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Die
Erfindung betrifft einen Lastdämpfer für einen
Anker mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Anker,
die verallgemeinernd auch als Befestiger oder Befestigungselemente
bezeichnet werden können, werden zur Befestigung eines
Bauteils an einem Ankergrund verwendet. Der Ankergrund besteht beispielsweise
aus Mauerwerk, Beton, Fels oder Stein. Die verwendeten Anker sind
vielfach stangenförmig. Die Verankerung, also die Befestigung
des Ankers im Ankergrund, erfolgt üblicherweise mechanisch
oder chemisch. Eine mechanische Verankerung erfolgt durch Aufspreizen
einer Spreizhülse oder eines Spreizdübels in einem
nicht-hinterschnittenen oder einem hinterschnittenen, üblicherweise durch
Bohren hergestellten Loch. Die chemische Verankerung ist eine stoffschlüssige
Verbindung durch Einkleben oder Einmörteln eines Ankers
in einem Loch im Ankergrund.
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Das
zu befestigende Bauteil weist beispielsweise ein Durchgangsloch
auf, mit dem das Bauteil auf den aus dem Ankergrund vorstehenden
Anker aufgesetzt wird und beispielsweise mit einer Mutter, die auf
ein Ankergewinde geschraubt wird, gegen den Ankergrund gespannt
wird. Beispielsweise bei Erdbeben kann es zu einer Überlastung
des Ankers kommen, also zu einer Beanspruchung, für die
der Anker nicht ausgelegt ist. Die Überlastrichtung ist normalerweise
quer, d. h. radial zum Anker, sie kann allerdings auch in seiner
Längsrichtung, also axial auftreten.
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Aus
der Offenlegungsschrift
DE
101 34 809 A1 ist eine Unterlegscheibe als Reibkraftverstärker bekannt,
die kantige Körner aus einem harten Material wie beispielsweise
Korund oder Hartmetall aufweist, die aus der Scheibe vorstehen.
Die Lochscheibe wird zwischen dem Ankergrund und dem zu befestigenden
Bauteil auf einen im Ankergrund verankerten und aus dem Ankergrund
vorstehenden, stangenförmigen Anker aufgesetzt. Die aus
der Unterlegscheibe vorstehenden Körner drücken
sich beim Spannen des zu befestigenden Bauteils gegen den Ankergrund
in die einander zugewandten Oberflächen des Ankergrunds
und des Bauteils ein und erhöhen die Reibung zwischen dem
Bauteil und dem Ankergrund. Dadurch wird eine Kraftübertragung zwischen
dem Bauteil und dem Ankergrund parallel zu ihren einander zugewandten
Oberflächen, also quer bzw. radial zum Anker, erhöht
und eine Querbeanspruchung des Ankers entsprechend verringert.
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Um
die Belastbarkeit bei Erdbeben zu erhöhen, schlägt
die Offenlegungsschrift
DE 10 2006 048 655 A1 einen stangenförmigen
Anker vor, auf den zwei vergleichsweise massive Lagerschalen aufgesetzt
sind, die als loch- oder ringscheibenförmig angesehen werden
können. Einander zugewandte Oberflächen der beiden
Lagerschalen sind kugel- und hohlförmig und die beiden
Lagerschalen sind mit zwei entgegengesetzt angeordneten, auf den
Anker aufgesetzten Tellerfedern gegeneinander gespannt. Die dem
Ankergrund nahe Lagerschale weist einen zylindrischen Abschnitt
auf, mit dem sie in ein zylindrisches Loch des zu befestigenden
Bauteils eingesetzt und auf diese Weise am Bauteil festgelegt ist. Querkraftelemente,
die an Sollbruchstellen abbrechbar sind, fixieren die Lagerschalen
aneinander. Überschreitet eine Querbeanspruchung einen
Schwellenwert, bricht eines der Querkraftelemente ab und das am
Ankergrund befestigte Bauteil kann sich mit der an ihm festgelegten
Lagerschale auf der Oberfläche des Ankergrundes, also quer
bzw. radial zum Anker verschieben. Aufgrund der Kugel- und der Hohlform der
einander zugewandten Oberflächen der beiden Lagerschalen
verschwenkt die andere Lagerschale, wobei sich ein Abstand einer
dem Ankergrund abgewandten Oberfläche der Lagerschale vom
Ankergrund vergrößert. Diese Abstandsvergrößerung
erhöht die Vorspannung, mit der der Anker das befestigte
Bauteil gegen den Ankergrund spannt. Dabei wird eine Axialbelastung
des Ankers vergrößert, in Querrichtung ist der
Anker solange nicht belastet, als keine der Lagerschalen mit ihren
Mittellöchern am Anker anliegt, was nicht vorgesehen ist.
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Die
Offenlegungsschrift
DE
33 31 097 A1 offenbart, ein Tellerfederpaket auf einen
Anker aufzusetzen, über das der Anker das zu befestigende
Bauteil gegen den Ankergrund spannt. Die Tellerfedern sollen die
mit dem Anker aufgebrachte Vorspannung bei einer Relaxation aufrecht
erhalten.
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Eine
vergleichbare Anordnung offenbart die Offenlegungsschrift
DE 101 06 844 A1 ,
bei der ebenfalls ein Tellerfederpaket auf einen Anker aufgesetzt wird.
Das Tellerfederpaket ist in einem Käfig aufgenommen, der
die Tellerfedern zusammenhält, bis der Käfig beim Setzen
und Vorspannen des Ankers geöffnet wird. Dann kommen die
Tellerfedern frei und spannen das zu befestigende Bauteil gegen
den Ankergrund.
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Aufgabe
der Erfindung ist, einen Lastdämpfer für einen
Anker vorzuschlagen, der Belastungen des Ankers oberhalb eines Schwellenwerts
dämpft.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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Der
erfindungsgemäße Lastdämpfer weist zwei
gegeneinander bewegliche Elemente auf, deren eines Element am Anker
festlegbar und deren anderes am Bauteil festlegbar ist. „Festlegbar” bedeutet, dass
das eine Element ortsfest am Anker gehalten ist und sich das andere
Element mit dem Bauteil mitbewegt, wenn sich das Bauteil gegenüber
dem Ankergrund bewegt. Es kann Spiel zwischen dem einen Element
und dem Anker und/oder Spiel zwischen dem anderen Element und dem
Bauteil bestehen, so dass die Festlegung erst nach einer Bewegung
des Bauteils gegenüber dem Ankergrund wirksam wird, die
das Spiel überwindet.
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Die
beiden Elemente des erfindungsgemäßen Lastdämpfers
liegen reibend aneinander an, wobei die reibende Anlage von Anfang
an bestehen oder auch erst nach Überwinden eines Spiels,
also nach einer Bewegung der beiden Elemente gegeneinander, auftreten
kann. Die Reibung zwischen den beiden Elementen wirkt einer Bewegung
der beiden Elemente gegeneinander entgegen und dämpft die Bewegung
der beiden Bauteile gegeneinander nach Art eines Reibungsdämpfers.
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Die
Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Lastdämpfers
ist folgende: tritt an einem Anker, der ein Bauteil an einem Ankergrund
befestigt, beispielsweise in Folge eines Erdbebens eine Überbeanspruchung
auf, bewegt sich das Bauteil gegenüber dem Ankergrund.
Die Überbeanspruchung ist eine nicht vorgesehene Belastung,
die eine unerwünschte Bewegung des Bauteils gegenüber
dem Ankergrund bewirkt. Die Bewegung des Bauteils gegenüber
dem Ankergrund führt dazu, dass das eine Element des erfindungsgemäßen
Lastdämpfers, das am Anker festgelegt ist, sich gegenüber
dem anderen Element des Lastdämpfers, das am Bauteil festgelegt
ist, bewegt. Bei hergestellter Verankerung sind die ursprünglich
am Ankergrund bzw. am Bauteil festlegbaren Elemente des Lastdämpfers
festgelegt und nicht mehr nur festlegbar. Die Bewegung der beiden
Elemente des Lastdämpfers gegeneinander erzeugt eine Reibung,
welche die Bewegung dämpft. Insbesondere Stöße
und Schwingungen, wie sie beispielsweise durch Erdbeben hervorgerufen
werden können, dämpft der erfindungsgemäße
Lastdämpfer. Die Belastung des Ankers wird begrenzt oder
jedenfalls der Lastanstieg verringert. Weiterer Vorteil der Erfindung
ist, dass aufgrund der Beweglichkeit bei einer Belastung oberhalb
des Schwellenwerts die Beanspruchung des befestigten Bauteils, also
die auf das Bauteil einwirkenden Kräfte und Beschleunigungen, verringert
werden. Einer Überbelastung und Zerstörung oder
Schädigung des befestigten Bauteils durch starke Schwingungen
und schockartige Stöße, wie sie bei Erdbeben auftreten
können, wird entgegengewirkt.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die beiden Elemente
des Lastdämpfers mit einer Vorspannung aneinander anliegen,
die die Reibung zwischen den beiden Elementen bewirkt. Die Vorspannung
kann durch ein Federelement bewirkt sein, insbesondere, allerdings
nicht ausschließlich, geeignet ist ein Tellerfederpaket.
Eine (definierte) Vorspannung bewirkt einen vergleichsweise genauen
Schwellenwert der Reibung mit geringer Streuung, bei dessen Überschreitung
sich die beiden Elemente des Lastdämpfers gegeneinander
bewegen. Es ist auf diese Weise eine vergleichsweise genaue Begrenzung
der Belastung, ab der der Lastdämpfer wirksam wird, bzw.
eine vergleichsweise genaue Begrenzung des Lastanstiegs bei Überschreitung
des Schwellenwerts möglich. Tellerfedern eignen sich aufgrund
ihrer kompakten Anordnung und der möglichen hohen Federsteifigkeit.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht ein Reibelement als eines Element
des Lastdämpfers und ein Federelement als anderes Element
des Lastdämpfers vor, wobei wahlweise das Reibelement oder
das Federelement am Anker und das jeweils andere Element am zu befestigenden
Bauteil festlegbar ist. Das Reibelement greift in das Federelement
und ist gegenüber dem Federelement beweglich. Mit „greifen
in” ist gemeint, dass ein beispielsweise scheibenförmiges
Reibelement zwischen Tellerfedern eines Tellerfederpakets greift,
d. h. zwischen den Tellerfedern angeordnet ist, oder dass ein beispielsweise
ebenfalls scheibenförmiges Reibelement zwischen Windungen
einer Schraubenfeder greift. Bei einem elastischen Federelement
beispielsweise aus Kunststoff kann das Reibelement in Schlitze greifen
oder zwischen Federelementen angeordnet sein. Das Federelement liegt
mit Vorspannung am Reibelement an, wodurch die gewünschte
Reibung zwischen dem Reibelement und dem Federelement erzielt wird,
die die gewünschte Dämpfung bei Bewegung des Reibelements
gegenüber dem Federelement durch Reibung bewirkt. Die Vorspannung
kann auch erst nach einer gewissen Bewegung des Reibelements gegenüber
dem Federelement erzielt werden, wenn beispielsweise eine Scheibe
in den nach außen enger werdenden Spalt zwischen zwei Tellerfedern
verschoben wird.
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In
bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist das Reibelement eine
Lochscheibe, die durch Aufsetzen auf den Anker oder umgekehrt durch
Stecken des Ankers durch die Lochscheibe am Anker festlegbar ist.
Die Lochscheibe kann Spiel auf dem Anker aufweisen. Eine oder auch
mehrere Lochscheiben sind einfache und preisgünstige, als
Reibelemente geeignete Bauteile.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das am zu befestigenden
Bauteil festlegbare Element des Lastdämpfers eine zylindrische
Mantelfläche aufweist, mit der es in einem Loch des Bauteils festlegbar
ist. Die zylindrische Mantelfläche kann auch an einem Gehäuse
des Lastdämpfers ausgebildet sein, in dem das andere Element
aufgenommen ist. Die Mantelfläche muss nicht vollflächig
vorhanden sein, es genügen Fragmente einer zylindrischen Mantelfläche,
die das andere Element in einem zylindrischen Loch im zu befestigenden
Bauteil festlegen, so dass sich das Element, ggf. nach Überwindung
eines Spiels, mit dem zu befestigenden Bauteil mitbewegt.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht ein starres Gehäuse vor,
in dem die Elemente des Lastdämpfers aufgenommen sind.
Der Lastdämpfer ist dadurch als Baueinheit handhabbar.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung weist eine Zentrierung der
beiden Elemente des Lastdämpfers auf, die die beiden Elemente
in einer vorgegebenen Position zueinander hält. Nicht wesentlich
ist, dass die Zentrierung die beiden Elemente tatsächlich „zentriert”,
also gleichachsig zueinander hält, wesentlich ist ein verrutschsicheres
Halten der beiden Elemente in einer vorgegebenen Position zueinander.
Die Zentrierung ist verform- oder zerstörbar, so dass die
beiden Elemente nach oder durch Zerstörung der Zentrierung
oder durch Verformung der Zentrierung gegeneinander wie erläutert
bewegbar sind, um eine Bewegung des befestigten Bauteils gegenüber
dem Ankergrund bei Überbeanspruchung zu dämpfen.
Die Zentrierung ist insbesondere eine Montagehilfe, sie verhindert
ein Verrutschen der beiden Elemente des Lastdämpfers gegeneinander
bei der Befestigung des Bauteils. Da das eine Element am Anker und
das andere am Bauteil festgelegt ist, hält der Lastdämpfer
das Bauteil in vorgegebener Position auf dem Anker, bis das Bauteil
gegen den Ankergrund festgespannt ist. Die Zentrierung kann beispielsweise
ein Kragen des einen Elements sein, der in ein Mittelloch des anderen
Elements eingreift, ein umlaufender, achsparallel überstehender
Rand des einen Elements, der das andere Element am Umfang umgreift
oder ein beide Elemente umgreifender Ring. Die Aufzählung
ist nicht abschließend.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht ein Gegenkraftelement vor, das
bei einer Bewegung der beiden Elemente des Lastdämpfers
gegeneinander verformt wird und dadurch eine Kraft auf die beiden Elemente
ausübt, die der Bewegung der beiden Elemente entgegengerichtet
ist. Das Gegenkraftelement wirkt der Bewegung der beiden Elemente
entgegen, erhöht also die Kraft, die zum Bewegen der beiden Elemente
gegeneinander notwendig ist. Eine Rückstellung der beiden
Elemente durch das Gegenkraftelement ist zwar möglich,
jedoch an sich nicht vorgesehen. Eine Rückstellung erfolgt
nur, wenn die Kraft des Gegenkraftelements größer
als die Reibung zwischen den beiden Elemente des Lastdämpfers
ist. Das Gegenkraftelement kann ein oder auch mehrere elastische
Elemente aufweisen, das bzw. die zwischen den beiden Elementen des
Lastdämpfers angeordnet ist bzw. sind. Beispielsweise ein
Ring aus einem elastischen Material kann das Gegenkraftelement des
Lastdämpfers bilden.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Vorspannung, mit
der die beiden Elemente aneinander anliegen, und die die Reibung
zwischen den beiden Elementen bewirkt, einstellbar ist.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Lastdämpfers im Achsschnitt;
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2 den
Lastdämpfer aus 1 in ausgelenktem Zustand;
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3 eine
vergrößerte Einzelheit gemäß III in 1;
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4 eine
vergrößerte Einzelheit gemäß IV in 2;
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5 ein
zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Lastdämpfers im Achsschnitt;
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6 ein
drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Lastdämpfers im Achsschnitt;
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7 eine
Vergrößerung der Einzelheit VII in 6;
und
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8 ein
drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Lastdämpfers im Achsschnitt.
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Der
in 1 dargestellte, erfindungsgemäße Lastdämpfer 1 weist
ein zylinderrohrförmiges Gehäuse 2 auf,
dessen eine Stirnseite mit einem lochscheibenförmigen Deckel 3 geschlossen
ist, der durch einen Bördel 4 mit dem Gehäuse 2 verbunden
ist. Ein Boden 5 des Gehäuses 2 weist
wie der Deckel 3 ein Mittelloch 6 auf.
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Als
Federelement 7 enthält das Gehäuse 2 ein
Tellerfederpaket 8, dessen Tellerfedern 9 am Außenrand
spielfrei im Gehäuse 2 aufgenommen sind. Zwischen
Tellerfedern 9 des Tellerfederpakets 8 sind Reibelemente 10 angeordnet,
bei denen es sich im Ausführungsbeispiel um Lochscheiben 11 handelt. Die
Lochscheiben 11 sind jeweils in einem Zwischenraum zwischen
zwei Tellerfedern 9 auf konkaven, einander zugewandten
Seiten der Tellerfedern 9 angeordnet.
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Das
Tellerfederpaket 8, das das Federelement 7 des
erfindungsgemäßen Lastdämpfers 1 bildet,
ist mit Vorspannung zwischen dem Deckel 3 und dem Boden 5 des
Gehäuses 2 gehalten und die Tellerfedern 9 liegen
mit Vorspannung am Außenrand der Lochscheiben 11 an,
die die Reibelemente 10 des Lastdämpfers 1 bilden.
Die Lochscheiben 11 greifen zwischen die Tellerfedern 9,
allgemeiner ausgedrückt greifen die Lochscheiben 11,
die die Reibelemente 10 bilden, zwischen oder in das Federelement 7.
Die Lochscheiben 11 sind radial verschiebbar, d. h. sie
sind gegenüber den Tellerfedern 9 beweglich. Da
die Tellerfedern 9 mit Vorspannung an den Lochscheiben 11 anliegen,
erfolgt eine Verschiebung der Lochscheiben 11 nur, wenn
die durch die Vorspannung der Tellerfedern 9 bewirkte Reibung überwunden
wird. Bei einer radialen Verschiebung der Lochscheiben 11 zwischen
den Tellerfedern 9 wird in physikalischem Sinne Bewegungsenergie
in Reibung umgewandelt. Die Anlage der Tellerfedern 9 an
den Außenrändern der die Reibelemente 10 bildenden
Lochscheiben 11 ist in 3 vergrößert
zu sehen. Der Raum zwischen den Tellerfedern 9 und den
Lochscheiben 11 kann zusätzlich mit einem dämpfenden
Material, beispielsweise einem Elastomer teilweise oder ganz ausgefüllt
sein (nicht dargestellt), wodurch eine Dämpfungswirkung
des Lastdämpfers 1 erhöht wird.
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Eine
Verwendung des erfindungsgemäßen Lastdämpfers 1 ist
zur Befestigung eines Bauteils 12 an einem Ankergrund 13 mit
einem stangenförmigen Anker 14 vorgesehen. Der
Ankergrund 13 weist beispielsweise Beton oder Mauerwerk
auf. Im Ankergrund 13 ist ein Sackloch angebracht, in dem
der Anker 14, hier eine Gewindestange, befestigt, d. h.
verankert ist. Die Verankerung der den Anker 14 bildenden
Gewindestange im Ankergrund 13 ist nicht gezeichnet, sie
kann in bekannter Weise mechanisch mit einem Dübel oder
einem Spreizanker oder chemisch durch Einmörteln oder Einkleben
des Ankers 14 in das Sackloch im Ankergrund 13 erfolgen.
Der Anker 14 steht aus dem Ankergrund 13 vor,
er durchgreift ein zylindrisches Durchgangsloch 15 des
zu befestigenden bzw. befestigten Bauteils 12. Auf dem Anker 14 und
im Durchgangsloch 15 des Bauteils 12 befindet
sich der Lastdämpfer 1. Die Lochscheiben 11,
die die Reibelemente 10 des Lastdämpfers 1 bilden,
sind spielfrei oder mit wenig Spiel in radialer Richtung auf dem
Anker 14 angeordnet, d. h. sie sind am Anker 14 festgelegt.
Das zylindrische Gehäuse 2 des Lastdämpfers 1 ist
spielfrei in radialer Richtung im zylindrischen Durchgangsloch 15 des
Bauteils 12 aufgenommen. Damit ist das Gehäuse 2 und über das
Gehäuse 2 das Tellerfederpaket 8, das
das Federelement 7 des Lastdämpfers 1 bildet,
am oder im zu befestigenden Bauteil 12 festgelegt. Der
Boden 5 des Lastdämpfers 1 liegt nicht
am Ankergrund 13 an. Eine Außenfläche
des Gehäuses 2 bildet eine zylindrische Mantelfläche 26,
mit der die Tellerfedern 9, die das Federelement 7 bilden,
mittelbar über die Gehäusewand im zylindrischen
Durchgangsloch 15 des zu befestigenden Bauteils 12 festgelegt
sind.
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Mit
einer auf den als Gewindestange ausgebildeten Anker 14 aufgeschraubten
Mutter 16 und einer Unterlegscheibe 17 ist das
Bauteil 12 gegen den Ankergrund 13 gespannt. Im
Ausführungsbeispiel erfolgt das Spannen des Bauteils 12 gegen
den Ankergrund 13 mittelbar über den nach außen überstehenden
Bördel 4, mit dem der Deckel 3 mit dem
Gehäuse 2 des Lastdämpfers 1 verbunden
ist. Das ist allerdings nicht zwingend für die Erfindung,
weil der Lastdämpfer 1 radial zum Anker 14 wirkt,
d. h. die Lochscheiben 11 sind in radialer Richtung auf
dem Anker 14 festgelegt und die Tellerfedern 9 sind über
das Gehäuse 2 in radialer Richtung im Durchgangsloch 15 des
Bauteils 12 festgelegt, wogegen das Bauteil 12 in axialer
Richtung bezüglich des Ankers 14 gegen den Ankergrund 13 gespannt
wird.
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Bei
normaler Belastung hat der Lastdämpfer 1 keine
Funktion. Erst bei einer Überbeanspruchung, die so groß ist,
dass sie eine Reibungskraft zwischen dem gegen den Ankergrund 13 gespannten
Bauteil 12 und dem Ankergrund 13 und die Reibungskraft der
zwischen die Tellerfedern 9 greifenden Lochscheiben 11 überwindet,
verschiebt sich das Bauteil 12 entlang einer Oberfläche
des Ankergrunds 13, also radial zum Anker 14,
wie es in 2 dargestellt ist. Die Verschiebung,
die als Auslenkung bezeichnet werden kann, ist mit dem Buchstaben
a bezeichnet. Wie insbesondere in 4 zu sehen
ist, schieben sich die Lochscheiben 11 auf einer Seite
weiter zwischen die Tellerfedern 9. Die Tellerfedern 9 werden
in diesem Bereich auseinandergedrückt, ihre Vorspannung
erhöht sich. Zum Verschieben der Lochscheiben 11,
die die Reibelemente 10 bilden, zwischen den Tellerfedern 9,
die mit Vorspannung an den Lochscheiben 11 anliegen, muss
Reibarbeit geleistet werden. Der Lastdämpfer 1 dämpft
nach Art eines Reibungsdämpfers die Bewegung des Bauteils 12 gegenüber
dem Ankergrund 13, wenn der Ankergrund 13 beispielsweise
bei einem Erdbeben stark schwingt oder sich stoßartig bewegt.
Eine solche Überbeanspruchung tritt beispielsweise durch
Stöße und starke Schwingungen während
eines Erdbebens auf.
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Anstelle
der Tellerfedern 9 sind auch Federringe mit V-förmigem
Ringquerschnitt verwendbar, deren Scheitel nach innen und deren
offene Seite nach außen oder umgekehrt gerichtet ist (nicht
dargestellt). Auch ein rohrförmiges Elastomer, das in Radialebenen
geschlitzt ist, oder Elastomerringe, zwischen die die Lochscheiben 11 greifen,
sind als Federelement des Lastdämpfers 1 möglich
(nicht dargestellt).
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In 5 ist
der Lastdämpfer 1 zur Dämpfung axialer
Bewegungen ausgebildet. Er weist ringförmige Federelemente 7 auf,
die in einer gemeinsamen Radialebene koaxial ineinander liegend
angeordnet sind. Die Federelemente 7 bestehen aus Blech
und weisen einen V-förmigen Ringquerschnitt auf, wobei sich
ein Scheitel und eine offene Seite des V-förmigen Ringquerschnitts
auf Stirnseiten der Federelemente 7 befinden.
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Zwischen
die Federelemente 7 greifen zylinderförmige Rippen 18,
die die Reibelemente 10 des Lastdämpfers 1 bilden.
Die Rippen 18 stehen einstückig von einem lochscheibenförmigen
Deckel 3 eines zylinderrohrförmigen Gehäuses 2 des
Lastdämpfers 1 ab. Im Unterschied zu 1 ist
der Deckel 3 des Lastdämpfers 1 aus 5 axial
gegenüber dem Gehäuse 2 beweglich. Wird
der Deckel 3 dem Gehäuse 2 genähert,
dringen die zylinderförmigen Rippen 18 tiefer
zwischen die Federelemente 7, die mit Vorspannung an den
Rippen 18 anliegen. Dazu ist Reibungsarbeit erforderlich, so
dass der Lastdämpfer 1 eine axiale Bewegung nach
Art eines Reibungsdämpfers dämpft. Ergänzend
wird auf die Ausführungen zu 1–4 verwiesen.
In 5 ist ein Bauteil 12 zwischen zwei Lastdämpfern 1 eingespannt und
mit einem Anker 4 mittelbar über die Lastdämpfer 1 gegen
einen Ankergrund 13 gespannt. Wie bereits erläutert,
dämpfen die Lastdämpfer 1 Bewegungen
des Bauteils 12 in axialer Richtung. Für eine Dämpfung
in nur einer axialen Richtung kann einer der beiden Lastdämpfer 1 weggelassen
werden, und zwar insbesondere der Lastdämpfer 1 zwischen
dem Bauteil 12 und dem Ankergrund 13, so dass
das Bauteil 12 unmittelbar am Ankergrund 13 anliegt
(nicht dargestellt). Eine Axialbewegung des Bauteils 12 gegenüber
dem Ankergrund 13 erfolgt erst, wenn ein Schwellenwert
der Reibungskraft zwischen den Federelementen 7 und den
zylinderförmigen Rippen 18 überwunden
wird. Solche Überbeanspruchungen treten, wie bereits mehrfach
ausgeführt, beispielsweise bei Erdbeben auf.
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6 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Lastdämpfers 1. Auch hier werden für
mit 1–5 übereinstimmende
Bauteile die gleichen Bezugszahlen verwendet. Der Lastdämpfer 1 aus 6 weist
zwei Lochscheiben 11 als Reibelemente 10 auf,
die von einem Anker 14 durchgriffen sind, der in einem
Ankergrund 13 verankert ist. Eine der beiden Lochscheiben 11 weist
einen Kragen 19 auf, der in ein zylindrisches Durchgangsloch 15 des
zu befestigenden bzw. befestigten Bauteil 12 greift. Dadurch
ist diese Lochscheibe 10 am Bauteil 12 festgelegt.
Die Lochscheibe 10 mit dem Kragen 19 weist einen
größeren Lochdurchmesser auf, so dass sie in radialer
Richtung gegenüber dem Anker 14 beweglich ist.
Die andere, kragenlose Lochscheibe 10 weist ein Mittelloch
mit kleinem Spiel auf dem Anker 14 auf, sie ist in radialer
Richtung am Anker 14 festgelegt, wird also vom Anker 14 in
radialer Richtung gehalten, wenn das Spiel überwunden ist.
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Mit
einer auf den Anker 14 geschraubten Mutter 16 und
einer Unterlegscheibe 17 ist eine Schraubendruckfeder 20 gegen
die Lochscheiben 11 gespannt. Die Schraubendruckfeder 20 bildet
ein Federelement 7 des Lastdämpfers 1.
Die Schraubendruckfeder 20 drückt die beiden Lochscheiben 11,
die die Reibelemente 10 des Lastdämpfers 1 bilden,
mit Vorspannung gegeneinander. Eine Verschiebung der beiden Lochscheiben 11 gegeneinander
und damit eine Verschiebung des Bauteils 12 gegenüber
dem Anker 14 und dem Ankergrund 13 ist nur durch Überwindung
der Reibung zwischen dem Bauteil 12 und dem Ankergrund 13 und
der Reibung zwischen den beiden Lochscheiben 11 möglich.
Die Vorspannung der Schraubendruckfeder 20 ist auch hier
so gewählt, dass eine Verschiebung des Bauteils 12 nur
bei Überbeanspruchung, also bei Schwingungen und Stößen
erfolgt, wie sie beispielsweise bei einem Erdbeben auftreten können.
Auch der Lastdämpfer 1 aus 6 wirkt
nach Art eines Reibungsdämpfers. Mit der Mutter 16 ist
die Vorspannung, mit der die beiden Lochscheiben 11, die
die Reibelemente des Lastdämpfers 1 bilden, einstellbar.
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Eine
der beiden Lochscheiben 10 weist an ihrem Außenumfang
einen ringförmigen Kragen 21 auf, der von einer
Stirnseite absteht. Der Kragen 21 umgreift die andere Lochscheibe 11 spielfrei
an deren Außenumfang. Der Kragen 21 bildet eine
Zentrierung 22, die die beiden Lochscheiben 11 unverschieblich
gegeneinander hält. Die Zentrierung 22 vereinfacht
die Montage des zu befestigenden Bauteils 12 am Ankergrund 13,
sie hält das Bauteil 12 über die beiden
Lochscheiben 11 zentriert am Anker 14. Dazu ist
zu berücksichtigen, dass die eine Lochscheibe 11 über
ihren Kragen 19, der in das Durchgangsloch 15 des
Bauteils 12 eingreift, am Bauteil 12 festgelegt
ist und dass die andere Lochscheibe 11 mit ihrem Mittelloch
am Anker 14 festgelegt ist. Bei einer Wandmontage ist das
Bauteil 12 gegen die Schwerkraft am Anker 14 gehalten,
bis die Mutter 16 festgezogen und das Bauteil 12 gegen
den Ankergrund 13 gespannt ist. Wie in der Vergrößerung
der 7 zu sehen ist, ist die Zentrierung 22 zerstörbar.
Am Fuß, also am Übergang zur Lochscheibe 11,
weist der Kragen 21, der die Zentrierung 22 bildet,
auf der Außen- und/oder der Innenseite eine Nut 23 auf,
die eine umlaufende Sollbruchstelle 24 bildet. Bei einer Überbeanspruchung
bricht der Kragen 21 an der Sollbruchstelle 24 von
der Lochscheibe 11 ab, so dass die Zentrierung 22 aufgehoben
ist und die beiden Lochscheiben 11 in beschriebener Weise
gegeneinander verschiebbar sind, wobei die Reibung zwischen den Lochscheiben 11 die
Bewegung dämpft.
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Der
Lastdämpfer 1 aus 8 weist
ein flaches, zylinderförmiges Gehäuse 2 mit
einem Deckel 3 und einem Unterteil 25 auf. Der
Deckel 3 und das Unterteil 25 sind miteinander
verschraubt. Im Gehäuse 2 liegt eine Lochscheibe 11 als
Reibelement 10 ein, die mit Vorspannung zwischen dem Deckel 3 und dem
Unterteil 25 des Gehäuses 2 gehalten
ist. Die Vorspannung ist durch die Verschraubung des Deckels 3 mit
dem Unterteil 25 einstellbar. Das Gehäuse 2 bildet
das andere Element des Lastdämpfers 1, gegenüber
dem die Lochscheibe 11 verschiebbar ist. Die Reibung zwischen
dem Gehäuse 2 und der Lochscheibe 11 bewirkt
die bereits beschriebene Dämpfung einer Bewegung in radialer
Richtung. Die Vorspannung und damit die Dämpfung ist wie
erläutert durch die Verschraubung des Deckels 3 mit
dem Unterteil 25 des Gehäuses 2 einstellbar.
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Zwischen
der Lochscheibe 11 und dem Deckel 3 und/oder dem
Unterteil 25 können zusätzlich Reibbeläge
vorgesehen sein, die die Form von Lochscheiben haben (nicht dargestellt).
Solche Reibbeläge erhöhen die Reibung zwischen
der Lochscheibe 11 und dem Gehäuse 2.
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Wie
bei den anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung ist
die Lochscheibe 11 des Lastdämpfers 1 aus 8 mit
ihrem Mittelloch radial an einem Anker 14 festgelegt, der
in einem Ankergrund 13 verankert ist. Der Deckel 3 und
das Unterteil 25 des Gehäuses 2 weisen
größere Mittellöcher auf und haben Spiel
in radialer Richtung auf dem Anker 14. Das Unterteil 25 ist
an seinem Mittelloch zu einem nach außen abstehenden Kragen 19 umgeformt,
der in ein Durchgangsloch 15 eines am Ankergrund 13 zu
befestigenden Bauteils 12 eingreift und dadurch das Gehäuse 2 in
radialer Richtung am Bauteil 12 festlegt. Mit einer auf
den Anker 14 aufgeschraubten Mutter 16 und einer
Unterlegscheibe 17 ist das Bauteil 12 über
den Lastdämpfer 1 gegen den Ankergrund 13 gespannt
und dadurch am Ankergrund 13 befestigt. Wird bei einer Überbeanspruchung
die Reibung zwischen dem Bauteil 12 und dem Ankergrund 13 sowie
die Reibung zwischen der Lochscheibe 11 und dem Gehäuse 2 des
Lastdämpfers 1 überwunden, bewegt sich
das Bauteil 12 gegenüber dem Ankergrund 13.
Mit dem Bauteil 12 bewegt sich das Gehäuse 2 des
Lastdämpfers 1, das durch den Kragen 19,
der in das Durchgangsloch 15 des Bauteils 12 eingreift,
am Bauteil 12 festgelegt ist, mit dem Bauteil 12 mit.
Das Gehäuse 2 bewegt sich dadurch gegenüber
der Lochscheibe 11, die am Anker 14 festgelegt ist.
Die Reibung zwischen der Lochscheibe 11 und dem Gehäuse 2 dämpft
wie beschrieben die Bewegung des Bauteils 12 gegenüber
dem Ankergrund 13 nach Art eines Reibungsdämpfers.
-
Am
Außenumfang ist die Lochscheibe 11 als hohlrunde
Rille geformt. Ein O-Ring 27 aus einem Elastomer umschließt
die Lochscheibe 11. Der O-Ring 27 liegt im Gehäuse 2 ein.
Verschiebt sich die Lochscheibe 11 im Gehäuse 2,
wird der O-ring 27 elastisch verformt und übt
eine Kraft auf die Lochscheibe 11 und das Gehäuse 2 auf,
die der Verschiebung der Lochscheibe 11 im Gehäuse 2 entgegengerichtet
ist. Der O-Ring 27 bildet ein Gegenkraftelement 28,
das wie gesagt eine Kraft auf die Lochscheibe 11 und das
Gehäuse 2 ausübt, die der Verschiebung
der Lochscheibe 11 im Gehäuse 2 entgegengerichtet
ist. Die Dämpfungswirkung des Lastdämpfers 1 wird
durch die Kraft, die der das Gegenkraftelement 28 bildende
O-Ring 27 bei seiner Verformung ausübt, vergrößert.
Solange die Kraft des Gegenkraftelements 28 nicht größer
als die Reibung zwischen dem Gehäuse 2 und der
Lochscheibe 11 ist, bewirkt das Gegenkraftelement 28 keine
Rückstellung der Lochscheibe 11 im Gehäuse 2.
-
- 1
- Lastdämpfer
- 2
- Gehäuse
- 3
- Deckel
- 4
- Bördel
- 5
- Boden
- 6
- Mittelloch
- 7
- Federelement
- 8
- Tellerfederpaket
- 9
- Tellerfeder
- 10
- Reibelement
- 11
- Lochscheibe
- 12
- Bauteil
- 13
- Ankergrund
- 14
- Anker
- 15
- Durchgangsloch
- 16
- Mutter
- 17
- Unterlegscheibe
- 18
- Rippe
- 19
- Kragen
- 20
- Schraubendruckfeder
- 21
- Kragen
- 22
- Zentrierung
- 23
- Nut
- 24
- Sollbruchstelle
- 25
- Unterteil
- 26
- Mantelfläche
- 27
- O-Ring
- 28
- Gegenkraftelement
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10134809
A1 [0004]
- - DE 102006048655 A1 [0005]
- - DE 3331097 A1 [0006]
- - DE 10106844 A1 [0007]