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Querbeziehung zu verwandter Anmeldung
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Die Anmeldung beansprucht die Vorteile des Einreichdatums und der Offenbarung der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/355,067, eingereicht am 15. Juni 2010, deren gesamte Offenbarung per Referenz einschließlich aller dort zitierten Quellen ausdrücklich hier als einbezogen gilt.
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft Federn und insbesondere ein Element zum Dämpfen von Schwingungsgeräuschen, die von Federn in verschiedenen Baugruppen, z. B. Fahrzeugpedalanordnungen, erzeugt werden.
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Hintergrund der Erfindung
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Federn sind bekannte mechanische Elemente, die in zahlreichen Mechanismen und Anordnungen zum Zweck des Speicherns/Freigebens von Energie und/oder des Aufrechterhaltens von zwischen Oberflächen wirkenden Kräften eingesetzt werden.
US-Patent 7,404,342 offenbart die Verwendung einer Feder in einer Fahrzeugpedalanordnung zum Zwecke des Aufbringens einer Kraft auf einen Fahrzeugpedal-Reibmechanismus.
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Da einige Federn in Hohlräumen und Gehäusen von Anordnungen, wie von Fahrzeugpedalanordnungen, untergebracht sind, die Schwingungen ausgesetzt sein können, besteht die Tendenz, dass die Federn die Oberfläche von Baugruppengehäusen kontaktieren oder daran reiben oder dass benachbarte Wicklungen von Federn einander kontaktieren und reiben oder dass Mehrfachfedern einer Federanordnung einander kontaktieren und reiben, dies alles zum Erzeugen unerwünschter Federgeräusche.
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In der Vergangenheit wurden Keile aus Schaum oder vergleichbarem dämpfenden Werkstoff zum Dämpfen von Federgeräusch eingesetzt. Ein mit der Verwendung von Schaumkeilen einhergehender Nachteil ist jedoch das Risiko der Verlagerung der Schaumkeile zu anderen Bereichen der Fahrzeugpedalanordnung.
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Die Erfindung ist darauf gerichtet, ein verbessertes Feder-Dämpferelement zu schaffen, das nicht nur unerwünschte Federgeräusche vermeidet sondern auch dazu beiträgt, die Federanordnung und ihren Montagevorgang zu vereinfachen.
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Abriss der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Feder-Dämpferelement zur Verwendung in einer Doppel-Schraubenfederanordnung, umfassend eine innere und eine äußere Schraubenfeder, wobei das Feder-Dämpferelement eine Deckwand und eine Seitenwand aufweist, welche von der Deckwand herabhängt und eine innere Schulter bildet, die auf das Ende der inneren Schraubenfeder aufsetzbar ist, wobei die Seitenwand dazu ausgestaltet ist, sich zwischen der inneren und der äußeren Schraubenfeder der Doppel-Schraubenfederanordnung zu erstrecken.
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Bei einer Ausführung nimmt das Feder-Dämpferelement die Gestalt einer Kappe an, welche ein von der Deckwand gebildetes Dach hat, das an der Oberseite des Endes der inneren Schraubenfeder anliegen kann, sowie eine im Wesentlichen zylindrisch geformte Seitenwand, welche von dem Rand des Daches herabhängt und das Ende der inneren Schraubenfeder einfasst.
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Bei einer Ausführung umfasst die Deckwand des Feder-Dämpferelementes oder der Kappe einen Innenrand, der eine zentrale Öffnung in der Deckwand bildet.
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Gemäß einer besonderen Ausführung ist die Erfindung auf eine Kappe aus einem Elastomerwerkstoff gerichtet, die über das Ende der inneren Schraubenfeder einer Doppel-Schraubenfederanordnung gestülpt werden kann, welche die innere Schraubenfeder und eine äußere Schraubenfeder umfasst. Bei dieser Ausführung umfasst die Kappe eine Deckwand mit einem äußeren Umfangsrand und einem inneren Umfangsrand, der eine zentrale Öffnung in der Deckwand bildet, die ihrerseits dazu ausgestaltet ist, auf der oberen Fläche der inneren Schraubenfeder aufgesetzt zu werden, sowie eine in Umfangsrichtung sich erstreckende Seitenwand, die vom äußeren Umfangsrand der Deckwand wegragt und in einen Raum zwischen der inneren Schraubenfeder und der äußeren Schraubenfeder der Doppel-Schraubenfederanordnung hineinragen kann.
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Bei einer Ausführung bilden die Deckwand und die Seitenwand des Feder-Dämpferelementes oder der Kappe eine innere Schulter, die auf das Ende der inneren Schraubenfeder aufgesetzt werden kann.
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In einer anderen besonderen Ausführung ist die Erfindung auf eine Fahrzeug-Pedalanordnung mit mindestens einer Basis, einem Pedalarm, einer ersten zwischen der Basis und dem Pedalarm gelegenen Feder zum Vorspannen des Pedalarms von der Basis weg und einer Feder-Dämpferkappe, welche über eine der Enden der Schraubenfeder gestülpt ist und an dem Pedalarm oder der Basis anliegt.
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Bei einer Ausführung umfasst der Pedalarm der Fahrzeug-Pedalanordnung eine Innenfläche, die eine Aussparung bildet, wobei die Feder-Dämpferkappe in der Aussparung des Pedalarmes aufgenommen ist.
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Bei einer Ausführung umfasst die Fahrzeug-Pedalanordnung ferner eine Doppel-Schraubenfederanordnung, welche sich zwischen der Basis und dem Pedalarm erstreckt und eine innere und eine äußere Schraubenfeder umfasst. Die erste Feder bildet hier die innere Schraubenfeder und ist innerhalb der äußeren Schraubenfeder gelegen, wobei die Feder-Dämpferkappe eine Seitenwand hat, die zwischen die inneren und äußeren Schraubenfedern hineinragt.
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Bei einer Ausführung umfasst die Feder-Dämpferkappe eine Deckwand mit einer Schrägfläche, und der Pedalarm umfasst eine innere Fläche mit einer Schrägfläche, wobei die Schrägfläche der Deckwand der Feder-Dämpferkappe an der Schrägfläche der Innenfläche des Pedalarms anliegt.
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Bei einer Ausführung bildet die Feder-Dämpferkappe eine Öffnung, und die Fahrzeug-Pedalanordnung umfasst einen Finger, der von dem Pedalarm nach außen vorragt, wobei der Finger durch die Öffnung in die Feder-Dämpferkappe und in das Ende der ersten Schraubenfeder ragt.
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In einer Ausführung besteht die Feder-Dämpferkappe aus einem Elastomer-Werkstoff.
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Andere Vorteile und Merkmale der Erfindung erschließen sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungen der Erfindung, den Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen. Die Merkmale der angegebenen Ausführungen können einzeln oder in Kombination miteinander zur Realisierung der Erfindung führen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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In den beigefügten Zeichnungen sind gleiche Bezugszahlen zum Bezeichnen gleicher Teile durchgehend verwendet.
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1 ist eine abgebrochene Schnittdarstellung einer Pedalanordnung mit einer Doppel-Schraubenfederanordnung, umfassend ein Feder-Dämpferelement gemäß der Erfindung;
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2 ist eine im Maßstab vergrößerte perspektivische Schnittansicht der Doppel-Schraubenfederanordnung und des Basis-Abschnittes der Fahrzeug-Pedalanordnung nach 1;
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3 ist eine in noch größerem Maßstab dargestellte perspektivische Draufsicht des Feder-Dämpferelementes gemäß der Erfindung;
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4 ist eine ebenfalls in noch größerem Maßstab dargestellte perspektivische Unteransicht des Feder-Dämpferelements gemäß der Erfindung, und
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5 ist eine abgebrochene vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils der Doppel-Schraubenfederanordnung und eines Abschnitts des Pedalarmes der Fahrzeug-Pedalanordnung nach 1.
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Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Die 1 bis 5 zeigen ein Feder-Dämpferelement 10 gemäß der Erfindung und speziell die 1, 2 und 5 eine Fahrzeug-Pedalanordnung 100 mit einer Doppel-Schraubenfederanordnung 200 mit dem Feder-Dämpferelement 10.
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Das speziell in den 3 und 4 dargestellte Feder-Dämpferelement 10, welche aus jedem geeigneten Geräusch oder Reibung dämpfenden Werkstoff, z. B. aus Gummi oder aus einem Schaum- oder Elastomerwerkstoff bestehen kann, in Gestalt eines im Wesentlichen zylindrischen Domes oder einer Kappe oder eines Stopfens dargestellt, umfassend eine offene, sich in Umfangsrichtung erstreckende Deckwand 12 und eine sich in Umfangsrichtung erstreckende, zylindrisch geformte Seitenwand 14.
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Die Deckwand 12 des Feder-Dämpferelementes oder der Kappe 10 umfasst eine Außenfläche 16, eine Innenfläche 18, einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Außenrand 20, und einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Innenrand 22, der eine zentrale, im Wesentlichen kreisförmige Öffnung 24 in der Deckwand 12 bildet.
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Die äußere Oberfläche 16 der Deckwand 12 bildet zusätzlich einen ersten abgeschrägten Umfangsoberflächenabschnitt 25 (2, 3, 4 und 5), der an den Abschnitt der Außenfläche 16 benachbart dem sich in Umfangsrichtung erstreckenden, inneren vertikal orientierten Rand 22 der Deckwand 12 angeformt ist, und einen zweiten sich in Umfangsrichtung erstreckenden abgeschrägten Oberflächenabschnitt 27 (2, 3, 4 und 5) an der Außenfläche 16, die von dem ersten abgeschrägten Abschnitt 25 einen Abstand hat und an den Abschnitt der Außenfläche 16 benachbart dem äußeren Umfangsrand 20 der Deckwand 12 angeformt ist.
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Die Seitenwand 14 des Feder-Dämpferelementes oder der Kappe 10 hängt oder ragt im Wesentlichen einheitlich normal nach außen und unten vom Umfangsrand 20 der Deckwand 12 und erstreckt sich bei der Ausführung nach den 3 und 4 im Wesentlichen vollständig um den Umfangsrand 20 der Deckwand 12. Die Seitenwand 14 hat eine äußere, sich in Umfangsrichtung erstreckende Oberfläche 26 und eine innere sich in Umfangsrichtung erstreckende Oberfläche 28.
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Die Deckwand 12 und die Seitenwand 14 des Feder-Dämpferelementes oder der Kappe 10 und insbesondere die verbundenen Umfangsränder der entsprechenden inneren Oberflächen 18 und 28 bilden zusammen eine im Wesentlichen L-förmige Schulter bzw. einen Flansch 30 (2, 4 und 5).
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Das Feder-Dämpferelement oder die Kappe 10 ist dazu vorgesehen, auf der äußersten Windung oder dem Ende einer Feder 40 aufzusetzen und dieses zu überdecken, wobei in der Ausführung nach den 1, 2 und 5 die Feder eine Schraubenfeder ist und einen langgestreckten Strang oder Draht umfasst, der wie bekannt zu einer Helix mit mehreren individuellen und im Wesentlichen parallelen Drahtwindungen oder Spulen gewickelt ist (2).
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Wie in den 2 und 5 gezeigt, ist das Feder-Dämpferelement oder die Kappe 10 dazu geeignet, auf und über das äußerste Ende der Schraubenwicklung 44a der Feder 40 aufgesetzt und montiert zu werden, derart, dass der Flansch oder die Schulter der Feder 40 auf dem äußeren Rand der äußersten Schraubenfederwicklung 44 der Feder 40 aufsitzt, und noch spezieller derart, dass die innere Oberfläche 18 der Deckwand 12 des Feder-Dämpferelementes 10 an der Deckfläche des äußersten und obersten Endes der Schraubenwicklung 44a der Feder 40 anliegt; die Innenfläche 28 der Seitenwand 14 des Feder-Dämpferelementes 10 liegt an der äußeren Oberfläche der Endwicklung 44a der Feder 40 und mindestens an den nächsten beiden unteren Endwicklungen 44c und 44d der Feder 40 an; und die von der Deckwand 12 des Feder-Dämpferelementes 10 gebildete Öffnung 24 ist koaxial mit der zentralen Öffnung ausgerichtet, die sich über die Länge der Schraubenfeder 40 und durch diese hindurch erstreckt.
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Die 1 und 5 zeigen das Feder-Dämpferelement oder die Kappe 10 und die Feder 40 in einer inneren Tasche bzw. einem Hohlraum 104 gelegen und in die Unterfläche 103 des Pedalarmes 102 einer Fahrzeug-Pedalanordnung hineinragend. Die unterste Wicklung 44b der Feder 40 sitzt auf einer oberen Oberfläche des Basisarmes 108 einer Pedal-Reibvorrichtung 109, die einer Basis oder einem Stützglied 107 der Fahrzeug-Pedalanordnung 100 zugehört. Die entgegengesetzte oberste Wicklung 44a der Feder 40 mit dem darauf aufsitzenden Feder-Dämpferelement 10 umgibt einen im Wesentlichen konisch geformten Finger 113 (5), der von der inneren Fläche 103 des Pedalarmes 102 nach außen vorspringt, und das Feder-Dämpferelement 10 ist in einer Aussparung 110 (5) aufgenommen, welche sich in die Innenfläche 103 des Pedalarmes 102 hinein erstreckt. Ein Abschnitt der Innenfläche 103 des Pedalarmes 102, der die Aussparung 110 bildet, hat ein in Umfangsrichtung sich erstreckendes abgeschrägtes Segment 111 (5). Bei der gezeigten Ausführung erstreckt sich die Aussparung 110 in Umfangsrichtung um die Basis des Fingers 113, und der Finger 113 umfasst eine äußere, in Umfangsrichtung sich erstreckende nach auswärts sich verjüngende Oberfläche 115.
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Die 1, 2 und 5 zeigen zusätzlich eine zweite, äußere Schraubenfeder 140, welche in Kombination mit der Feder 40 und dem Feder-Dämpferelement 10 eine Doppel-Schraubenfederanordnung 200 bildet, die den Pedalarm 102 von der Basis 107 der Fahrzeug-Pedalanordnung 100 wegdrückt. Die Feder 140 hat einen größeren Durchmesser als die Feder 40 und hat ein oberes Ende, das in der Tasche oder dem Hohlraum 104 des Pedalarmes 102 so montiert ist, dass die Feder 40 innerhalb der Feder 140 in einer teleskopierenden Doppel-Schraubenfederanordnung, d. h. in einer Anordnung gemäß 5, gelegen ist, wobei die Feder 140 die äußere Feder der Doppel-Schraubenfederanordnung 200 bildet und die Feder 40 umgibt, welche die innere Feder der Doppel-Schraubenfederanordnung 200 bildet.
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Wie auch in den 1, 2 und 5 gezeigt ist, ist das Feder-Dämpferelement 10 in der Doppel-Schraubenfederanordnung 200 so montiert, dass die Seitenwand 14 des Feder-Dämpferelementes 10 im Spalt oder Zwischenraum zwischen den Federn 40 und 140 eingeklemmt ist, d. h. in einer insbesondere in 5 gezeigten Anordnung, wobei die Innenfläche 28 der Seitenwand des Feder-Dämpferelementes 10 an der äußeren Oberfläche der inneren Feder anliegt und die äußere Fläche 26 der Seitenwand 14 des Feder-Dämpferelementes 10 an der inneren Oberfläche der äußeren Feder 140 anliegt.
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Gemäß der Erfindung sind Lokalisierung und Positionierung des Feder-Dämpferelementes 10 über der Endwicklung 44a der inneren Feder 40 so beschaffen, dass das Feder-Dämpferelement 10 zwischen der Oberfläche 103 des Pedalarmes 102 eingeklemmt ist, und das Ende 44a der Feder 40 bewahrt die Endwicklung 40a der Feder 40 vor einem Kontaktieren oder Reiben an der Innenfläche 103 des Pedalarmes 102 und eliminiert in vorteilhafter Weise Geräusch und Reibung, welche normalerweise als Ergebnis eines Kontaktes zwischen Bauteilen aus unterschiedlichen Materialien, d. h. der üblicherweise aus Metallwerkstoff bestehenden Feder und eines Pedalarmes 102, der üblicherweise aus Kunststoff hergestellt ist.
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Ferner bewahrt die Anordnung und Positionierung der Seitenwand 14 des Feder-Dämpferelementes 10 zwischen der inneren Feder 40 und der äußeren Feder 140 der Doppel-Schraubenfederanordnung 200 die Federn 40 und 140 in vorteilhafter Weise vor einem Kontaktieren oder Reiben aneinander und eliminiert das Federgeräusch, welches normalerweise wegen Kontaktes zwischen zwei aus Metall bestehenden Federn entsteht.
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Gemäß der Erfindung umfasst der Montageprozess der Fahrzeug-Pedalanordnung 100 die Schritte des Platzierens des Feder-Dämpferelementes 10 über dem Deckende der Feder 40 und des Einklemmens der Seitenwand 14 im Spalt zwischen den inneren und äußeren Federn 40 und 140, wie in 2 gezeigt ist; das Montieren der Doppel-Schraubenfederanordnung 200 mit dem daran gekoppelten Feder-Dämpferelement 10 in der Fahrzeug-Pedalanordnung 100 und speziell des Einsetzens des oberen Endes der Doppel-Federanordnung 200 über den Finger 113 in die Aussparung 104 der Unterseite 103 des Pedalarmes 102 derart, dass der Finger 113 sich durch die Öffnung 24 in der Deckwand 12 des Feder-Dämpferelementes 10 und in das Ende der inneren Feder 40 hinein erstreckt, und danach des Positionierens und Einsetzens des unteren Endes der Doppel-Schraubenfederanordnung 200 in den Basisabschnitt 108 der Reibung erzeugenden Anordnung 109, die entgegengesetzt und im Abstand von dem Pedalarm angeordnet ist.
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Wie insbesondere aus 5 ersichtlich ist, ist der Finger 113 und insbesondere dessen konvergierende äußere Oberfläche 115 so ausgebildet und geformt, dass er die Doppel-Schraubenfederanordnung 200 in montierte Position derart bringt, dass die Schrägfläche 27 der Deckwand 12 des Feder-Dämpferelementes 10 und die Schrägfläche 111 in der Aussparung 110 des Pedalarmes 112 zueinander passend komplementär aneinander anliegen und somit die Lokalisierung und Montage der Doppel-Schraubenfederanordnung 200 am Pedalarm 102 während des Fahrzeugpedal-Montageprozesses erleichtern und vereinfachen.
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Somit gestattet die Verwendung eines Feder-Dämpferelementes 10 mit der über das Ende der Feder 40 gestülpten Deckwand 12, dass ein Abschnitt des Feder-Dämpferelementes 10 zwischen der Feder 40 und dem Pedalarm 102 eingeklemmt und gehalten werden kann, um das Risiko einer Verlagerung des Feder-Dämpferelementes 10 zu eliminieren. Die Erstreckung des Fingers 113 des Pedalarmes durch die zentrale Öffnung 124 in der Deckwand des Feder-Dämpferelementes 10 hält dieses an Ort und Stelle und eliminiert das Risiko einer Verlagerung.
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Zahlreiche Abwandlungen und Modifikationen der beschriebenen Ausführung können ohne Abweichen vom Kern und Schutzumfang der Merkmale der Erfindung getroffen werden. So versteht sich, dass hinsichtlich des Feder-Dämpferelementes oder der Fahrzeug-Pedalanordnung keine Einschränkungen darauf beabsichtigt sind oder hergeleitet werden sollen. Solche Modifikationen sollen durch die beigefügten Ansprüche als gedeckt und somit in den Schutzbereich der Ansprüche fallend angesehen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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