgebildete Zunge 16 aufweist,
angegeben, bei dem ein freies Ende 18 der Zunge 16 zum
thermischen Verbinden, insbesondere Verschweißen mit einem weiteren Element,
z.B. einem Lager 26, vorgesehen ist, sowie eine Verwendung
eines solchen Federelements 10, bei der das Federelement 10 zum
Vorspannen eines Lagers 26 mit diesem verbunden ist, indem
eine thermische Verbindung zwischen einer Oberfläche des Lagers 26 und
einem freien Ende 18 zumindest einer Zunge 16 besteht
oder bewirkt wird.
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- 10
- Federelement
- 12
- Basiselement
- 14
- Ringinneres
- 16
- Zunge
- 18
- freies
Ende (einer Zunge)
- 20
- Fortsatz
- 22
- untere
Ebene
- 24
- obere
Ebene
- 26
- Lager