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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung einer Schraubenfeder nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der Erfindung.
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Maßnahmen zur Schwingungsdämpfung von zylindrischen Schraubenfedern sind seit geraumer Zeit in den unterschiedlichsten Ausführungen an beispielsweise Pedalwerken, insbesondere Pedalwerken von Kraftfahrzeugen bekannt. Im Wesentlichen finden dabei Dämpfungselemente Anwendung, die in eine zylindrische Schraubenfeder eines schwenkbar gelagerten sowie federbelasteten Pedalhebels eingesetzt sind und infolge einer Relativbewegung zwischen einer oder mehreren Windungen der Schraubenfeder und dem Dämpfungselement sowie Reibkontakt eine Schwingungsdämpfung erzielen (vgl. z. B.
DE 10 2007 062 327 A1 ). Besagtes Dämpfungselement besteht hier aus einem stabförmigen Einsatz aus Kunststoff oder einem Elastomer, welcher durch wenigstens drei in Längsrichtung der Schraubenfeder sich erstreckende und gleichmäßig über den Umfang des Einsatzes angeordnete sowie radial ausgerichtete Stegelemente gebildet ist, deren Außenkonturen in Reibkontakt mit den Federwindungen stehen. Aus der Praxis ist es des Weiteren bekannt, zur Einstellung einer bestimmten Federkennlinie für vorstehenden Anwendungsfall statt einer einzigen zylindrischen Schraubenfeder eine zylindrische Doppelschraubenfeder mit einer äußeren und einer in derselben angeordneten inneren Schraubenfeder zu verwenden (vgl. z. B.
DE 10 2005 007 637 A1 ,
DE 10 2008 041 978 A1 ,
JP 2007272670 A ). Um auch hier eine Schwingungsdämpfung zu bewirken, ist in einem zwischen den beiden zylindrischen Schraubenfedern gebildeten Ringabschnitt ein Dämpfungselement angeordnet, welches gemäß der
DE 10 2008 041 978 A1 beispielsweise elastisch deformierbar und aus einem Harz oder einem Kunststoff ausgebildet ist.
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Neben zylindrischen Schraubenfedern finden für verschiedenste Anwendungsfälle auch an sich bekannte bauchige, insbesondere tonnenförmige, oder kegelförmige Schraubenfedern Anwendung, mittels derer die Federkennlinie einfacher und kostengünstiger auf den jeweils aktuellen Anwendungsfall abstimmbar ist und die im Hinblick auf besagte zylindrische Schraubenfedern bei gleichem Anwendungsfall kürzer bauen, woraus Bauraum- und Materialkosteneinsparungen resultieren können. Auch hier kann es angezeigt sein, derartige Schraubenfedern schwingungsgedämpft auszubilden bzw. anzuordnen, wobei eine Anordnung eines Dämpfungselementes innerhalb der Schraubenfeder ausscheidet, da deren Innendurchmesser nicht konstant ist und demgemäß der erforderliche Reibkontakt nicht im erforderlichen Maße ohne nachteilige Beeinflussung der Federeigenschaften bzw. des Betriebsverhaltens der Schraubenfeder gewährleistet werden kann. Hier setzt die nachfolgend beschriebene Erfindung an.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung einer Schraubenfeder zu schaffen, die einfach und kostengünstig in der Herstellung und Montage sowie äußerst wirkungsvoll in ihren Dämpfungseigenschaften an bauchigen, insbesondere tonnenförmigen oder kegelförmigen Schraubenfedern ist ohne deren Federeigenschaften oder deren Betriebsverhalten nachteilig zu beeinflussen.
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Ausgehend von einer Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung einer Schraubenfeder, welche ihrerseits einenends mit einem ersten und anderenends mit einem zweiten Teil verbunden ist, wobei erstes und zweites Teil relativ zueinander beweglich ausgebildet sind, und wobei zumindest ein Dämpfungselement für die Schraubenfeder vorgesehen ist, das in Reibkontakt mit wenigstens einer Windung der Schraubenfeder steht, wird die gestellte Aufgabe demnach dadurch gelöst, dass das zumindest eine Dämpfungselement wenigstens eine der Windungen der Schraubenfeder, vorzugsweise wenigstens eine der radial am weitesten außen liegenden Windungen, radial außen berührt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere bei Verwendung von bauchigen Schraubenfedern, also zum Beispiel tonnenförmigen oder kegelförmigen Schraubenfedern.
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Mittels dieser einfachen und kostengünstigen Maßnahme kann der erforderliche Reibkontakt zwischen der Schraubenfeder und dem zumindest einen Dämpfungselement ohne nachteilige Beeinflussung der Federeigenschaften oder des Betriebsverhaltens der bauchigen oder kegelförmigen Schraubenfeder gewährleistet werden, da das Dämpfungselement die Schraubenfeder an ihrer Außenkontur berührt und das Betriebsverhalten derselben nur im Sinne der gewünschten Schwingungsdämpfung beeinflusst. Das Dämpfungselement respektive deren Kontaktflächen können in weiten Grenzen ohne herkömmliche Bauraumbegrenzung bestimmungsgemäß an die Außenkontur der Schraubenfeder angepasst werden.
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Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
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Danach kann das zumindest eine Dämpfungselement weitestgehend starr ausgebildet sein und wenigstens eine der Windungen in einem Abstand zur Mittenlängsachse der Schraubenfeder berühren, der kleiner dem größten sich im Betrieb der Schraubenfeder einstellenden Radius der berührten Windung/en der Schraubenfeder ist. Durch diese Maßnahme ist weitestgehend über das gesamte Betriebsverhalten der Schraubenfeder, welches zum einen durch Streckung und demgemäß Verschlankung und zum anderen durch Zusammenziehen und Aufweitung gekennzeichnet ist, der unmittelbare Kontakt zwischen dem Dämpfungselement und wenigstens einer Windung der Schraubenfeder gewährleistet. Demgegenüber kann das Dämpfungselement auch federelastisch ausgebildet sein und wenigstens eine der Windungen der Schraubenfeder berühren, wodurch gestattet ist, dass das Dämpfungselement mit einer gewissen Vorspannung gegen die wenigstens eine Windung der Schraubenfeder drückt. Insoweit kann das zumindest eine Dämpfungselement auch derart zur Mittenlängsachse der Schraubenfeder angeordnet oder derart federelastisch ausgebildet sein, dass das Dämpfungselement in jedem Betriebszustand der Schraubenfeder die betreffende/n Windung/en berührt. Vorteilhaft kann das zumindest eine Dämpfungselement stift- oder plattenförmig ausgebildet sein und vorzugsweise aus einem Kunststoff bestehen. Ein derartiges Dämpfungselement ist einfach und kostengünstig herstellbar. Ferner kann das zumindest eine Dämpfungselement am ersten Teil oder am zweiten Teil, gegebenenfalls lösbar befestigt sein, wodurch eine bauraumsparende Baueinheit geschaffen ist. Weiter kann das zumindest eine Dämpfungselement form- und/oder kraftschlüssig oder stoffschlüssig am ersten oder zweiten Teil befestigt oder einstückig mit dem ersten oder zweiten Teil ausgebildet sein, welches sich insbesondere dann anbietet, wenn das erste bzw. zweite Teil aus einem Kunststoff bestehen und beispielsweise nach einem an sich bekannten Spritzgießverfahren hergestellt werden. Um das zumindest eine Dämpfungselement einfach und kostengünstig an gegebenenfalls unterschiedliche Schraubenfedern hinsichtlich des zu gewährleistenden Kontaktes anpassen können, kann besagtes Dämpfungselement orthogonal zur Mittenlängsachse der Schraubenfeder verstellbar am ersten oder zweiten Teil befestigt sein. Schließlich kann vorgesehen sein, dass das erste Teil durch einen Lagerbock eines Pedalwerks eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, und das zweite Teil durch einen am besagten Lagerbock schwenkbar gelagerten Pedalhebel gebildet ist.
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Die Erfindung betrifft auch ein Pedalwerk, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattetes Pedalwerk eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, in einer perspektivischen Überblicksdarstellung,
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2 der erfindungswesentliche Bereich des Pedalwerks nach 1 in einer vergrößerten Darstellung mit einem Dämpfungselement der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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3 eine Rückstellfeder des Pedalwerks nach 1 und 2 in einer Einzeldarstellung,
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4 das Dämpfungselement nach 1 und 2 in einer perspektivischen Einzeldarstellung, und
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5 das Dämpfungselement im Zusammenbau mit einem Lagerbock des Padalwerks.
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Die 1 und 2 zeigen demnach zunächst zwei relativ zueinander bewegliche Teile 1 und 2, vorliegend ein erstes Teil 1 in Form eines Pedalhebels eines Pedalwerks eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, der seinerseits mittels einer Lagerachse 3 an dem zweiten Teil 2 in Form eines Lagerbocks des Pedalwerks schwenkgelagert ist.
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Das erste Teil 1 respektive der Padalhebel ist mittels einer tonnenförmigen Schraubenfeder 4 (vgl. insbes. auch 3), die vorliegend als Rückstellfeder fungiert, federkraftbeaufschlagt am zweiten Teil 2 in Form des Lagerbocks schwenkgelagert.
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Ferner ist ein Dämpfungselement 5 vorgesehen, das seinerseits vorliegend plattenförmig ausgebildet und am zweiten Teil 2/am Lagerbock befestigt ist sowie die tonnenförmige Schraubenfeder 4 an wenigstens einer ihrer radial am weitesten außen liegenden Windungen 6 radial außen berührt. Aufgrund des Umstandes, dass besagte Schraubenfeder 4 während der Betätigung des ersten Teils 1 respektive Pedalhebels im Wechsel gestreckt wird und sich wieder zusammenzieht, ist ein Reibkontakt zwischen dem Dämpfungselement 5 und den von demselben berührten Windungen 6 zu verzeichnen, welcher wiederum in vorteilhafter Weise schwingungsdämpfend wirkt.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Dämpfungselement 5 aus einem Kunststoff und weitestgehend starr sowie winkelförmig mit einem Kontaktabschnitt 5a und einem Befestigungsabschnitt 5b ausgebildet (vgl. insbes. 4).
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Bekanntermaßen ist das Betriebsverhalten der Schraubenfeder 4 zum einen durch Streckung und demgemäß Verschlankung und zum anderen durch Zusammenziehen und Aufweitung der Schraubenfeder 4 gekennzeichnet. Im Hinblick darauf ist gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltungsvariante der Erfindung das Dämpfungselement 5 derart zur Schraubenfeder 4 angeordnet, dass der Kontaktabschnitt 5a wenigstens eine der Windungen 6 der Schraubenfeder 4 in einem Abstand zur Mittenlängsachse 7 derselben berührt, der kleiner dem größten sich im Betrieb der Schraubenfeder 4 einstellenden Radius der berührten Windung/en 6 der Schraubenfeder 4 ist. Hierdurch drücken die betroffenen Windungen 6 mit einer bestimmten Vorspannung seitlich gegen das Dämpfungselement 5, wodurch der für die gewünschte Schwingungsdämpfung erforderliche Reibkontakt gewährleistet ist.
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Denkbar ist es auch und demgemäß durch die Erfindung mit erfasst, das Dämpfungselement 5 gemäß einer weiteren Ausgestaltungsvariante der Erfindung selbst federelastisch auszubilden, welches dann mit einer bestimmten Vorspannung von radial außen gegen wenigstens eine Windung 6 der Schraubenfeder 4 drückt und in den verschiedenen Betriebszuständen sich einstellende unterschiedliche Durchmesser der Schraubenfeder 4 ausgleicht (nicht näher dargestellt).
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Die vorbeschriebenen Varianten der Ausbildung und Anordnung des Dämpfungselementes 5 gestatten es auch, dass das Dämpfungselement 5 bei schwach gespannter Schraubenfeder 4 dieselbe zwar bestimmungsgemäß berührt, jedoch bei stark gespannter Schraubenfeder 4 einen Kontakt vermeidet. Durch diese Maßnahme ist bei Gewährleistung der gewünschten Federeigenschaften und des gewünschten Betriebsverhaltens der Schraubenfeder 4 ein Kontakt zwischen derselben und dem Dämpfungselement 5 auf den Betriebszustand, nämlich den schwach gespannten Betriebszustand der Schraubenfeder 4 beschränkt, bei dem die Schraubenfeder 4 besonders stark zum Schwingen neigt. Demgegenüber kann es jedoch auch gegebenenfalls angezeigt sein, das Dämpfungselement 5 derart zur Mittenlängsachse 7 der Schraubenfeder 4 anzuordnen oder derart federelastisch auszubilden, dass das Dämpfungselement 5 in jedem Betriebszustand der Schraubenfeder 4 die betreffenden Windungen 6 derselben berührt.
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Wie insbesondere den 4 und 5 zu entnehmen ist, ist das Dämpfungselement 5 formschlüssig mit dem zweiten Teil 2/dem Lagerbock, gegebenenfalls wieder lösbar verbunden, indem Rastnasen 5c am Befestigungsabschnitt 5b vorgesehen sind, die ihrerseits elastisch in eine Rastaufnahme 8 des zweiten Teils 2/Lagerbocks eingreifen, wenn das Dämpfungselement 5 mit seinem Befestigungsabschnitt 7b orthogonal zur Mittenlängsachse 7 der Schraubenfeder 4 in besagte Rastaufnahme 8 eingeschoben wird (vgl. insbes. 2 und 5). Die Rastaufnahme 8 kann dabei eine Mehrzahl hintereinander angeordneter Raststellen aufweisen, die beispielsweise in Anpassung an unterschiedlich ausgebildete Schraubenfedern 4 eine Verstellung des Kontaktabschnittes 5a zur Schraubenfeder 4 gestatten (nicht näher dargestellt).
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Ungeachtet dessen kann das Dämpfungselement 5 auch kraftschlüssig mittels an sich bekannter mechanischer Befestigungselemente am zweiten Bauteil 2/Lagerbock befestigt sein oder mit demselben einstückig ausgebildet sein (nicht näher dargestellt). Denkbar wäre es beispielsweise auch, in kinematischer Umkehr das Dämpfungselement 5 statt am feststehenden Teil 2 am bewegten Teil 1, vorliegend am Pedalhebel anzuordnen.
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Das vorstehende Ausführungsbeispiel stellt auf ein plattenförmiges Dämpfungselement 5 ab, welches geeignet ist, gleichzeitig eine Mehrzahl Windungen 6 der Schraubenfeder 4 zu berühren und außerdem vorteilhaft an die Außenkontur der Schraubenfeder 4 anpassbar ist. Demgegenüber kann das Dämpfungselement 5 auch stiftartig ausgebildet sein, welches dann leichter baut (nicht näher dargestellt). Erstreckt sich besagtes stiftförmiges Dämpfungselement 5 überwiegend in Achsrichtung, ist auch dieses an die Außenkontur der Schraubenfeder 4 anpassbar und geeignet, gleichzeitig eine Mehrzahl Windungen 6 der vorliegend tonnenförmigen Schraubenfeder 4 bestimmungsgemäß zu berühren.
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Weiterhin stellt das besagte Ausführungsbeispiel im Wesentlichen auf tonnenförmige Schraubenfedern 4 ab. Die Erfindung ist jedoch auch für jegliche anderen an sich bekannten bauchigen Schraubenfedern 4, die sich von herkömmlichen tonnenförmigen Schraubenfedern 4 unterscheiden, sowie für kegelförmige Schraubenfedern 4 geeignet, die demgemäß durch die Erfindung ebenfalls mit erfasst sind.
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Schlussendlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf im Ausführungsbeispiel erwähnte Pedalwerke, sondern erfasst auch an sich bekannten Anordnungen, die aus relativ zueinander beweglichen und mittels bauchiger oder kegelförmiger Schraubenfeder 4 federbelasteten Teilen 1 und 2 gebildet sind und bei denen Federschwingungen erfindungsgemäß gedämpft werden können oder sollen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erstes Teil
- 2
- zweites Teil
- 3
- Lagerachse
- 4
- Schraubenfeder
- 5
- Dämpfungselement
- 5a
- Kontaktabschnitt
- 5b
- Befestigungsabschnitt
- 5c
- Rastnasen
- 6
- Windung
- 7
- Mittenlängsachse (Schraubenfeder 4)
- 8
- Rastaufnahme
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007062327 A1 [0002]
- DE 102005007637 A1 [0002]
- DE 102008041978 A1 [0002, 0002]
- JP 2007272670 A [0002]
