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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Federeinheit.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Federeinheit bereitzustellen, die große Federwege und hohe Kräfte aufnehmen kann und gleichzeitig flexibel einsetzbar ist.
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Diese Aufgabe wird mit einer Federeinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Federeinheit weist wenigstens ein Federelement und wenigstens eine Kraftübertragungseinrichtung auf. Die wenigstens eine Kraftübertragungseinrichtung ist zur Kraftübertragung auf das wenigstens eine Federelement ausgebildet. Die wenigstens eine Kraftübertragungseinrichtung ist mit dem wenigstens einen Federelement gekoppelt. Das wenigstens eine Federelement spannt die wenigstens eine Kraftübertragungseinrichtung in eine Ausgangsstellung vor.
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Die Federeinheit kann eine degressive Federkennlinie bereitstellen. Ferner kann die Federeinheit relativ hohe Kräfte und auch relativ hohe Federwege aufnehmen. Darüber hinaus ist die Federeinheit flexibel einsetzbar.
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Die wenigstens eine Kraftübertragungseinrichtung kann wenigstens ein Kraftübertragungselement aufweisen. Das wenigstens eine Kraftübertragungselement kann mit dem wenigstens einen Federelement koppelbar oder gekoppelt sein.
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Das wenigstens eine Kraftübertragungselement kann elastisch sein. Das wenigstens eine elastische Kraftübertragungselement kann derart ausgebildet sein, dass es eine Federungswirkung bereitstellen kann. Das wenigstens eine Kraftübertragungselement kann beispielsweise als Biegefeder ausgebildet sein. Das wenigstens eine Kraftübertragungselement kann einen vorbestimmten Steifigkeitsverlauf aufweisen. Die Steifigkeit des wenigstens einen elastischen Kraftübertragungselements kann sich von der Steifigkeit des wenigstens einen Federelements unterscheiden.
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Das wenigstens eine Kraftübertragungselement kann zur Kraftübertragung auf das wenigstens eine Federelement auslenkbar sein. Das wenigstens eine Kraftübertragungselement kann als Hebelarm ausgebildet sein. Durch eine Auslenkung des wenigstens einen Kraftübertragungselement kann das wenigstens eine Federelement mit einer Kraft beaufschlagt werden. Das wenigstens eine elastische Federelement kann diese Kraft unter elastischer Deformation aufnehmen.
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Das wenigstens eine Kraftübertragungselement kann wenigstens ein elastisches Element aufweisen. Das wenigstens eine elastische Element kann ein auf Druck vorgespanntes, elastisches Element sein. Das wenigstens eine elastische Element kann als elastische Schicht an dem wenigstens einen Kraftübertragungselement vorgesehen sein.
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Die wenigstens eine Kraftübertragungseinrichtung kann wenigstens ein Abstützelement aufweisen, an dem sich das wenigstens eine Kraftübertragungselement abstützen kann. Das wenigstens eine Abstützelement kann eine Abstützstelle für das Kraftübertragungselement festlegen. Das wenigstens eine Abstützelement kann laschen- oder schlaufenförmig ausgebildet sein. Die Endabschnitte des wenigstens einen Abstützelements können sich zumindest abschnittsweise überlappen. Die Endabschnitte des wenigstens einen Abstützelements können zumindest abschnittsweise aneinander anliegen.
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Das wenigstens eine Federelement kann eine Vorspannkraft bereitstellen. Überschreitet die von der Kraftübertragungseinrichtung auf das wenigstens eine Federelement übertragene Kraft die von dem wenigstens einen Federelement bereitgestellte Vorspannkraft kann das wenigstens eine Federelement elastisch deformiert werden. Die von dem wenigstens einen Federelement bereitgestellte Vorspannkraft kann eine Schwellenkraft darstellen. Nach Überschreiten dieser Schwellenkraft kann durch die elastische Deformation des wenigstens einen Federelements eine Federungswirkung bereitgestellt werden.
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Das wenigstens eine Federelement kann das wenigstens eine Kraftübertragungselement in Anlage mit dem wenigstens einen Abstützelement vorspannen. Das wenigstens eine Kraftübertragungselement kann sich an die Abstützstelle an dem wenigstens einen Abstützelement anlegen. Wird die voranstehend beschriebene Vorspannkraft bzw. Schwellenkraft des wenigstens einen Federelements überschritten, kann das wenigstens eine Kraftübertragungselement relativ zu dem wenigstens einen Abstützelement bewegt und von der Abstützstelle abgehoben werden.
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Das wenigstens eine elastische Kraftübertragungselement kann wenigstens einen Krafteinleitabschnitt aufweisen, über den eine Kraft in das wenigstens eine Kraftübertragungselement einleitbar ist. Anders ausgedrückt ist der wenigstens eine Krafteinleitabschnitt dazu ausgebildet, um mit einer Kraft beaufschlagt zu werden. Das voranstehend beschriebene wenigstens eine elastische Element kann an dem wenigstens einen Kraftübertragungselement vorgesehen sein.
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Das wenigstens eine Kraftübertragungselement kann wenigstens einen Auslenkabschnitt aufweisen, der zumindest eine abschnittsweise Auslenkung des elastischen Kraftübertragungselements zulässt. Der wenigstens eine Auslenkabschnitt kann sich an einen Verbindungsabschnitt des elastischen Kraftübertragungselements anschließen, der zur Verbindung mit dem wenigstens einen Abstützelement dient. Der Verbindungsabschnitt kann einen Endabschnitt des elastischen Kraftübertragungselements bilden. Der Verbindungsabschnitt kann einen zu dem Krafteinleitabschnitt entgegengesetzten Endabschnitt des elastischen Kraftübertragungselements bilden. Der Krafteinleitabschnitt kann einen Endabschnitt des elastischen Kraftübertragungselements bilden. Der Krafteinleitabschnitt kann Teil des Auslenkabschnitts sein.
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Das wenigstens eine Federelement kann in dem wenigstens einen Auslenkabschnitt kraftübertragend mit dem wenigstens einen Kraftübertragungselement gekoppelt sein. Das wenigstens eine Federelement kann zwischen dem wenigstens einen Krafteinleitabschnitt und dem wenigstens einen Verbindungsabschnitt mit dem wenigstens einen elastischen Kraftübertragungselement gekoppelt sein.
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Das wenigstens eine Federelement kann über wenigstens ein Kopplungselement mit der Kraftübertragungseinrichtung gekoppelt sein. Das wenigstens eine elastische Kraftübertragungselement kann wenigstens eine Kopplungsstelle zur Kopplung mit dem wenigstens einen Federelement aufweisen. Das wenigstens eine Abstützelement kann wenigstens eine Kopplungsstelle zur Kopplung mit dem wenigstens einen Federelement aufweisen. Die Kopplungsstellen können gekrümmt ausgebildet sein.
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Das wenigstens eine Federelement kann über wenigstens ein Kopplungselement mit dem wenigstens einen elastischen Kraftübertragungselement und mit wenigstens einem weiteren Kopplungselement mit dem wenigstens einen Abstützelement gekoppelt sein. Die Kraftübertragungseinrichtung kann sich somit zwischen den beiden Kopplungselementen des wenigstens einen Federelements erstrecken. Die Kopplungselemente können korrespondierend zu den Kopplungsstellen an dem elastischen Kraftübertragungselement und an dem Abstützelement ausgebildet sein.
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Die wenigstens eine Kopplungsstelle kann einen ersten Abstand zu dem wenigstens einen Verbindungsabschnitt aufweisen. Der erste Abstand kann einen ersten Hebel definieren. Der Krafteinleitabschnitt kann einen zweiten Abstand zu dem wenigstens einen Verbindungsabschnitt aufweisen. Dieser Abstand kann einen zweiten Hebel definieren. Die wenigstens eine Abstützstelle kann einen dritten Abstand zum Verbindungsabschnitt aufweisen. Der dritte Abstand kann einen dritten Hebel. Diese Hebel können zur Kraftübertragung genutzt werden.
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Die Federeinheit kann mehrere Federelemente aufweisen, die miteinander gekoppelt sein können. Die Federelemente können unterschiedlich ausgebildet sein. Die Federelemente können sich von ihrem Aufbau her unterscheiden. Die Federelemente können beispielsweise unterschiedlich lang und/oder unterschiedlich dick sein. Die Federelemente können über die Kopplungselemente miteinander gekoppelt sein. Die Federelemente können parallel geschaltet sein. Die Federelemente können paarweise angeordnet sein. Die Kraftübertragungseinrichtung kann zwischen den Federelementen angeordnet sein. Die Kraftübertragungseinrichtung kann zwischen zwei Federelementpaaren angeordnet sein.
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Das wenigstens eine elastische Federelement kann ein auf Zug belastbares Federelement sein. Das wenigstens eine elastische Federelement kann ein fadenverstärktes Federelement sein. Die Fadenverstärkung kann von Einzelfäden, wenigstens einem Band, wenigstens einem Gewebe, wenigstens einem Gelege oder wenigstens einem Fadenpaket gebildet werden. Die Fadenverstärkung kann ein gewebtes Band sein. Die Fadenverstärkung kann auch ein Gelege aus parallel verlaufenden Einzelfäden sein. Die Einzelfäden können über einen oder mehrere quer verlaufende Fäden miteinander verbunden sein. Die Fadenverstärkung kann auch Kreuzlagen aufweisen.
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Das wenigstens eine fadenverstärkte Federelement kann wenigstens einen elastischen Körper, wenigstens ein Fadenpaket und wenigstens zwei Befestigungselemente aufweisen. Zumindest das wenigstens eine Fadenpaket kann in den wenigstens einen elastischen Körper eingebettet sein. Der wenigstens eine elastische Körper kann beispielsweise aus einem Elastomer, einem thermoplastischen Elastomer, einem Polymer, Gummi oder einem Silikon hergestellt sein. Die wenigstens zwei Befestigungselemente können Buchsen oder Bolzen sein. Die Befestigungselemente können sich durch den wenigstens einen elastischen Körper hindurch erstrecken.
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Das wenigstens eine Fadenpaket kann zumindest die wenigstens zwei Befestigungselemente umlaufen. Das wenigstens eine Fadenpaket kann laschenförmig ausgebildet sein. Das wenigstens eine Fadenpaket kann aus einem laschenförmig gewickelten Faden oder aus einer Mehrzahl von laschenförmig gewickelten Fäden bestehen. Das wenigstens eine Fadenpaket kann einen quasi quadratischen oder rechteckförmigen Querschnitt aufweisen. Das wenigstens eine Fadenpaket kann jedoch auch andere Querschnittsformen haben.
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Die Federeinheit kann wenigstens eine Halterung aufweisen. Die wenigstens eine Halterung kann zur Befestigung der Federeinheit dienen. Die Halterung kann an dem wenigstens einen Kraftübertragungselement ausgebildet sein. Die Halterung kann von zwei Armen gebildet werden. Jeder der Arme kann eine Öffnung für ein Befestigungselement aufweisen. Die wenigstens zwei Arme können sich zumindest abschnittsweise parallel erstrecken.
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Das wenigstens eine Kraftübertragungselement kann aus wenigstens einem Metall hergestellt sein. Das wenigstens eine Abstützelement kann aus wenigstens einem Blechelement, Flachstahl oder einem Flachprofil hergestellt sein. Das wenigstens eine Kraftübertragungselement und das wenigstens eine Abstützelement können unterschiedliche Materialstärken und/oder Materialien aufweisen.
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Das wenigstens eine Kraftübertragungselement kann zumindest eine Stelle mit reduzierter Materialstärke und/oder einer vorbestimmten Deformation aufweisen. Dadurch kann eine Art Scharnier oder eine Art Gelenk gebildet werden, um eine Auslenkung des wenigstens einen Kraftübertragungselements zumindest zu unterstützen oder zu ermöglichen.
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Die Federeinheit kann zum Einsatz in einer Kupplung ausgebildet sein. Eine derartige Kupplung kann eine Torsionskupplung oder eine Kupplung zur Übertragung von axialen Kräften sein. Bei einer Torsionskupplung können mehrere Federeinheiten ringförmig angeordnet und miteinander verbunden sein.
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Die Federeinheit kann zur Federung eines Fahrzeugs oder eines Fahrzeuganhängers ausgebildet sein. Die Federeinheit kann an einem Fahrzeug oder einem Fahrzeuganhänger befestigbar sein. Die Federeinheit kann eine Zusatzfedereinheit für ein Fahrzeug oder einen Fahrzeuganhänger bilden, die zusätzlich zum eigentlichen Primärfederungssystem des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers angeordnet ist. Die Federeinheit kann beispielsweise über die Halterung an einem Fahrzeug oder Fahrzeuganhänger befestigt werden. Unter dem Begriff „Fahrzeuganhänger“ sind gemäß dieser Offenbarung sämtliche Anhängervarianten zu verstehen, die mit einem (Zug-)Fahrzeug gekoppelt werden können. Unter dem Begriff „Fahrzeuganhänger“ wird somit auch ein Fahrzeugauflieger verstanden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug oder einen Fahrzeuganhänger mit wenigstens einer Federeinheit der voranstehend beschriebenen Art.
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Zudem betrifft die vorliegende Erfindung eine Kupplung mit wenigstens einer Federeinheit gemäß der voranstehend beschriebenen Art.
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Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es stellen dar:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Federeinheit;
- 2 eine weitere perspektivische Ansicht der Federeinheit gemäß 1;
- 3 eine Draufsicht auf die Federeinheit;
- 4 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie IV-IV in 3; und
- 5 eine Ansicht der Federeinheit im an einem Fahrzeuganhänger angebrachten Zustand.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Federeinheit 10. Die Federeinheit 10 umfasst gemäß der gezeigten Ausführungsform Federelemente 12, 14, 16 und 18 sowie eine Kraftübertragungseinrichtung 20. Die Kraftübertragungseinrichtung 20 ist mit den Federelementen 12, 14, 16 und 18 gekoppelt. Die Kraftübertragungseinrichtung 20 ist dazu ausgebildet, Kräfte auf die Federelemente 12, 14, 16 und 18 zu übertragen.
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Die Federeinheit 10 weist Kopplungselemente 22 und 24 auf. Die Kopplungselemente 22 und 24 sind in der gezeigten Ausführungsform stab- oder bolzenförmig ausgebildet. Die Kopplungselemente 22 und 24 koppeln die Federelemente 12, 14, 16 und 18 mit der Kraftübertragungseinrichtung 20. Die Kopplungselemente 22 und 24 koppeln die Federelemente 12, 14, 16 und 18 miteinander. Die Federelemente 12, 14, 16, 18 sind parallel geschaltet. Die Federelemente 12, 14, 16 und 18 sind paarweise angeordnet. Die Kraftübertragungseinrichtung 20 ist zwischen dem Federelementpaar 12, 14 und dem Federelementpaar 16, 18 angeordnet. Die Kopplungselemente 22 und 24 verbinden die Federelementpaare 12, 14 und 16, 18 miteinander. Im Bereich zwischen den Federelementpaaren 12, 14 und 16, 18 sind die Kopplungselemente 22 und 24 mit der Kraftübertragungseinrichtung 20 gekoppelt.
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Die Kraftübertragungseinrichtung 20 weist ein elastisches Kraftübertragungselement 26 und ein Abstützelement 28 auf. Das elastische Kraftübertragungselement 26 kann sich an dem Abstützelement 28 abstützen. Das elastische Kraftübertragungselement 26 ist als Hebelarm ausgebildet. Das Kopplungselement 22 ist mit dem Abstützelement 28 gekoppelt. Das Kopplungselement 24 ist mit dem elastischen Kraftübertragungselement 26 gekoppelt. Das elastische Kraftübertragungselement 26 hat einen Krafteinleitabschnitt 30. Über den Krafteinleitabschnitt 30 kann eine Kraft in die Kraftübertragungseinrichtung 20 eingeleitet werden. Das elastische Kraftübertragungselement 26 kann unter elastischer Deformation der Federelemente 12, 14, 16, 18 relativ zu dem Abstützelement 28 ausgelenkt werden.
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Die Federeinheit 10 weist ferner eine Halterung 32 auf. Die Halterung 32 ist an der Kraftübertragungseinrichtung 20 vorgesehen. Die Halterung 32 wird von zwei Armen 34 und 36 gebildet. Die Arme 34 und 36 erstrecken sich im Wesentlichen parallel zueinander. Jeder der Arme 34, 36 hat eine Öffnung 38. Die Arme 34 und 36 sind an dem elastischen Kraftübertragungselement 26 ausgebildet. Die Arme 34 und 36 erstrecken sich im wesentlichen rechtwinklig zu dem elastischen Kraftübertragungselement 26.
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Das elastische Kraftübertragungselement 26 und das Abstützelement 28 sind über Schrauben 40 miteinander verbunden. Die Schrauben 40 verbinden das elastische Kraftübertragungselement 26 und das Abstützelement 28 insbesondere im Bereich der Halterung 32.
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Anhand des Federelements 12 wird der Aufbau der Federelemente 12, 14, 16 und 18 erläutert, wobei am Federelement 12 mit Bezugszeichen versehen sind. Die Federelemente 12, 14, 16 und 18 sind gemäß der gezeigten Ausführungsform identisch ausgebildet. Das Federelement 12 hat wie auch die Federelemente 14, 16 und 18 einen elastischen Körper 42 und zwei Befestigungselemente bildende Buchsen 44 und 46. Ferner weisen die Federelemente 12, 14, 16, 18 wenigstens ein Fadenpaket (nicht gezeigt) auf. Das Fadenpaket ist in den elastischen Körper 42 eingebettet. Das Fadenpaket umläuft die Buchsen 44 und 46. Der elastische Körper 42 hat gemäß der gezeigten Ausführungsform eine Öffnung 48. Das Fadenpaket erstreckt sich im Bereich zwischen den Buchsen 44 und 46 entlang der Öffnung 48, d. h. die Öffnung 48 ist zwischen zwei Abschnitten des Fadenpakets ausgebildet. Die Kopplungselemente 22 und 24 erstrecken sich in die Buchsen 44 und 46 hinein.
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2 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der Federeinheit 10. Die Halterung 32 ist einstückig mit dem elastischen Kraftübertragungselement 26 ausgebildet. Aus einer Zusammenschau der 1 und 2 wird deutlich, dass das Abstützelement 28 schlaufen- oder laschenförmig ausgebildet ist. Die beiden Endabschnitte 50 und 52 des Abstützelements 28 überlappen sich. Im Überlappungsbereich 54 der beiden Endabschnitte 50, 52 des Abstützelements 28 liegt das elastische Kraftübertragungselement 26 an dem Endabschnitt 52 an. Mit anderen Worten überlappen im Überlappungsbereich 54 die beiden Endabschnitte 50, 52 des Abstützelements 28 und das elastische Kraftübertragungselement 26 miteinander.
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In dem Überlappungsbereich 54 ist ferner die Halterung 32 ausgebildet. In dem Überlappungsbereich 54 werden über die Schrauben 40 die Endabschnitte 50, 52 des Abstützelements 28 und das elastische Kraftübertragungselement 26 miteinander verbunden. Die Schrauben 40 erstrecken sich somit durch die Endabschnitte 50, 52 in das elastische Kraftübertragungselement 26 hinein.
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Eine Zusammenschau der 1 und 2 zeigt ferner, dass das elastische Kraftübertragungselement 26 als Hebelarm ausgebildet ist. Das elastische Kraftübertragungselement 26 kann relativ zu dem Abstützelement 28 ausgelenkt werden. Dazu ist das elastische Kraftübertragungselement 26 mit einem Auslenkabschnitt 56 ausgebildet, der eine Auslenkung des elastischen Kraftübertragungselement 26 relativ zu dem Abstützelement 28 zulässt. Der Auslenkabschnitt 56 kann sich an den Überlappungsbereich 54 anschließen. Der Auslenkabschnitt 56 kann sich bis zum Ende des Kraftübertragungselements 36 erstrecken.
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3 zeigt eine Draufsicht auf die Federeinheit 10. In 3 ist nur das elastische Kraftübertragungselement 26 der Kraftübertragungseinrichtung 20 erkennbar. Das elastische Kraftübertragungselement 26 erstreckt sich in axialer Richtung der Kopplungselemente 22, 24 zwischen den Federelementpaaren 12, 14 und 16, 18. Das die Federelementpaare 12, 14 und 16, 18 mit dem elastischen Kraftübertragungselement 26 koppelnde Kopplungselement 24 erstreckt sich quer zur Längsrichtung des elastischen Kraftübertragungselements 26. Gleiches gilt für das Kopplungselement 22, das in 3 nur teilweise erkennbar ist. Zwischen den Armen 34 und 36 der Halterung 32 sind die Schrauben 40 erkennbar, die das elastische Kraftübertragungselement 26 mit dem in 3 nicht gezeigten Abstützelement 28 verbinden.
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4 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie IV-IV in 3. Die Federelemente 12, 14, 16, 18, von denen in 3 nur das Federelement 16 gezeigt ist, werden über die Kopplungselemente 22 und 24 mit der Kraftübertragungseinrichtung 20 gekoppelt. Das elastische Kraftübertragungselement 26 kann als Biegefeder ausgebildet sein. An dem elastischen Kraftübertragungselement 26 ist eine Kopplungsstelle 58 ausgebildet, die zur Kopplung des Koppelungselements 24 mit dem elastischen Kraftübertragungselement 26 dient. Im Bereich der Kopplungsstelle 58 ist das elastische Kraftübertragungselement 26 gekrümmt ausgebildet. Die Kopplungsstelle 58 kann somit das Kopplungselement 24 teilweise aufnehmen. An dem Abstützelement 28 ist eine Kopplungsstelle 60 ausgebildet. Die Kopplungsstelle 60 dient zur Kopplung des Abstützelements 28 mit dem Kopplungselement 22. Im Bereich der Kopplungsstelle 60 ist das Abstützelement 28 gekrümmt ausgebildet, sodass die Kopplungsstelle 60 das Kopplungselement 22 teilweise aufnehmen kann. Der Krümmungsradius der Kopplungsstellen 58, 60 ist auf den Radius der Kopplungselemente 22, 24 abgestimmt.
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Das Abstützelement 28 ist laschen- oder schlaufenförmige ausgebildet. Das Abstützelement 28 weist eine Abstützstelle 62 auf, an der sich das elastische Kraftübertragungselement 26 abstützen kann. Das elastische Kraftübertragungselement 26 stützt sich in der Ausgangsstellung der Kraftübertragungseinrichtung 20 an der Abstützstelle 62 ab.
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Ausgehend von dem Endabschnitt 50 erstreckt sich das Abstützelement 28 mit dem Abschnitt 66 in Richtung des Kopplungselements 22 und der Koppelungsstelle 60. Der Abschnitt 66 verläuft abgewinkelt zum Endabschnitt 50. Im Anschluss an die Kopplungsstelle 60 nähert sich das Abstützelement 28 mit dem Abschnitt 68 an das elastische Kraftübertragungselement 26 an. Der Abschnitt 68 verbindet die Kopplungsstelle 60 mit der Abstützstelle 62. An die Abstützstelle 62 schließt sich der Abschnitt 70 an, mit dem das Abstützelement 28 den Abstand zum elastischen Kraftübertragungselement 26 vergrößert. Der Abschnitt 70 verbindet die Abstützstelle 62 mit dem Endabschnitt 52. Der Abschnitt 70 verläuft abgewinkelt zum Endabschnitt 52.
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Die Endabschnitte 50, 52 des Abstützelements 28 überlappen einander und liegen aneinander an. Der Endabschnitt 52 liegt an dem Endabschnitt 64 des elastischen Kraftübertragungselement 26 an. Die Endabschnitte 50, 52, 64 überlappen im Überlappungsbereich 54 einander. Im Überlappungsbereich 54 sind die Endabschnitte 50, 52, 64 über die Schrauben 40 miteinander verbunden. Mit anderen Worten definiert der Überlappungsbereich 54 einen Verbindungsabschnitt zur Verbindung des elastischen Kraftübertragungselement 26 mit dem Abstützelement 28. Im Überlappungsbereich erstrecken sich die Endabschnitte 50, 52, 64 zumindest im Wesentlichen parallel zueinander.
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Ausgehend vom Endabschnitt 64 erstreckt sich das elastische Kraftübertragungselement 26 mit dem Abschnitt 72 abgewinkelt in Richtung der Kopplungsstelle 58. Ein gebogener Abschnitt 73 bildet den Übergang zwischen dem Endabschnitt 64 und dem Abschnitt 72. Die Kopplungsstelle 58 ist an einem im Wesentlichen parallel zum Endabschnitt 64 verlaufenden Abschnitt 74 ausgebildet. Der Abschnitt 74 verläuft abgewinkelt zum Abschnitt 72. Mit dem Abschnitt 74 liegt das elastische Kraftübertragungselement 26 an der Abstützstelle 62 an. An den Abschnitt 74 schließt sich der Abschnitt 76 an, der abgewinkelt zum Abschnitt 74 verläuft. An den Abschnitt 76 schließt sich der Krafteinleitabschnitt 30 an. Der Krafteinleitabschnitt 30 verläuft abgewinkelt zu dem Abschnitt 76. Der Krafteinleitabschnitt 30 verläuft im Wesentlichen parallel zum Abschnitt 74 und zum Endabschnitt 64. Die Abschnitte 72, 73, 74, 76 und 30 bilden den Auslenkabschnitt 56, der zumindest abschnittweise relativ zu dem Abstützelement 28 auslenkbar ist. Der Auslenkabschnitt 56 wirkt als Kraftübertragungsabschnitt, mit dem Kräfte auf die Federelemente 12, 14, 16 und 18 übertragen werden können.
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Im Folgenden wird die Funktion der Federeinheit 10 beschrieben: Die Federelemente 12, 14, 16 und 18 stellen eine Vorspannkraft bereit, um die Kraftübertragungseinrichtung 20 in die in den 1, 2 und 4 gezeigte Ausgangsstellung vorzuspannen. Dies erfolgt über die Kopplungselemente 22 und 24, die die von den Federelementen 12, 14, 16, 18 bereitgestellte Vorspannkraft auf die Kraftübertragungseinrichtung 20 übertragen. Die Federelemente 12, 14, 16, 18 halten somit das elastische Kraftübertragungselement 26 in Anlage mit der Abstützstelle 62 des Abstützelements 28.
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Das elastische Kraftübertragungselement 26 bildet einen Hebelarm, mit dem das elastische Kraftübertragungselement 26 Kräfte auf die Federelemente 12, 14, 16 und 18 übertragen kann. Die Hebelverhältnisse sind in 4 schematisch und vereinfacht mit S1, S2 und S3 gekennzeichnet. S1 gibt den Abstand zwischen dem Ende E des Überlappungsbereichs 54 und der Kopplungsstelle 58 an. S2 gibt den Abstand zwischen dem Ende E des Überlappungsbereichs 54 und dem Krafteinleitabschnitt 30 an, über den Kräfte auf das elastische Kraftübertragungselement 26 eingeleitet werden können. S3 gibt den Abstand zwischen dem Ende E des Überlappungsbereichs 54 und der Abstützstelle 62 an. Über den Hebel S3 wird eine Haltekraft definiert, die das Kraftübertragungselement 26 in Anlage mit der Abstützstelle 62 an dem Abstützelement 28 hält. Die Haltekraft mit dem Hebel S3 ist kleiner als die Kraft der Federelemente 12, 14, 16, 18 mit dem Hebel S1. Die Haltekraft S3 ist größer als die Kraft, die über den Hebel S2 in das Kraftübertragungselement 26 eingeleitet werden kann. Die Federeinheit 10 kann mit diesem Aufbau relativ große Federwege bereitstellen und hohe Kräfte aufnehmen.
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Das elastische Kraftübertragungselement 26 ist so ausgebildet, dass es selbst eine Federwirkung bereitstellten kann. Das elastische Kraftübertragungselement 26 stellt eine Feder mit einer vorbestimmten Steifigkeit dar. Die Steifigkeit des elastischen Kraftübertragungselements 26 unterscheidet sich von der Steifigkeit der Federelemente 12, 14, 16 und 18.
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Die Federelemente 12, 14, 16 und 18 spannen das elastische Kraftübertragungselement 26 in Anlage mit der Abstützstelle 62 des Abstützelements 28 vor. Auf die Federeinheit 10 einwirkende Kräfte, die niedriger als die von den Federelementen 12, 14, 16 und 18 bereitgestellten Vorspannkraft sind, werden von dem elastischen Kraftübertragungselement 26 aufgenommen, wobei die voranstehend mit S1, S2 und S3 bezeichneten Hebelverhältnisse berücksichtigt werden müssen, die vereinfacht und schematisch in 4 eingetragen sind. Wird die von den Federelementen 12, 14, 16 und 18 bereitgestellte Vorspannkraft überschritten, wird das elastische Kraftübertragungselement 26 unter elastischer Deformation der Federelemente 12, 14, 16 und 18 relativ zu dem Abstützelement 28 ausgelenkt. Bei Kräften oberhalb der Vorspannkraft der Federelemente 12, 14, 16 und 18 erzeugen die Federelemente 12, 14, 16 und 18 eine Federwirkung. Die Federeinheit 10 kann mit dem beschriebenen Aufbau und der beschriebenen Funktionsweise eine degressive Federkennlinie bereitstellen.
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5 zeigt die Federeinheit 10 im an einem Fahrzeuganhänger 100 angebrachten Zustand. Dementsprechend zeigt 5 eine beispielhafte Einbausituation der Federeinheit 10, wobei eine Halbachse eines Fahrzeuganhängers 100 gezeigt ist, die an dessen Rahmen befestigt ist.
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Der Fahrzeuganhänger 100 weist einen Rahmen auf, von dem ein Rahmenelement 102 in 5 gezeigt ist. Die Federeinheit 10 ist über die Halterung 32 mit einem Anschlussstück 104 an dem Rahmenelement 102 des Fahrzeuganhängers 100 verbunden. Der Fahrzeuganhänger 100 weist eine Aufhängung 106 für die Achse 108 auf. Die Aufhängung 106 ist über ein Lenkerelement 110 mit einem Anschlussstück 112 des Rahmenelements 102 des Fahrzeuganhängers 100 verbunden. Über das Lenkerelement 110 ist die Aufhängung 106 schwenkbar mit dem Anschlussstück 112 und damit dem Rahmenelement 102 verbunden. Die Aufhängung 108 hat ferner einen Stoßdämpfer 114. Der Stoßdämpfer 114 erstreckt sich zwischen dem Anschlussstück 112 und dem Lenkerelement 110. Bei einer Schwenkbewegung der Aufhängung 108 um den Befestigungspunkt 116 am Anschlussstück 112 wird der Stoßdämpfer 114 belastet. Zwischen der Aufhängung 108 und dem Rahmenelement 102 ist ferner ein Luftfederbalg 118 angeordnet. An der Aufhängung 106 ist ein Teller 120 vorgesehen, an dem sich der Luftfederbalg 118 abstützt. Der Luftfederbalg 118 steht ferner mit dem Rahmenelement 102 in Verbindung. Über den Füllzustand des Luftfederbalgs 118 kann die Höhe des Rahmens des Fahrzeuganhängers 100 relativ zur Achse 108 eingestellt werden.
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In dem in 5 gezeigten Zustand ist der Luftfederbalg 118 vollständig mit Luft gefüllt, d. h. vollständig ausgefahren. In diesem Zustand weisen der Rahmen bzw. das Rahmenelement 102 und die Achse 108 einen relativ großen Abstand zueinander auf. In diesem Zustand erfolgt die Federung des Fahrzeuganhängers ausschließlich über das Luftfederungssystem mit dem Luftfederbalg 118. In dem in 5 dargestellten Zustand kann und soll die Federeinheit 10 unabhängig vom Ladezustand des Fahrzeuganhängers 100 keine Federungswirkung bereitstellen. Dies ist unter anderem an dem vorliegenden Abstand in vertikaler Richtung zwischen dem Teller 120 an der Aufhängung 106 und dem Krafteinleitabschnitt 30 der Federeinheit 10 erkennbar. Aufgrund dieses Abstands kann das elastische Kraftübertragungselement 26 nicht von dem Teller 120 mit einer Kraft beaufschlagt werden.
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Ist der Luftfederbalg 118 entleert und der Fahrzeuganhänger unbeladen, kann der Krafteinleitabschnitt 30 an dem Teller 120 anliegen. Dies gilt für alle Fälle, in denen die Luft aus dem Luftfederbalg 118 abgelassen wurde. In diesem Zustand kann die Federeinheit 10 nur die Federwirkung haben, die das wenigstens eine elastische Kraftübertragungselement bereitstellt. Auch in diesem Zustand wird die Federeinheit 10 nur gering belastet.
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Ist der Luftfederbalg 118 entleert und der Fahrzeuganhänger teilbeladen, liegt der Krafteinleitabschnitt 30 an dem Teller 120 an. Da in diesem Zustand die von den Federelementen 12, 14, 16 und 18 bereitgestellte Vorspannkraft nicht überschritten wird, kann im Normalbetrieb des Fahrzeuganhängers 100 das elastische Kraftübertragungselement 26 nicht relativ zu dem Abstützelement 28 ausgelenkt werden. Kräfte, die geringer sind als die Vorspannkraft die Federelemente 12, 14, 16, 18, können von dem elastischen Kraftübertragungselement 28 aufgenommen werden d. h. das Kraftübertragungselement 26 kann unter elastischer Deformation eine Federwirkung bereitstellen, wobei die voranstehend beschriebenen Hebelverhältnisse S1, S2 und S3 zu berücksichtigen sind. Tritt im teilbeladenen Zustand des Fahrzeuganhängers jedoch ein starker Vertikalstoß auf, wird die von den Federelementen 12, 14, 16 und 18 bereitgestellte Vorspannkraft überschritten und das elastische Kraftübertragungselement 26 wird unter elastischer Deformation der Federelemente 12, 14, 18 relativ zum Abstützelement 28 ausgelenkt. Auf diese Weise kann eine Federungswirkung mit einem relativ großen Federweg bereitgestellt werden. In diesem Fall wirkt die Federeinheit 10 somit als Überlastschutz, um Schäden an der Ladung des Fahrzeuganhängers 100 und dem Fahrzeuganhänger 100 selbst bei hohen Belastungen zu verhindern.
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Bei entleertem Luftfederbalg 118 und vollbeladenen Fahrzeuganhänger 100 wird die von den Federelementen 12, 14, 16 bereitgestellte Vorspannkraft überschritten. In diesem Zustand ist das elastische Kraftübertragungselement 26 (geringfügig) relativ zu dem Abstützelement 28 ausgelenkt worden und die Federelemente 12, 14, 16 und 18 sind elastisch deformiert. Da in diesem Zustand die Vorspannkraft der Federelemente 12, 14, 16, 18 überschritten ist, werden die auftretenden Kräfte über das als Hebelarm ausgebildete elastische Kraftübertragungselement 26 direkt auf die Federelemente 12, 14, 16, 18 übertragen. Eine Federungswirkung wird in diesem Zustand direkt durch die elastische Deformation der Federelemente 12, 14, 16, 18 bereitgestellt.
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Der Luftfederbalg bzw. sämtliche Luftfederbälge eines Fahrzeuganhängers 100 müssen beispielsweise dann entleert werden, wenn der Fahrzeuganhänger 100 auf einen Waggon (nicht gezeigt) geladen werden soll. Fahrzeuganhänger 100 und auch Fahrzeuge können beim kombinierten Transport auf der Straße und der Schiene auf Waggons verladen werden, um mit dem Schienenverkehr transportiert zu werden. Dadurch kann beispielsweise der CO2-Ausstoß reduziert werden. Für den Transport auf der Schiene muss die Luft aus den Luftfederbälgen 118 abgelassen werden. Außerdem muss die Höhe des Anhängers oder des Fahrzeugs für den Transport reduziert werden. Das Fahrzeug oder der Anhänger ist somit faktisch nicht mehr gefedert. Es liegt dementsprechend zwischen dem Gleis, dem Waggon und dem sich auf dem Waggon befindenden Fahrzeug oder Anhänger keine oder nur eine geringfügige Federung (z.B. durch die Luftreifen) vor. Aufgrund dieser fehlenden Federung kann es zu einem hohen Verschleiß am Gleis, am Waggon sowie am Fahrzeug oder dem Fahrzeuganhänger kommen. Die größten Auswirkungen kann die fehlende Federung jedoch auf die Ladung des Fahrzeugs oder Fahrzeuganhängers haben, die während des Transports durch Vibrationen oder Schläge aufgrund der fehlenden Federung beschädigt werden kann. Auch das Fahrzeug oder der Fahrzeuganhänger selbst können aufgrund der fehlenden Federung stark beschädigt werden.
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Die Federeinheit 10 kann insbesondere dann eine Federungswirkung bereitstellen, wenn die Luft aus den Luftfederbälgen 118 abgelassen wurde. Durch diese Federungswirkung können Schäden an der Ladung und ein übermäßiger Verschleiß an dem Fahrzeuganhänger 100 verhindert werden, wenn sich der Fahrzeuganhänger auf einem Waggon befindet und die Luft aus dem Luftfederbälgen 118 abgelassen worden ist. Zudem kann durch die von der Federeinheit 10 bereitgestellte Federungswirkung auch der Verschleiß am Waggon, am Gleis und am Fahrzeuganhänger 100 reduziert werden. Die Federeinheit kann schnell und einfach an einem Fahrzeuganhänger montiert und damit auch schnell und einfach an einem Fahrzeuganhänger 100 nachgerüstet werden.
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Die Federeinheit 10 ist eine passive Federeinheit. Die Federeinheit kann eine Zusatzfedereinheit darstellen. Eine solche Zusatzfedereinrichtung kann zusätzlich zu der Luftfederung oder einem anderen Federungssystem des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers vorgesehen sein. Darüber hinaus kann die Federeinheit 10 eine Notfederung bereitstellen, wenn im Normalbetrieb des Fahrzeuganhängers die Luftfederung ausfallen sollte. Die Weiterfahrt des Lastkraftwagens im „Notbetrieb“ kann somit mit der Federeinheit 10 auch bei einem Ausfall der Luftfederung garantiert werden. Die Federeinheit 10 kann mit bestehenden Rahmen- oder Aufhängungselementen verbunden werden, so dass in den meisten Fällen keine konstruktiven Änderungen am Fahrzeug oder Fahrzeuganhänger vorgenommen werden müssen
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Die Federeinheit 10 kann auch noch einen weiteren Effekt haben, wenn sich der Fahrzeuganhänger 100 auf einem Waggon befindet. Steht der Fahrzeuganhänger 100 schräg auf dem Waggon werden die Achsen des Fahrzeuganhängers ungleich belastet. Die Schrägstellung kann beispielsweise durch einen falsch eingestellten Stützbock am Taschenwagen oder aufgrund eines sich wegen der Beladung durchbiegenden Fahrzeuganhängers entstehen. Auch die ungleiche Belastung der Achsen kann durch die Federeinheit 10 reduziert werden.
