Vorrichtung zur Kraftspeicherung in Federspeichern

Die Erfindung betrifft ein Drehgelenk für mindestens zwei relativ zueinander bewegliche Teile, beispielsweise für Ladeklappen von Fahrzeugen.

Die Vorrichtung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Kraftspeicherung in Federspeichern, bei der ein räum¬ licher Arbeitsbereich durch einen zurücklegbaren Weg beim Zusammendrücken von mindestens einer Feder des Federspei¬ chers aufgespannt ist.

Vorrichtungen zur Kraftspeicherung in Federspeichern, bei denen die Kraftabgabe und die Kraftaufnahme der Feder¬ speicher in Abhängigkeit von den durchlaufenen Wegen pro¬ grammierbar ist, werden beispielsweise im deutschen Ge- brauchsmust er G 93 00 903.8 sowie in der internationalen Patentanmeldung WO 94/17 271 beschrieben. Aufgrund fortlaufender technischer Weiterentwicklungen hat es sich gezeigt, daß die in diesen Druckschriften beschriebenen Vorrichtungen durch technische Ergänzungen weiteren Anwendungsmöglichkeiten erschlossen werden können. Eine einfache Vorrichtung zur Kraftspeicherung mit Hilfe von Federn, bei der die Feder in einem gespannten Zustand ablegbar ist, wird beispielsweise auch in der US-PS 3 335 454 beschrieben.

Die gemäß dem Stand der Technik bekannten Kraftspei¬ cherfedergelenke weisen insbesondere den Nachteil auf, daß die Freizügigkeit bei der Vorgabe der Kraftentfaltung noch mit Einschränkungen versehen ist. Insbesondere ist es durch die Kraftspeicherfedergelenke gemäß dem Stand der Technik nicht in ausreichender Weise möglich, entlang

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eines zu durchlaufenden Weges nahezu beliebige Kraftverläufe vorzugeben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, beispielsweise für Ladeklappen von Fahrzeugen ein Drehgelenk derart anzugeben, daß vorgebbare Federkräfte entfaltet werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an jedem der Teile mindestens ein Lagerelement zur Halterung eines Anschlagbereiches einer Feder angeordnet ist, die die Teile entlang mindestens eines Teiles der Bewegung gegeneinander verspannt.

Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei größeren zu durchlaufenden Wegen die Verwendung großdi- mensionierter Federn zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß entlang des Arbeitsbereiches in Wirkrichtung mindestens zwei Federn angeordnet sind, die bei einem

Zusammendrücken beziehungweise Entspannen zeitlich nacheinander beaufschlagt werden, daß zur Beaufschlagung der Feder mindestens ein stationäres Halteelement sowie ein beweglicher Läufer vorgesehen sind, daß eine zeitlich zuerst gespannte Feder derart abgelegt wird, daß entlang eines wei eren Weges des Läufers keine weitere

Kraftbeaufschlagung zwischen Läufer und Halteelement durch diese Feder erfolgt und daß eine Reaktivierung der abgelegten Federn zeitlich nacheinander bei einer

Rückwärtsbewegung des Läufers vorgesehen ist.

Schließlich besteht eine Aufgabe der vorliegenden Er¬ findung ebenfalls darin, eine Aufladbarkeit des Feder- Speichers mit geringem Kraftaufwand zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die im Bereich des Federspeichers angeordneten Federn mindestens bei einer Entladung der Federkraft in Wirk¬ richtung zueinander parallelschaltbar angeordnet sind.

Durch die erfindungsgemäßen Varianten werden Vorrich¬ tungen bereitgestellt, die für einen erweiterten Ein¬ satzbereich verwendbar sind. Das Drehgelenk für die relativ zueinander beweglichen Teile ermöglicht eine nahezu bel iebige mechanische Programmierung von einwir¬ kenden Kräften, die entweder der Bewegungsrichtung ent¬ gegengesetzt sind oder in Richtung der Bewequngsrichtung wirken. Die Einschaltpunkte der jeweiligen Kräfte können beliebig entlang des zurückzulegenden Weges vorgegeben werden. Bei der Verwendung im Bereich von Ladeklappen von Fahrzeugen werden eine Vielzahl von Gefahren ausgeschlossen, die derzeit bei einem manuellen öffnen der Klappen auftreten. Die Erfindung ist somit dafür geeignet, die Arbeitssicherheit erheblich zu verbessern.

Durch die Möglichkeit zur Ablequng gespannter Federn entlang eines zu durchlaufenden Weges ist es darüber hinaus möglich, von einem Läufer relativ zu einem Stator einen langen Weg durchlaufen zu lassen, ohne Federn entsprechend großer Ausdehnung verwenden zu müssen. Beispielsweise ist es möglich, Vorrichtungen zum Trans¬ port von Lasten derart zu konstruieren, daß bei einem Absenken der Lasten Energien in den Federn gespeichert werden und bei einem erneuten Anheben die abgespeicherten Energien die Hubbewegung unterstützen. Die bei einem Absenken der Lasten freiwerdende Energie braucht somit nicht abgebremst und in Wärmeenergie umgesetzt zu werden, sondern die Energie wird mechanisch gespeichert und kann erneut einer Verwendung zugeführt werden. Es braucht für eine derartige Hubvorrichtung somit immer nur diejenige Energie zugeführt zu werden, die die abgespeicherten

Energien übersteigt. Eine Kompensation von Änderungen der potentiellen Energie durch Höhenveränderungen wird bislang nur im Bereich von Fahrstühlen durch Gegengewichte erreicht, die über Umlenkrollen mit dem eigentlichen Aufzug gekoppelt sind. Derartige Gegengewichte führen jedoch zu einer vergrößerten Trägheit und belasten darüber hinaus die Umlenkrollen.

Schließlich ist es mit Hilfe der erfindungsgemäßen Auf- teilung einer Feder in Einzelfedern möglich, die Dimen¬ sionierung der Federn zu verringern, da bei größeren zu durchlaufenden Wegen nicht die gesamten erforderlichen Kräften von einer einheitlichen Feder aufzunehmen sind. Die Kräfte werden vielmehr auf eine Mehrzahl von Federn verteilt, so daß an jeder der Federn erheblich kleinere Kräfte angreifen. Insgesamt kann beispielsweise durch eine Aufteilung einer großen Feder auf zehn kleine Federn das Gesamtgewicht dieser zehn kleinen Federn relativ zum Baugewicht einer großen Feder vermindert werden. Dies führt zu einer Vergeringerung der Dimensionierung der Bauteile und spart bei einer Verwendung im Bereich von Fahrzeugen Energie ein, da das eingesparte Baugewicht nicht beschleunigt und abgebremst werden muß.

Zur Vorgabe definierter Andruckkräfte in einem Aus¬ gangszustand wird vorgeschlagen, daß mindestens eine der Federn von einer Vorspannung beaufschlagbar ist.

Eine Bereitstellung von Bewequngsbereichen ohne Feder- kraftbesufschlagung erfolgt dadurch, daß für mindestens eine der Federn ein Freilauf vorgesehen ist.

Eine raumsparende Anordnung wird dadurch bereitgestellt, daß mindestens eine der Federn als Drehfeder ausgebildet ist.

Eine mechanisch einfache Führung kann dadurch erfolgen, daß die Feder mit einem Mitnahmebolzen versehen ist, der in einer Führungsnut geführt ist.

Zur Reali ierung einer mechanischen Speicherung der Federkräfte ist es möglich, daß für den Mitnahmebolzen in einem gespannten Zustand der Feder eine Aufnahmeaus- nehmung vorgesehen ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Feder als Linearfeder ausgebildet ist.

Zur Vorgabe komplexer Kraft-Weg-Diagramme ist es möglich, daß mindestens zwei Federn vorgesehen sind.

Eine Vergrößerung des Freiraumes bei der Vorgabe von Kraftentfaltungen erfolgt dadurch, daß für die Federn unterschie liche Einschaltpunkte vorgesehen sind.

Weiterhin ist es möglich, daß für die Federn unter¬ schiedliche Ausschaltpunkte vorgesehen sind.

Bei einer Anwendung im Bereich von Drehscharnieren ist es insbesondere zweckmäßig, daß das Halteelement als eine Hülse ausgebildet ist.

Eine gegenüber von Verschmutzungen gekapselte und mechanisch einfache Ausführungsform wird dadurch be- reitgestellt , daß der Läufer innerhalb des hülsenför- igen Halteelementes geführt ist.

Bei bestimmten Anwendungen ist es aber auch möglich, daß der Läufer außenseitig zum Halteelement geführt ist.

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Zur Bereitstellung von Hubsystemen ist es zweckmäßig, daß mindestens eine der Federn als Spiralfeder ausgebildet ist.

Eine einfache Realisierung der Kraftabspeicherung kann dadurch erfolgen, daß die Feder in einem gespannten Zustand mit einem Druckelement in einer Aufnahme des Halteelementes ablegbar ist.

Zur Bereitstellung annähernd kontinuierlicher Kraftent¬ faltungen ist vorgesehen, daß mindestens zwei Federn in Bewequngsrichtung überlappende Arbeitsbereiche aufweisen.

Zur Ermögl ichung unterschiedlicher Kraftentfaltungen an vorgebbaren Wirkorten wird vorgeschlagen, daß eine pro¬ grammierbare Entladung der Federn vorgesehen ist.

Eine weitere Vergrößerung der Freisügigkeit bei der Vorgabe von zurückzulegenden Wegen erfolgt dadurch, daß für die Federn vorgebbare Zwischenablagestellen vorge¬ sehen sind.

Eine zweckmäßige Gestaltung der mechanischen Program¬ mierung erfolgt dadurch, daß eine Führungsnut zur Führung eines Mi nahmebolzens der Feder in Quer- und Längssegmente unterteilt ist.

Zur Verbilligung der Fertigung wird vorgeschlagen, daß mehrere Federn jeweils separaten Arbeitsmodulen zuge- ordnet sind und das mindestens zwei Arbeitsmodule in Wirkrichtung hintereinander angeordnet sind.

Eine weitere Variante besteht darin, daß mindestens eine der Federn als Gasdruckfeder ausgebildet ist.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß mindestens eine der Federn als Spiralfeder ausgebildet ist, die im Bereich eines ihrer Enden an einer Drehachse festgelegt ist.

Ein mechanisch einfacher und robuster Aufbau wird dadurch bereitgestellt, daß für die Federn eine permanente Parallelschaltung vorgesehen ist.

Für eine Anwendung im Bereich von Drehscharnieren, ins¬ besondere im Bereich von Scharnieren für landwirt¬ schaftliche Geräte, Anhänger oder Lastkraftwagen, wird vorgeschlagen, daß die Federn im Bereich eines Endes an einer Hülse und im Bereich eines weiteren Endes an einer Welle festgelegt sind.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Darstellung einer als Drehgelenk ausgebildeten und mit Drehfedern versehenen Vorrichtung,

Fig. 2: eine andere Darstellung der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3: eine vergrößerte Darstellung eines Bereiches zur Führung und Ablage eines Federmitnahmebolzens,

Fig. 4: eine Darstellung einer Führung des Federmit¬ nahmebolzens bei einer Verwendung von linearen Zug- oder Druckfedern,

Fig. 5: eine teilweise geschnittene Darstellung einer Vorrichtung mit mehrfach unterteiltem Program- mierweg,

Fig. 6: eine Darstellung einer Ankopplung der Schub¬ stange der Vorrichtung gemäß Fig. 5 an ein Drehgelenk,

Fig. 7: einen beispielhaften Verlauf für eine program¬ mierte Kraftentfaltung entlang eines zu durch¬ laufenden Weges,

Fig. 8: eine Prinzipdarstellung zur Vorgabe eines Pro¬ grammierweges mit Freilauf,

Fig. 9: eine vergrößerte Darstellung eines anderen Programmierweges,

Fig. 10: eine weitere Variante zur Realisierung der Erfindung,

Fig. 11: eine Vorrichtung, bei der eine Drehfeder in eine Mehrzahl von Einzelfedern unterteilt ist,

Fig. 12: eine weitere Variante zur Realisierung eines Programmierweges mit Freilauf,

Fig. 13: eine Führungshulee mit Vorspannrastungen und ei¬ nem Führungsschlitz für Federenden,

Fig. 14: eine Prinzipdarstellung zur Veranschaulichung von entlang eines zu durchlaufenden Weges ableg- baren Federn, die im Bereich eines Endpunktes schwenkbar angeordnet sind,

Fig. 15: ein Kraft-Weg-Diagramm zur Veranschaulichung ei¬ ner weiteren programmierbaren Kraftentfaltung entlang eines zu durchlaufenden Weges,

Fig. 16: eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Federspeichers,

Fig. 17: einen Querschnitt durch einen Federspeicher mit einem zentralen Hauptdruckrohr und einer

Vielzahl von außenliegenden

Federspeicherelementen, und

Fig. 18: eine Abwicklung eines Mantels des Hauptdruck- rohrs aus Fig. 17.

Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein Drehgelenk (1), das eine Tragwelle (2), eine Federaufnahmehülse (3) sowie eine Vorspannhülse (4) aufweist. Durch eine Verdrehung der Vorspannhülse (4) relativ zur Federaufnahmehülse (3) können innerhalb der Federaufnahmehülse (3) angeordnete Federn mit einer Vorspannung beaufschlagt werden. Es ist beispielsweise möglich, die Vorspannhülse (4) mit Arretierausnehmungen (5) zu versehen und hierdurch eine gerasterte Vorspannung zu ermöglichen.

An einem aus der Federaufnahmehülse (3) herausragenden Ende der Tragwelle (2) ist ein Mitnehmer (6) befestigt, der einen Kopplungsstab (7) trägt. Der Kopplungsstab (7) kann Drehmomente auf ein zu positionierendes Teil übertragen bzw. von diesem Teil erzeugte Momente in das Drehgelenk (1) einleiten.

Fig. 2 veranschaulicht in einer anderen Darstellung die Funktionen des Drehgelenkes (1) gemäß Fig. 1. Insbeson¬ dere ist erkennbar, daß der Mitnehmer (6) eine Füh¬ rungsnut (8) für einen Mitnahmebolzen (9) aufweist, der von innerhalb der Federaufnahmehülse (3) angeordneten Federn (10) erzeugte Kräfte auf den Mitnehmer (6) über¬ trägt. Insbesondere ist daran gedacht, die Führungsnut

(8) so auszubilden, daß mindestens ein Freilauf reali¬ sierbar ist. Beispielsweise kann der Freilauf zu einem Beginn der Bewequng vorgesehen sein. Darüber hinaus ist es aber auch ebenfalls möglich, zu Beginn der Bewegung bereits eine Vorspannung zu realisieren.

Nach einer vorgebbaren Verdrehung des Mitnehmers (6) relativ zur Federaufnahmehülse (3) wird der Mitnahme¬ bolzen (9) in eine Aufnahmeausnehmung (11) übergeben und dort abgelegt. Hierdurch erfolgt keine weitere Kraftbeaufschlagung des Mitnehmers (6) und dieser kann sich frei weiter bewegen. Bei einer Bewegung des Mit¬ nehmers (6) in entgegengesetzter Richtung wird der Mit¬ nahmebolzen (9) bei einer Anordnung von Aufnahmeaus- nehmung (11) und Führungsnut (8) nebeneinander wieder in den Bereich des Mitnehmers (6) überführt und besufschlagt den Mitnehmer (6) mit den gespeicherten Federkräften. Zur Erleichterung eines Wechseins des Mitnahmebolzens (9) zwischen der Führungsnut (8) und der Aufnahmeausnehmung (11) st es möglich, auf dem Mitnahmebolzen (9) eine Rolle zu führen, die an den jeweils vorgesehenen Flanken abrollt.

Fig. 3 zeigt in einer vergrößerten Darstellung noch einmal die Anordnung des Mitnahmebolzens (9) im Bereich der Führungsnut (8) und der Aufnahmeausnehmung (11). Insbesondere ist erkennbar, daß im Bereich der Füh¬ rungsnut (8) sowie der Aufnahmeausnehmung (11) schräge Auflaufflanken (12,13) angeordnet sind. Die Auflauf- flanken (12,13) erleichtern einen Übergang des Mitnah¬ mebolzens (9), da aufgrund der einwirkenden Federkräfte durch die Auflaufflanken (12,13) jeweils quer zur Bewe¬ gungsrichtung ausgerichtete Kraftkomponenten entfaltet werden, die den Übergang des Mitnahmebolzens (9) unter- stützen.

In Fig. 4 ist eine andere Ausführungsform dargestellt, bei der statt Drehfedern Linearfedern, beispielsweise Zug- oder Druckfedern, verwendet werden. Der Mitnahme¬ bolzen (9) wird hierbei in einer linear ausgebildeten Führungsnut. (8) bewegt und in einer Aufnahmeausnehmung (11) abgelegt, die im wesentlichen quer zur Führungsnut (8) ausgerichtet ist.

In Fig. 5 wird eine weitere Ausführungsform veranschau- licht. Die Führungsnut ist hier entlang einer Führungs¬ hülse angeordnet. Es sind ein erster Mitnehmer (14) und ein zweiter Mitnehmer (15) vorgesehen. Die Kraftentfal¬ tung kann beispielsweise derart erfolgen, daß eine erste Stufe (16) bei einem Drehwinkel von 80 Grad und eine zweite Stufe (17) bei einem Drehwinkel von 50 Grad aktiviert wird. Zur Positionierung der Mitnahmebolzen (9) sind Haltenasen (18,19) vorgesehen. Für einen Win¬ kelbereich ab 40 Grad kann ein erster Freilauf (20) und für einen Winkelbereich ab 10 Grad ein zweiter Freilauf (21) vorgesehen sein. Die Feder (10) ist innerhalb der Federaufnahmehülse (3) angeordnet. Eine Kraftauskopplung erfolgt über eine Kraftübertragungsstange (22). Die Freilaufbereiche (20, 21) sind im wesentlichen als Schlitze ausgebildet, die sich in Richtung einer Längs- achse (23) erstrecken.

Fig. 6 veranschaulicht die Ankopplung der Kraftübertra¬ gungsstange (22) an ein Rad (24), das auf einer Achse (25) aufsitzt. Im Bereich des Rades (24) ist eine Quer- stange (26) befestigt, die über eine Buchse (27) mit der Kraftübertragungsstange (22) gekoppelt ist. Hierdurch ist eine Umsetzung der Längsbewegung der Kraft¬ übertragungsstange (22) in eine Drehbewegung des Rades (24) möglich. Auf der Grundlage der Figurenbeschreibung zu Fig. 5 wird das Rad (24) ab einem Drehwinkel von 80 Grad mit einer Spannung beaufschlagt, die bei 40 Grad in

einen Frei lauf übergeht. Bei 50 Grad setzt die Spannung des zweiten Elementes ein, das bei 10 Grad mit seinem Freilauf versehen ist.

Fig. 7 zeigt beispielhaft einen generierbaren Kraftver¬ lauf in einem Diagramm, das eine Kraftachse (28) sowie eine Wegachse (29) aufweist. Es ist eine Vorspannung (30) vorgesehen, die zunächst linear entlang des zu durchlaufenden Weges gesteigert wird. Zu einem Um- schaltpunkt (31) setzt ein Freilauf ein, der noch von einer zweiten Feder überlagert ist, die ebenfalls zum Umschaltpυnkt (31) bereits eine Vorspannung aufweist. Hinter dem Umschaltpunkt (31) erfolgt dann bis zu einem Endpunkt (32) wieder ein linearer Kraftanstieg. Ab dem Endpunkt (32) ist wiederum ein Freilauf wirksam, der eine Rückführung der Kraftbeaufschlagung auf Null zur Folge hat.

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Ein hülsenförmiger Standkörper (33) ist in einem Innenraum mit einer Feder (34) versehen. Über ein Ein¬ stellelement (35) ist ein Federdruck vorgebbar. Auf dem Standkörper (33) ist eine kraftaufnehmende Hülee (36) geführt. Eine Kraftabnahme erfolgt seitlich an der kraftaufnehmenden Hülee (36). Ein programmierbarer Schaltweg (37) kann als Schlitz im Bereich des Standkörpers (33) sowie der kaftaufnehmenden Hülse (36) ausgebildet sein. Die Feder greift über einen Mitnehmer (38) in den Schaltweg (37) ein. Im Bereich einer Rastung (39) ist der Mitnehmer (38) nach einer Spannung der Feder (34) ablegbar. Grundsätzlich können mehrere derartige Standkörper (33) mit kraftaufnehmender Hülse (36) hintereinander geschaltet werden. Grundsätzlich ist es ebenfalls möglich, zusätzliche äußere Federn um den Standkörper (33) herum anzuordnen.

Alternativ zu der Verwendung von Federn (34), die als Zug- oder Druckfedern ausgebildet sind, ist es auch möglich, andere kraftspeichernde Elemente einzusetzen. Beispielsweise ist eine Verwendung von Gasdruckfedern möglich. Gleichfalls ist es möglich, vorgegebene Ra¬ sterposit onen vorzusehen. Als Führungselemente können auch federbelastete Rollen oder Räder verwendet werden, die in einem Träger abrollen.

Fig. 9 zeigt in einer vergrößerten Darstellung noch einmal die wesentlichen Funktionselemente gemäß Fig. 5. Insbesondere ist deutlich erkennbar, daß die Führungs¬ schlitze im Bereich von rohrartigen Elementen angeordnet sind. Es wird in der Zeichnung zwischen einem Läuferrohr (40) und einem Programmrohr (41) unterschieden. Durch die Vorgabe des Schaltweges (37) im Bereich des Programmrohres (41) ist es möglich, beliebige Arbeitswege einzeln einzugeben und an einen jeweiligen Bedarf anzupassen. Das Läuferrohr (40) kann als kraftaufnehmende Hülse entsprechend programmiert werden. Beispielsweise ist es möglich, die eingebaute Feder (34) derart zu programmieren, daß ein erster zu durchlaufender Weg bis zu einer ersten Stufe reicht. Im Anschluß an die erste Stufe setzt der erste Freilauf (20) ein. Anschließend wird der zweite Mitnehmer (15) wirksam und zieht die angekoppel en Teile in den Bereich der zweiten Stufe (17). Anschließend wird der zweite Freilauf (21) wirksam.

Es ist beispielsweise möglich, den programmierten Weg auf einen Drehwinkel von 180 Grad auszulegen. Wird das entsprechend angelenkte Rad über 180 Grad gedreht, so wird ein vollständiger Bewegungsablauf auf 360 Grad vollendet und die beispielsweise als Druckfeder ausge¬ bildete Feder (34) zieht entsprechend dem Programm die zuvor posi ionierten Bauteile zurück.

Insbesondere ist es möglich, über einen gesamten vorge¬ sehenen Spannweg Zwischenspeicherungen vorzusehen. Im Bereich des Läuferrohres (40) wird hierbei die gewünschte Programmierung vorgenommen. Entlang eines realisierbaren Spannweges können beliebig viele Zwischenspeicherungen vorgenommen werden. Die Programmierung kann sowohl im Bereich des Läuferrohres (40) als auch im Bereich des Programmier ohres (41) erfolgen.

Eine weitere Variante der Erfindung ist in Fig. 10 dar¬ gestellt. Der grundsätzliche Aufbau ähnelt der Darstel¬ lung gemäß Fig. 8. Es ist ebenfalls im Bereich eines Standkörpers (33) eine Feder (34) angeordnet, die von einem Einstellelement (35) vorspannbar ist. Das Ein- Stellelement (35) greift mit einem Schaft (42), der ein Außengewinde (43) aufweist, in ein Innengewinde (44) eines Bodenteiles (45) des Standkörpers (33) ein. In¬ nerhalb eines Innenraumes (46) des Standkörpers (33), der die Feder (34) aufnimmt, ist ein Halterungsbecher (47) angeordnet, in den ein Ende der Feder (34) eingeführt ist. Der Halterungsbecher (47) ist mit dem Schaft (42) verbunden.

Bei einer Verstellung des Einstellelementes (35) wird der Halterungsbecher (47) in Richtung der Längsachse (23) positioniert und überträgt dabei die vorzugebende Vorspannung auf die Feder (34). Ebenfalls ist erkennbar, daß der Mitnehmer (38) mit einem Arbeitsbecher (48) gekoppelt ist, der das dem Halterungsbecher (47) abgewandte Ende der Feder (34) aufnimmt. Bei einer Positionierung des Mitnehmers (38) wird der mit diesen verbundene Arbeitsbecher (48) verstellt und bringt ent¬ sprechende Spannkräfte auf die Feder (34) auf.

Fig. 11 zeigt eine Variante der Erfindung, bei der in¬ nerhalb einer Federaufnahmehülse (3) eine Mehrzahl von

Federn (10) angeordnet sind, die als Drehfedern ausge¬ bildet sind, im konkreten Ausführungsbeispiel sind acht Federn (10) innerhalb der Federaufnahmehülse (3) ange¬ ordnet. Die Federn (10) sind jeweils im Bereich eines Endes an der Federaufnahmehülse (3) festgelegt. Ein weiteres Ende der Federn (10) ist mit einer Welle (49) verkoppelt. Die Welle (49) ist drehbeweglich in einem Träger (50) geführt und die Federaufnahmehülse (3) ist relativ zum Träger (50) unbeweglich festgelegt. An der Welle (49) ist ein Gewichtskörper (51) befestigt, der eine den Kräften der Federn (10) entgegengesetzte Ge¬ genkraft an der Welle (49) entfaltet.

Wird beispielsweise jede der Federn (10) so dimensio- niert, daß eine maximale Federkraft von 20 kp entfaltbar ist, so ergibt sich durch die Addition der Wirkung der acht Federn eine Gesamtkraft von 160 kp. Gegenüber einer grundsätzlich möglichen Verwendung einer einheitlichen Feder mit einer maximalen Federkraft von 160 kp bietet die Verwendung von acht separaten Federn (10) den Vorteil, c\^R insgesamt das Baugewicht verringert werden kann, da im Bereich jeder der Federn (10) nur relativ geringe Kräfte entfaltet werden. Die Stärke des Materials der Federn (10) kann hierdurch reduziert werden.

Grundsätzlich ist es möglich, eine beliebige Anzahl von Federn (10) innerhalb der Federaufnahmehülse (3) anzu¬ ordnen. Die Unterteilung der erforderlichen Federkraft auf Einzel federn (10) kann somit nach den jeweiligen Einsatzrandbedingungen erfolgen. Auch bei dieser Vor¬ richtung ist es möglich, eine Vorspannbarkeit der Federn (10) zu realisieren. Der Federvordruck kann dadurch verstellt werden, daß eine entsprechende Anordnung der Federaufnahmehülse (3) im Bereich des Trägers (5) erfolgt. Insbesondere ist daran gedacht, den Träger (50) als einen Tragrahmen auszubilden.

In Fig. 12 ist eine weitere Variante einer linearen Anordnung der Vorrichtung veranschaulicht. Im Bereich eines Standkörpers (33) ist wiederum eine Feder (34) angeordnet, die von einem Einstellelement (35) vor¬ spannbar ist. Zur Positionierung des Einstellelementes (35) sind Schrauben (52) vorgesehen. An den Standkörper (33) angekoppelt ist eine Zugeinrichtung (53). Die Zug¬ einrichtung (53) kann beispielsweise als eine Kette ausgebildet sein. Außenseitig um den Standkörper (33) herum ist eine Dämpfungsfeder (54) angeordnet, die als Aufpralldämpfer wirkt. Die Dämpfungsfeder (54) drückt die Kraftaufnahmehülse (36) zurück, wenn diese in den Bereich der Dämpfungsfeder (54) gelangt.

An die Kraftaufnahmehülse (36) ist wiederum eine Kraft¬ abnahme angekoppelt, beispielsweise eine Kraftübertra¬ gungsstange (22). Eingezeichnet ist in Fig. 12 ein zur Verfügung stehender Spannweg (55). Bei einer Bewequng der kraftaufnehmenden Hülse (36) relativ zum Standkörper (33) steht zunächst ein Freilauf (56) zur Verfügung, während dessen die Feder (34) nicht druckbeaufschlagt wird. Nach einem Erreichen des Spannweges (55) wird über den Mitnahmebolzen (9) sowie eine angekoppelte Druckplatte (57) eine Spannung der Feder (34) durchgeführt. Im Bereich der Rastung (39) wird der Mitnahmebolzen (9) nach erfolgter Spannung abgelegt, so daß eine Kraftentlastung verursacht wird.

Fig. 13 zeigt in einer Seitenansicht die Vorspannhülse (4), die mit den Arretierungsausnehmungen (5) Yersehen ist. Die Vorspannhülse (4) weist einen Längsschlitz (58) auf, in den Federenden (59) einer Mehrzahl von Federn (10) eingreifen. Bei einer Verdrehung der Vorspannhülse (4) erfolgt eine gleichzeitige Vorspannung aller Federn (10). Grundsätzlich ist es ebenfalls denkbar, statt eines

linearen l.ängsschlitzes (58) einen konturierten Schlitz (58) zu verwenden, der bei einer Verdrehung der Vorspannhülse (4) unterschiedliche Federn (10) unterschie lich vorspannt.

Fig. 14 zeigt in einer Querschnittdarstellung die An¬ ordnung eines relativ zu einem stationären Halteelement (60) beweglichen Läufers (61). Das Halteelement (60) weist eine Aussparung (62) auf, in der eine Feder (63) über ein Gelenk (64) verschwenkbar gelagert ist. In einem verschwenkt.en Zustand ist die Feder (63) mit einem Druckelement (65) gegen eine Andruckfläche (66) des Läufers geführt, die als Begrenzung einer Ausnehmung (67) des Läufers ausgebildet sein kann. Bei einer Bewegung des Läufers (61) in einer Spannrichtung (68) wird die Feder (63) zusammengedrückt und in einem gespannten Zustand mit dem Druckelement (65) im Bereich einer Aufnahme (69) abgelegt, die im Bereich des stationären Halteelementes (60) angeordnet ist. In diesem Zustand wird von der Feder (63) Energie gespeichert und es erfolgt keine weitere Kraftbeauf chlagung des Läufers (61). Der Läufer (61) kann hierdurch von der Feder (63) unbelastet weiter in Spannrichtung (68) bewegt werden und weitere Federn (63) spannen.

Bei einer Entladung der Federn (63) wird der Läufer (61) entgegen der Spannrichtung (68) bewegt. Die vorgesehenen Federn (63) greifen dabei nacheinander bzw. einander sich zeitlich überlappend am Läufer (61) an und können diesen über einen weiten Weg entgegen der Spannrichtung (68) befördern. Auch bei einem großen derartigen Hubweg sind somit nur relativ gering dimensionierte und damit auf geringem Bauraum unterbringbare Federn (63) erforderlich.

Fig. 15 zeigt ähnlich zur Fig. 7 ein weiteres Kraft- Weg-Diagramm, das bezüglich der Kraftachse (28) und der

Wegachse (29) eingetragen ist. Bis zu einem Umschaltpunkt (70) erfolgt keine Kraftbeaufschlagung durch einen entsprechenden Freilauf. Ab dem Umschaltpunkt (70) setzt eine Feder ein und baut linear eine Kraft auf. Von einem Umschaltpunkt (70) an wird die erste Feder festgesetzt und eine zweite Feder wirksam, die mit einer Vorspannung versehen ist. Ab dem Umschaltpunkt (72) wird zur vorher aktivierten Feder eine mit Vorspannung versehene weitere Feder aktiviert. Ab dem Umschaltpunkt (73) wird wiederum ein Freilauf wirksam, von dem sämtliche Federn erfaßt sind. Ab dem Umschaltpunkt (74) erfolgt dann wieder ein linearer Kraftanstieg durch Aktivierung einer weiteren Feder. Durch die entsprechende Kombination einer Mehrzahl von Federn lassen sich nahezu beliebige Kraft-Weg-Diagramme realisieren. Bei einer geeigneten Kombination von Zug- und Druckfedern lassen sich auch entgegengesetzte Kräfte abspeichern.

Sowohl bei der Verwendung von Drehfedern als auch bei der Verwendung von linearen Federn ist es möglich, vor¬ bestimmte Arretierungen vorzusehen. Beispielsweise können Federkränze mit Sperren, Querstifte oder vergleichbaren Bauelemente eingesetzt werden. Alternativ zur Verwendung von L-för igen Schlitzen zur Ablage von gespannten Federn ist es auch möglich, andersartig ausgebildete Ablageole ente einzusetzen. Beispielsweise ist es möglich, feststehende Einrastkörper einzusetzen oder kraftaufnehmende Einrastscheiben zu verwenden.

Zusätzlich zur Verwendung der Federn ist es möglich, mechanische Arretierungselemente vorzusehen. Beispiels¬ weise ist es möglich, Arretierungen über Zapfen vorzu¬ sehen, die in U-förmige Nuten eingreifen. Die Arretierung kann beispielsweise automatisch nach einem Führen des Zapfens in den Bereich der Nut erfolgen. Zur Freigabe kann eine Knopfauslösung vorgesehen sein, die von einem

Benutzer betätigt wird und mit Hilfe dessen der Zapfen wieder aus der Nut herausgedrückt wird. Zur Realisierung der Arretiervorrichtungen sind aber auch eine Vielzahl anderer Ausführungsformen denkbar, beispielsweise Zahnscheiben oder anders gestaltete Profile.

Figur 16 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Federspeichers, wobei wiederum wie bei den vorstehenden im Zusammenhang mit den Figuren 4 bis 15 beschriebenen Ausführungsbeispielen vorzugsweise eine axiale Beanspruchung der Druck-/Zugfedern erfolgt.

Bei dem in Figur 16 gezeigten Ausführungsbeispiel sind in einer Federaufnahmehülee 100 eine Vielzahl von Federelementen 102 bis 105 gelagert. Diese sind in Axialrichtung und quer Axialrichtung versetzt zueinander angeordnet. Jeder Mitnehmer 106 eines Federelements 102 bisl05 erstreckt sich durch eine schlitzförmige Kulissenführung 108, die einen Linearbereich und einen dazu angestellten angewinkelten Endbereich aufweist.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Federauf¬ nahmehülee 100 nicht rohrförmig sondern als kastenförmi¬ ges Gehäuse ausgebildet. Selbstverständlich ist die Geometrie der Federaufnahmehülse 100 beliebig variierbar. Es muß nur sichergestellt sein, daß eine Vielzahl von Federelementen in Axialrichtung versetzt aufgenommen werden können. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel überlappt der angewinkelte Endbereich jeder Kulissenführung 108 mit dem Linearbereich der benachbarten Kulissenführung 108 , so daß bei der Beaufschlagung des Federspeichers das eine Federelement 102 in seinem Endbereich vorgespannt wird, während bereits das benachbarte Federelement 103 im An- fangsbereich mit einer Spannung beaufschlagt wird.

Auf der Federaufnahmehülse 100 ist eine Mitnehmerhülse 110 gleitend verschiebbar geführt. Die Mitnehmerhülse 110 hat eine Vielzahl von nebeneinander liegenden (Ansicht nach Figur 16) Schlitzen 112 bis 115, die in demjenigen Umfangsrand münden, der den Kulissenführungen 108 der Federaufnahmehülse 100 zugewandt ist. Gemäß der Darstellung nach Figur 16 hat jeder Schlitz 112 bis 115 einen achaparallel verlaufenden ersten Linearabschnitt 118, der jeweils koaxial zu einer der Kulissenführungen 108 (Linea bereich) ausgebildet ist. An den ersten Line¬ arabschnitt 118 schließt sich ein abgewinkelter Anlageab¬ schnitt 120 an, durch den eine Anlagefläche für die Mit¬ nehmer 106 zur Verfügung gestellt wird. Der Anlageab¬ schnitt 120 geht in einen weiteren Linearabschnitt 122 des jeweil igen Schlitzes 112 bis 115 über, dessen Länge in der Regel größer als diejenige des ersten Linearab¬ schnitts 118 ist. Der Einfachheit halber wurde in der Darstellung nach Figur 16 lediglich der wichtige Anfangs¬ bereich der Schlitze 112 bis 115 dargestellt.

Bei Beaufschlagung des Federelements in Richtung F (Figur 16) wird die Mitnehmerhülse 110 gegenüber der feststehenden Federaufnahmehülse 100 verschoben, so daß zunächst der Mitnehmer 106 des Federelements 102 in den ersten Linearabschnitt 118 des Schlitzes 112 eingeführt wird. Da der erste Linearabschnitt 118 koaxial ausgebil¬ det ist, wird der Mitnehmer in dieser Relativposition der Mitnehmerhülse 110 nicht bewegt. D.h., der erste Line¬ arabschnitt 118 wirkt als Freilaufabschnitt. Bei einer weiteren Relativverschiebung der Mitnehmerhülse 110 ge¬ langt der Mitnehmer 106 in Anlage an die Anschlagfläche des Anlageabschnitts 120, so daß der Mitnehmer 106 durch die Mitnehmerhülse 110 mitgenommen und das Federelement 102 vorgespannt wird.

ERSATZBLÄIT (REGEL 26)

Nach einer weiteren Relativverschiebung der Mitneh¬ merhülse 110 wird dann der Mitnehmer 106 des Federele¬ ments 103 in den zugeordneten Schlitz 113 eingeführt, sodaß der gleiche Spannvorgang erfolgt, wie er vorstehend beschrieben wurde. Im Anschluß daran gelangt der Mitnehmer 106 des Federelements 102 in den abgewinkelten Endbereich der Kulissenführung 108, so daß der Mitnehmer quer zur Axialrichtung der Federaufnahmehülee 100 ausgelenkt wird und somit weg vom Anlageabschnitt 120 in den weiteren Linearabschnitt 122 der Mitnehmerhülse 110 verschobenwird. Durch die formschlüssige Aufnahme des Mitnehmers 106 zwischen Anlageabschnitt 120 und dem abgewinkelten Endabschnitt wird verhindert, daß der Mitnehmer 106 zurück in den linearen Teil der Kulissenführung 108 gelangen kann, so daß der Mitnehmer 106 während der weiteren Axialverschiebung der Mitnehmerhülse 110 in seiner Anschlagposition am abgewinkel en Endabschnitt der Kulissenführung 108 gehalten wi rd.

Das Spannen der sonstigen Federelemente 103 bis 106 erfolgt auf gleiche Weise, so daß auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet werden kann.

Bei Entlastung der Mitnehmerhülse 110 werden die Fe¬ derelemente 102 und 105 in umgekehrter Reihenfolge ent¬ spannt, wobei die einzelnen Federelemente bei der Rück- wärtsbewequng in der Mitnehmerhülse 110 nur dann ihre ge¬ speicherte Federenergie abgeben, wenn der Mitnehmer 106 am Anlageabschnitt 120 anliegt. Solange sich der Mitneh¬ mer in den Linearabschnitten 118, 122 befindet, erfolgt keine Abgabe der gespeicherten Federenergie.

Die Figuren 17 und 18 zeigen ein weiteres Ausfüh- rungsbeispiel des erfindungsgemäßen Federspeichers.

Figur 17 zeigt einen Querschnitt durch dieses Ausfüh- rungsbeispiel. Demgemäß hat der Federspeicher ein acht¬ kantiges Hauptdruckrohr 124, das in Figur 17 in Quer¬ schnitt dargestellt ist. An jede Seitenfläche (senkrecht zur Zeicheπebene in Figur 17) des Hauptdruckrohrs 124 ist eine Federaufnahmehülse 126 befestigt, in der eine oder mehrere Federelemente 128 (gegebenenfalls axial hinter¬ einander!iegend) angeordnet sind. Der Aufbau der Feder¬ aufnahmehülse 126 und der oder des Federelement(s) 128 kann in Prinzip dem Aufbau gleichen, wie er im Zusammen¬ hang mit den vorhergehenden Ausführungsbeispielen be¬ schrieben wurde. Demgemäß ist ein Endabschnitt der Feder¬ elemente 128 in der Federaufnahmehülse 126 abgestützt, während der andere Endabschnitt beispielsweise mit einem Mitnehmer 130 versehen ist, der die benachbarte Seiten¬ wandung des Hauptdruckrohrs 124 und die zugeordnete Wand¬ fläche der Federaufnahmehülse 126 durchsetzt, so daß ein Endabschnitt des Mitnehmers 130 in den vom Hauptdruckrohr 124 aufgespannten Innenraum auskragt. In der Seitenwan- düng des Hauptdruckrohrs 124 und der zugeordneten Wand¬ fläche der Federaufnahmehülse 126 sind Schlitze ausgebil¬ det, die eine Axialverschiebung (senkrecht zur Zeichen¬ ebene in Figur 17) des Mitnehmers 130 erlauben.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel trägt das Haupt¬ druckrohr 124 acht Federspeicherelemente 132 bis 138, die achsparallel zur Hauptdruckrohrachse 124 angeordnet sind.

Im Inneren des Hauptdruckrohrs 124 ist ein nicht ge- zeigter Druckkolben gleitend geführt, der als kraftauf¬ nehmendes oder kraftübertragendes Element wirkt. Bei Kraftbeauf chlagung des Druckkolbens wird dieser in der Ansicht nach Figur 17 nach unten bewegt, so daß die Mit¬ nehmer 130 durch Anlage an den Druckkolben mitgenommen werden. Auf diese Weise werden die Federelemente 128 vor¬ gespannt.

Figur 18 zeigt eine Abwicklung des Hauptdruckrohrmantels, aus der die Anordnung der Schlitze 140 entnehmbar ist, die als K lissenführungen zur Führung der Mitnehmer 130 dienen.

Die Geometrie jedes Schlitzes 140 in einer Teilman¬ telfläche des Hauptdruckrohrs 124 entspricht im wesentli¬ chen derjenigen, wie sie im Zusammenhang mit dem Ausfüh- rungsbeispiel in Figur 16 beschrieben wurde. D.h., jeder Schlitz 140 hat einen Linearabschnitt, der in einen abge¬ winkelten Endabschnitt übergeht.

Wie aus der Darstellung gemäß Figur 18 hervorgeht, sind die acht Schlitze 140 des Hauptdruckrohrs 124 in zwei Gruppen angeordnet. Vier Schlitze 140 münden in dem in Figur 18 gezeigten oberen Umfangsrand des Hauptdruckrohrs 124, während die anderen vier Schlitze 140 in Axialrichtung versetzt angeordnet sind. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß bei einer Abwärtsbewegung des Druckkolbens in Pfeilrichtung (Figur 18) zunächst nur die in den erstgenannten Schlitzen geführten Mitnehmer 130 mitgenommen werden, so daß die Federelemente 118 der zugeordneten Federspeicherelemente gespannt werden. Die Vorspannung der anderen vier Federspeicherelemente folgt erst nach einer vorbestimmten Axialbewegung des Druckkolbens. Selbstverständlich könnte die Geometrie der Schlitze 140 und die Axialposition der Mitnehmer 130 auch auf andere Weise ausgelegt werden, so daß beispielsweise sämtliche Mitnehmer 130 zueinander axial versetzt ange¬ ordnet sind, so daß die Federspeicherelemente 132 bis 138 nacheinander gespannt werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Schlitze 140 in den Seitenwandungen des Haupt¬ druckrohrs 124 ausgebildet. Die entsprechenden Schlitze

in der Wandfläche der Federaufnahmehülee 126 müßten dann entsprechend oder zumindest so breit ausgeführt werden, daß der jeweilige Mitnehmer 130 ohne Behinderung in den Schlitzen 140 (in Axialrichtung oder quer dazu) ver- schiebbar ist.

Als Alternativausführungsbeispiel könnte man auch die in Figur 18 dargestellten Winkel-Schlitze 140 in der Wandfläche 126 der Federaufnahmehülse ausbilden und im Hauptdruckrohr 124 Schlitze ausbilden, die die gesamte Axial- und Querbewegung der Mitnehmerbolzen 130 zulassen. D.h., im erstgenannten Fall sind die Kulissenführungen im Hauptdruckröhr 124 ausgebildet, während im letztgenannten Fall die Kulissenführungen in der Federaufnahmehülse 126 vorgesehen sind.

Bei der in Figur 18 dargestellten Geometrie sind die benachbarten Schlitze wiederum überlappend angeordnet, so daß während eines vorbestimmten Hubabschnitts des Druck- kolbens di Federspeicherelemente beider Gruppen gespannt werden und bei der Rückbewequng des Hauptkolbens Energie freigeben.

Damit der Hauptkolben über den angewinkelten Endbereich der oberen Schlitzgruppe (Figur 18) hinaus nach unten bewegt werden kann, muß dafür gesorgt werden, daß zu¬ mindest die in Figur 18 oben liegend angeordneten Mitneh¬ mer aus dem Kollisionsbereich mit dem Hauptkolben hinaus¬ bewegt werden können. Dazu können beispielsweise am Druckkolben entsprechende Führungsschrägen ausgebildet werden, die den Mitnehmer beim Erreichen seiner Endlage im Winkelabschnitt des Schlitzes 140 nach außen hin bewe¬ gen, so daß dessen Endabschnitt nicht mehr in den Innen¬ raum des Hauptdruckrohrs 124 hineinragt und der Druckkol- ben weiter nach unten bewegt werden kann, d.h., die Mit¬ nehmer 130 klappen weg.

Alternativ dazu kann der Hauptdruckkolben mit Füh- rungsausnehmungen 142 (angedeutet in Figur 17) versehen werden, in die der Mitnehmer 130 in seiner Endposition eintaucht, so daß der Hauptkolben weiter nach unten be¬ wegt werden kann. Auch in diesem Fall ist die Rückbewe¬ gung des Mitnehmers 130 weg von seiner Endposition ver¬ hindert, da der Mitnehmer 130 nicht seitlich ausweichen kann, um in den linearen Teil des Schlitzes 140 zu gelan- gen.

Bei der Rückbewegung des Druckkolbens wird dann der Mitnehmer .130 entweder wieder aus seiner zurückgezogenen Position in seine in Figur 17 dargestellte Grundposition bewegt oder er wird - bei der letztgenannten Ausführungs¬ form - aus der zugeordneten Führungsausnehmung 142 her¬ ausbewegt, so daß er wieder in seiner Anlageposition an der Kolbenstirnfläche anliegt.

Wie bereits bei den vorgenannten Ausführungsbeispielen kann jedes Federspeicherelement 132 bis 139 wiederum mit einer Vorspanneinrichtung 144 versehen sein, die es ermöglicht, die Federelemente 128 unabhängig von der Druckkolbenbewegung vorzuspannen.

Bei den beiden letztgenannten Ausführungsbeispielen werden einen Vielzahl von Federelementen gleichzeitig und/oder aufeinanderfolgend vorgespannt. In Abwandlung von dieser Ausführungsform können die erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzipien, wie beispielsweise die Ausbil¬ dung von Kulissenführungen in der Federaufnahmehülse und von Schlitzen mit Freilauf-, Anschlag- und Linearab¬ schnitten in der Mitnehmerhülse 110 auch bei Federspei¬ chern angewendet werden, bei denen lediglich ein Feder- element oder mehr als die gezeigten Federelemente verwen¬ det werden. Die in den einzelnen Ausführungsbeispielen

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gezeigten Schlitz-/Kulissenführungsgeometrien sind selbstverständlich für sämtliche Ausführungsbeispiele ge¬ eignet. D.h., im wesentlichen sind sämtliche Konstrukti¬ onselemente der einzelnen Ausführungsbeispiele in belie¬ biger Weise miteinander kombinierbar, um die erfindungs¬ gemäße Lösung herbeizuführen.