DE102022114370A1

DE102022114370A1 - Zusatzfedereinrichtung für ein Fahrzeug oder einen Fahrzeuganhänger

Info

Publication number: DE102022114370A1
Application number: DE102022114370.8A
Authority: DE
Inventors: Armin Huber; Christian Rauch; Marc Brandl
Original assignee: SGF Sueddeutsche Gelenkscheibenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: SGF Sueddeutsche Gelenkscheibenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 2021-06-08
Filing date: 2022-06-08
Publication date: 2022-12-08

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusatzfedereinrichtung (10; 110) für ein Fahrzeug oder einen Fahrzeuganhänger, wobei die Zusatzfedereinrichtung (10; 110) wenigstens ein erstes Federelement (14; 114) und wenigstens ein zweites Federelement (16; 116) aufweist,wobei das wenigstens eine erste Federelement (14; 114) mit einer Vorspann-kraft vorgespannt ist, wobei das erste Federelement (14; 114) bei Überschreiten der Vorspannkraft elastisch deformierbar ist,wobei zumindest das erste Federelement (14; 114) und das zweite Federelement (16; 116) in Serie angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusatzfedereinrichtung für ein Fahrzeug oder einen Fahrzeuganhänger. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung einen Luftfederbalg mit einer derartigen Zusatzfedereinrichtung.
Fahrzeuge wie zum Beispiel Lastkraftwagen und Anhänger für solche Fahrzeuge haben in der Regel eine Luftfederung. Eine solche Luftfederung weist mehrere Luftfederbälge auf. Diese Luftfederbälge können zwischen einer Aufhängung für ein Rad oder eine Achse und dem Rahmen des Fahrzeugs oder des Anhängers angeordnet sein, um eine Federung für das Fahrzeug oder den Fahrzeuganhänger bereitzustellen.
Fahrzeuge oder Fahrzeuganhänger 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 abgelassen werden. Außerdem muss die Höhe des Anhängers oder des Fahrzeugs für den Transport reduziert werden. Das Fahrzeug oder der Anhänger ist somit nicht oder kaum 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 vor. Aufgrund dieser fehlenden Federung kann es zu einem hohen Verschleiß am Gleis, am Waggon und am Fahrzeug oder dem Fahrzeuganhänger kommen. Die fehlende Federung kann jedoch auch Einfluss auf die Ladung des Fahrzeugs oder Fahrzeuganhängers haben, die während des Transports durch Vibrationen oder Schläge aufgrund der fehlenden Federung beschädigt werden kann.
Auch bei einer defekten oder beschädigten Luftfederung kann es während der Fahrt an dem Fahrzeug, dem Fahrzeuganhänger oder der Ladung aufgrund der fehlenden Federung zu Beschädigungen kommen, falls die Fahrt mit einer beschädigten Luftfederung überhaupt fortgesetzt werden kann.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Zusatzfedereinrichtung bereitzustellen, die ein Überlastschutz und eine Notfederungsfunktion bietet, und mit der Beschädigungen der Ladung sowie der voranstehend beschriebene hohe Verschleiß während des Transports auf der Schiene verhindert werden können.
Diese Aufgabe wird mit einer Zusatzfedereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Zusatzfedereinrichtung weist wenigstens ein erstes Federelement und wenigstens ein zweites Federelement auf. Das wenigstens eine erste Federelement ist mit einer Vorspannkraft vorgespannt, wobei das erste Federelement beim Überschreiten der ersten Vorspannkraft elastisch deformierbar ist. Zumindest das erste Federelement und das zweite Federelement sind in Serie angeordnet.
Mit der erfindungsgemäßen Zusatzfedereinrichtung kann eine passive Federwirkung bereitgestellt werden. Diese passive Federwirkung kann Schäden an der Ladung und übermäßigen Verschleiß verhindern. Die Zusatzfedereinrichtung kann diese Federwirkung bereitstellen. Zumindest das wenigstens eine erste Federelement und das wenigstens eine zweite Federelement sind zur Bereitstellung der passiven Federwirkung elastisch deformierbar.
Die Zusatzfedereinrichtung kann zwischen der Achse und dem Rahmen des Fahrzeuganhängers oder des Fahrzeugs angebracht werden. Die Zusatzfedereinrichtung gemäß der Erfindung wird zusätzlich zu der Luftfederung an dem Fahrzeug oder des Fahrzeuganhängers vorgesehen sein. Die Zusatzfedereinrichtung kann in einen Luftfederbalg der Luftfederung des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers integriert sein. Die Zusatzfedereinrichtung beeinträchtigt bzw. beeinflusst die Funktion der Luftfederung des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers nicht.
Mit der Zusatzfedereinrichtung kann eine komplexe Federkennlinie erreicht werden. Insbesondere kann die Zusatzfedereinrichtung eine degressive Federkennlinie bereitstellen. Die Zusatzfedereinrichtung kann somit relativ hohe Kräfte und auch relativ hohe Federwege in den geforderten Betriebspunkten zur Verfügung stellen.
Die Zusatzfedereinrichtung beeinträchtigt das Fahrverhalten des Fahrzeuganhängers bei gefüllten Luftfederbälgen nicht oder nur geringfügig. Der Aufbau der Zusatzfedereinrichtung ist einfach und robust und benötigt keine Wartung. Die Zusatzfedereinrichtung kann beispielsweise im Zuge des Austauschs der Luftfederbälge an bestehenden Fahrzeugen oder Fahrzeuganhängern zusammen mit neuen Luftfederbälgen nachgerüstet werden. Da die Zusatzfedereinrichtung in einen Luftfederbalg mit einem herkömmlichen Aufbau integrierbar ist, kann die Zusatzfedereinrichtung zusammen mit einem Luftfederbalg mit bestehenden Rahmen- oder Aufhängungselementen verbunden werden, so dass keine konstruktiven Änderungen am Fahrzeug oder Fahrzeuganhänger vorgenommen werden müssen.
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.
Darüber hinaus kann die Zusatzfedereinrichtung eine Notfederung bereitstellen, wenn im Normalbetrieb des Fahrzeuganhängers oder Fahrzeugs die Luftfederung ausfallen sollte. Die Weiterfahrt des Fahrzeugs im „Notbetrieb“ kann somit mit der Federungseinrichtung auch bei einem Ausfall der Luftfederung garantiert werden.
Das wenigstens eine zweite Federelement kann mit einer Vorspannkraft vorgespannt sein. Das zweite Federelement kann beim Überschreiten der zweiten Vorspannkraft elastisch deformierbar sein.
Die Vorspannkraft des ersten Federelements und die Vorspannkraft des zweiten Federelements können sich voneinander unterscheiden. Beispielsweise kann die Vorspannkraft des ersten Federelements größer als die Vorspannkraft des zweiten Federelements sein.
Die Zusatzfedereinrichtung kann wenigstens ein drittes Federelement aufweisen. Das dritte Federelement kann mit dem ersten und/oder dem zweiten Federelement in Serie angeordnet sein.
Das dritte Federelement kann eine Krafteinleitfläche bereitstellen, über die eine Kraft in die Zusatzfedereinrichtung eingeleitet werden kann. Die Krafteinleitfläche kann als erstes Element der Zusatzfedereinrichtung mit einem korrespondierenden Element an dem Rahmen des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers in Kontakt kommen und so mit einer Kraft beaufschlagt werden.
Die Zusatzfedereinrichtung kann wenigstens ein viertes Federelement aufweisen. Das wenigstens eine vierte Federelement kann zumindest mit einem der weiteren Federelemente in Serie angeordnet sein. Das vierte Federelement kann zumindest mit einem der Federelemente aus der Gruppe von Federelementen in Serie angeordnet sein, die von dem ersten Federelement, dem zweiten Federelement und dem dritten Federelement gebildet wird.
Ferner kann die Zusatzfedereinrichtung wenigstens ein fünftes Federelement aufweisen. Das fünfte Federelement kann zumindest mit einem der weiteren Federelemente in Serie angeordnet sein. Dies bedeutet, dass das fünfte Federelement mit dem vierten Federelement und/oder dem dritten Federelement und/oder dem zweiten Federelement und/oder dem ersten Federelement in Serie angeordnet sein kann. Es ist denkbar, dass sämtliche Federelemente der Zusatzfedereinrichtung in Serie angeordnet sind. Das vierte Federelement und/oder das fünfte Federelement können nicht vorgespannt sein.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Federungswirkung der Zusatzfederungseinrichtung so lange ausschließlich von dem dritten Federelement bereitgestellt, bis die Vorspannkraft des ersten Federelements und/oder die Vorspannkraft des zweiten Federelements nicht überschritten sind. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Federungswirkung der Zusatzfedereinrichtung so lange ausschließlich von dem vierten Federelement und/oder dem fünften Federelement bereitgestellt, bis die Vorspannkraft des ersten Federelements, des zweiten Federelements und/oder des dritten Federelements überschritten ist. In diesem Zustand bzw. in diesem Kraftbereich kann die Zusatzfedereinrichtung eine harte Federkennlinie haben. Das wenigstens eine dritte Federelement kann aus einem Gummi oder aus einem Elastomer hergestellt sein.
Die Zusatzfedereinrichtung kann wenigstens ein Kraftübertragungselement aufweisen. Das wenigstens eine Kraftübertragungselement kann wenigstens zwei Federelemente miteinander verbinden. Beispielsweise kann das wenigstens eine Kraftübertragungselement das erste Federelement und das zweite Federelement miteinander verbinden. Das wenigstens eine Kraftübertragungselement kann derart ausgebildet sein, dass es wenigstens ein Federelement zumindest teilweise aufnehmen kann. Das wenigstens eine Kraftübertragungselement kann einen Befestigungsabschnitt und einen Wandungsabschnitt aufweisen, der sich von dem Befestigungsabschnitt weg erstreckt, wobei sich der Querschnitt des Kraftübertragungselements vergrößert. Das wenigstens eine Kraftübertragungselement kann schalen- oder wannenförmig ausgebildet sein. Die Stirnfläche des wenigstens einen Kraftübertragungselements kann eine Anschlagfläche bilden, die den Federweg eines der Federelemente begrenzt. Das Kraftübertragungselement kann wenigstens eines der Federelemente aufnehmen. Der Wandungsabschnitt des wenigstens einen Kraftübertragungselements kann mit einem der Federelemente verbunden sein.
Das wenigstens eine Kraftübertragungselement kann wenigstens eine Verbindungfläche zur Verbindung mit wenigstens einem der Federelemente aufweisen. Das wenigstens eine Kraftübertragungselement kann mehrere Verbindungsflächen aufweisen, die jeweils zur Verbindung mit einem der Federelemente dienen. Die Verbindungsflächen können am Innenumfang des wenigstens einen Kraftübertragungselements ausgebildet sein.
Das wenigstens eine Kraftübertragungselement kann das erste Federelement mit dem zweiten Federelement verbinden. Das wenigstens eine dritte Federelement kann über das wenigstens eine Kraftübertragungselement mit dem zweiten Federelement verbunden sein. Gemäß einer Ausführungsform kann das wenigstens eine dritte Federelement an dem wenigstens einen Kraftübertragungselement angeordnet sein.
Die Zusatzfedereinrichtung kann wenigstens ein Außengehäuse aufweisen. In dem Außengehäuse können zumindest das erste Federelement, das zweite Federelement und das dritte Federelement zumindest teilweise aufgenommen sein. Das erste Federelement, das zweite Federelement und das dritte Federelement können zusammen eine vorgespannte Federeinheit bilden.
Die Zusatzfedereinrichtung kann einen Deckel aufweisen. Der Deckel kann verlagerbar in dem Außengehäuse geführt sein.
Das Außengehäuse kann wenigstens ein Verschlusselement aufweisen. Das wenigstens eine Verschlusselement kann lösbar an dem Außengehäuse befestigbar sein. Das wenigstens eine Verschlusselement kann einen Absatz aufweisen, an dem sich wenigstens ein Kraftübertragungselement abstützen kann.
Das Außengehäuse kann wenigstens einen Vorsprung aufweisen, an dem sich der Deckel abstützen kann. Der wenigstens eine Deckel kann in die Anlage an dem Vorsprung des Außengehäuses vorgespannt sein. Das erste Federelement, das zweite Federelement und das dritte Federelement können den Deckel in die Anlage an dem Vorsprung des Außengehäuses vorspannen.
Das vierte Federelement kann keine Vorspannung aufweisen. Auch das fünfte Federelement kann keine Vorspannung aufweisen. Das vierte Federelement und das fünfte Federelement können eine Federeinheit ohne Vorspannung bilden.
Das vierte Federelement und/oder das fünfte Federelement können an dem Deckel angeordnet sein. Das vierte Federelement und/oder das fünfte Federelement können an der dem dritten Federelement abgewandten Seite des Deckels angeordnet sein. Mit anderen Worten können das vierte Federelement und das fünfte Federelement an der Oberseite des Deckels und die übrigen Federelemente an der Unterseite des Deckels innerhalb des Außengehäuses angeordnet sein. Im unbelasteten Zustand der Zusatzfedereinrichtung können sich das vierte Federelement und/oder das fünfte Federelement außerhalb des Außengehäuses befinden.
Die Zusatzfedereinrichtung kann wenigstens ein Innengehäuse aufweisen. Das wenigstens eine Innengehäuse kann das erste Federelement und das zweite Federelement miteinander koppeln. Das wenigstens eine Innengehäuse kann das wenigstens eine zweite Federelement aufnehmen. Das wenigstens eine zweite Federelement kann radial innerhalb des Innengehäuses angeordnet sein. Das wenigstens eine Innengehäuse kann sich zumindest abschnittsweise radial innerhalb des ersten Federelements erstrecken. Dementsprechend kann sich das zweite Federelement radial innerhalb des ersten Federelements erstrecken.
Das wenigstens eine Innengehäuse kann wenigstens ein Verschlusselement aufweisen. Das wenigstens eine Kraftübertragungselement kann sich an dem wenigstens einen Verschlusselement abstützen. Das wenigstens eine Kraftübertragungselement kann von dem zweiten Federelement in die Anlage an dem Verschlusselement vorgespannt sein. Das Verschlusselement kann eine Öffnung aufweisen, durch die sich das wenigstens eine dritte Federelement zumindest abschnittsweise erstrecken kann.
Das wenigstens eine Innengehäuse kann topfförmig ausgebildet sein. Das wenigstens eine Innengehäuse kann einen Boden aufweisen, an dem sich das zweite Federelement abstützen kann. Das zweite Federelement kann sich an dem Boden des Innengehäuses und über das Kraftübertragungselement an dem Verschlusselement des Innengehäuses abstützen.
Das wenigstens eine Innengehäuse kann wenigstens einen Abstützabschnitt aufweisen. Der wenigstens eine Abstützabschnitt kann sich in radialer Richtung nach außen erstrecken. Der wenigstens eine Abstützabschnitt kann umlaufend abgebildet ausgebildet sein.
In dem wenigstens einen Außengehäuse können zumindest das erste Federelement und das Innengehäuse zumindest abschnittsweise aufgenommen sein. Das wenigstens eine erste Federelement kann sich in radialer Richtung zwischen der Außenumfangsfläche des Innengehäuses und der Innenumfangsfläche des Außengehäuses erstrecken. Das erste Federelement kann ringförmig ausgebildet sein. Das erste Federelement kann das Innengehäuse in die Anlage an dem Außengehäuse vorspannen. Das erste Federelement kann den Abstützabschnitt des Innengehäuses in die Anlage an dem Außengehäuse vorspannen.
Das wenigstens eine Außengehäuse kann wenigstens eine Öffnung aufweisen. Durch die wenigstens eine Öffnung des Außengehäuses kann sich das Innengehäuse erstrecken. Das Innengehäuse kann durch eine Kraft unter elastischer Deformation zumindest des ersten Federelements relativ zu dem Außengehäuse verlagert werden.
Das wenigstens eine Außengehäuse kann wenigstens ein Verschlusselement aufweisen. Das Verschlusselement kann eine Öffnung haben, durch das sich im mit einer Kraft beaufschlagten Zustand das Innengehäuse zumindest abschnittsweise erstrecken kann. Das Verschlusselement ist am unteren Ende des Außengehäuses vorgesehen.
Das wenigstens eine Außengehäuse kann einen sich in radialer Richtung nach innen erstreckenden Anlageabschnitt aufweisen. An den Anlageabschnitt kann sich der Abstützabschnitt des Innengehäuses anlegen. Mit anderen Worten hält das erste Federelement den Abstützabschnitt des Innengehäuses in Anlage mit dem Anlageabschnitt des Außengehäuses. Wird die Vorspannkraft des ersten Federelements überschritten, kann der Abstützabschnitt von dem Anlageabschnitt abgehoben werden. Das Außengehäuse kann auch von einem Gehäuseteils eines herkömmlichen Luftfederbalgs gebildet werden.
Die Zusatzfedereinrichtung kann derart ausgebildet sein, dass das erste Federelement keine Federungswirkung hat, wenn der dem ersten Federelement zugeordnete Federweg überschritten ist. Wenn der dem ersten Federelement zugeordnete Federweg überschritten ist, kann auch der gesamte Federweg der Zusatzfedereinrichtung ausgenutzt sein. In diesem Zustand kann die Zusatzfedereinrichtung keine Federungswirkung mehr bereitstellen. Der dem ersten Federelement zugeordnete Federweg kann durch eine Anlagefläche an dem Außengehäuse festgelegt werden.
Die Zusatzfedereinrichtung kann derart ausgebildet sein, dass das zweite Federelement keine Federungswirkung hat, wenn der dem zweiten Federelement zugeordnete Federweg überschritten ist. Der dem zweiten Federelement zugeordnete Federweg kann durch eine Anlagefläche an dem Innengehäuse festgelegt werden. Gleiches gilt für das dritte Federelement, das vierte Federelement und das fünfte Federelement.
Wird die Zusatzfedereinrichtung mit einer kleinen Kraft beaufschlagt, können das erste Federelement und das zweite Federelement nicht elastisch deformiert werden. Bei einer Kraft in einem mittleren Kraftbereich können das erste Federelement und das zweite Federelement elastisch deformiert werden und eine Federungswirkung bereitstellen. Wird die Zusatzfedereinrichtung mit einer großen Kraft beaufschlagt, kann zunächst das zweite Federelement „weggeschaltet“ bzw. „überbrückt“ werden, wenn beispielsweise ein korrespondierendes Element an dem Rahmen des Fahrzeugs oder Fahrzeuganhängers mit der Anlagefläche an dem Innengehäuse in Kontakt kommt. Steigt die auf die Zusatzfedereinrichtung wirkende Kraft weiter an, kann auch das erste Federelement „weggeschaltet“ bzw. „überbrückt“, wenn das korrespondierende Element an dem Rahmen des Fahrzeugs oder des Fahrzeugrahmens mit der Anlagefläche an dem Außengehäuse in Kontakt kommt. In diesem Zustand hat die Zusatzfedereinrichtung keine Federungswirkung mehr. Die Kräfte werden direkt zwischen dem korrespondierenden Element an dem Rahmen des Fahrzeugs oder des Fahrzeugrahmens und dem Außengehäuse übertragen. Mit der Zusatzfedereinrichtung kann somit eine Federungskennlinie eingestellt werden, die bei niedrigen Kräften hart, bei mittleren Kräften weich und bei hohen Kräften hart ist.
Das erste Federelement kann in radialer Richtung zwischen dem Außengehäuse und dem Innengehäuse angeordnet sein. Das zweite Federelement kann in dem Innengehäuse aufgenommen sein. Durch diese Anordnung der Federelemente kann der hydrostatische Effekt des Materials der Federelemente wie zum Beispiel Gummi oder Elastomer ausgenutzt werden, da die beiden Federelemente aufgrund der beschriebenen Anordnung nicht ausweichen können. Der hydrostatische Effekt kann somit bei der Einstellung einer gewünschten Kennlinie der Zusatzfedereinrichtung berücksichtigt werden. Insbesondere zur Bereitstellung eines Überlastschutzes kann der hydrostatische Effekt ausgenutzt werden.
Wenigstens ein Federelement kann eine Schichtfeder aufweisen. Ferner kann wenigstens ein Federelement ein auf Druck oder Schub belastetes Federelement sein. Beispielsweise können das erste Federelement und/oder das zweite Federelement Schichtfedern sein. Das erste Federelement und/oder das zweite Federelement können primär auf Druck belastete Federelemente sein. Das erste Federelement und/oder das zweite Federelement können primär auf Schub belastete Federelemente sein. Es ist auch denkbar, dass es sich bei dem ersten Federelement um ein auf Schub belastetes Federelement und bei dem zweiten Federelement um ein auf Druck belastetes Federelement oder umgekehrt handelt. Es ist auch denkbar, dass zumindest ein auf Zug belastetes Federelement eingesetzt wird. Das dritte Federelement kann ein auf Druck belastetes Federelement sein.
Wenigstens eines Federelemente kann als Tonnenfeder ausgebildet sein. Beispielsweise können das erste Federelement und/oder das fünfte Federelement als Tonnenfeder ausgebildet sein.
Ferner kann wenigstens eines der Federelemente als Konusfeder ausgebildet sein. Beispielsweise können das zweite Federelement, das dritte Federelement und das vierte Federelement als Konusfeder ausgebildet sein. Eine Konusfeder kann sich aus mehreren Blech- oder Metallringen zusammensetzen, die über einen Elastomer oder Gummi miteinander verbunden sein können.
Das wenigstens eine Außengehäuse kann zur Verbindung mit einem Luftfederbalg ausgebildet sein. Das wenigstens eine Außengehäuse kann ein Verbindungselement aufweisen. Der Rand einer Öffnung des Luftfederbalgs kann zwischen dem Außengehäuse und dem Verbindungselement geklemmt werden. Der Wulst am Rand der Öffnung des Luftfederbalgs kann zwischen dem Außengehäuse und dem Verbindungselement geklemmt werden. Das Verbindungselement kann mit dem Au-ßengehäuse beispielsweise verschraubt sein.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Luftfederbalg mit einer Zusatzfedereinrichtung gemäß der voranstehend beschriebenen Art.
Die Zusatzfedereinrichtung kann derart in den Luftfederbalg integriert sein, dass der Luftfederbalg und die Zusatzfedereinrichtung eine Baueinheit bilden.
Die Zusatzfedereinrichtung kann parallel mit dem Luftfederbalg angeordnet sein. Dies bedeutet, dass die Zusatzfedereinrichtung innerhalb des Luftvolumens des Luftfederbalgs angeordnet ist. In Abhängigkeit der Abstimmung des Luftfederungssystems des Fahrzeugs bzw. des Fahrzeuganhängers kann die Zusatzfedereinrichtung nur einfedern, wenn der Luftbalg entleert ist. Alternativ kann das Luftfederungssystem des Fahrzeugs so abgestimmt sein, dass der Luftfederbalg und die Zusatzfedereinrichtung auch im Normalbetrieb, d. h. bei einer Straßenfahrt, eine Federungswirkung bereitstellen können. Insbesondere kann die Zusatzfedereinrichtung in diesem Fall als Wankstütze bei schneller Kurvenfahrt oder als Überlastschutz eingesetzt werden.
Wie bereits erwähnt, kann die Zusatzfedereinrichtung eine Notfederung für das Fahrzeug bzw. den Fahrzeuganhänger bereitstellen, wenn im Normalbetrieb des Fahrzeuganhängers oder Fahrzeugs die Luftfederung ausfallen sollte. Die Zusatzfedereinrichtung kann somit einen „Notbetrieb“ bereitstellen, der eine Weiterfahrt des Fahrzeugs bzw. eines Fahrzeugs mit einem Fahrzeuganhänger selbst dann sicherstellen kann, wenn das Luftfederungssystem des Fahrzeugs ausgefallen ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein Fahrzeug oder einen Fahrzeuganhänger, der wenigstens einen Luftfederbalg oder wenigstens eine Zusatzfedereinrichtung der voranstehend beschriebenen Art aufweist.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Schienenfahrzeug oder ein Eisenbahnfahrzeug, das wenigstens einen Luftfederbalg oder wenigstens eine Zusatzfedereinrichtung der voranstehend beschriebenen Art aufweist. Derartige Fahrzeuge können beispielsweise Lokomotiven, Waggons oder Triebzüge sein.
Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es stellen dar:

1 eine Schnittansicht einer Zusatzfedereinrichtung gemäß einer Ausführungsform im in einen Luftfederbalg integrierten Zustand;
2 eine Schnittansicht einer Zusatzfedereinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform im in einen Luftfederbalg integrierten Zustand;
3 eine Schnittansicht einer Zusatzfedereinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
4 eine Schnittansicht der Zusatzfedereinrichtung im mit einem Luftfederbalg gekoppelten Zustand;
5 eine perspektivische Ansicht einer Zusatzfedereinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
6 eine perspektivische Ansicht der Zusatzfedereinrichtung im an einem Schwenkarm eines Federungssystems eines Lastkraftwagenanhängers angebrachten Zustand.

1 zeigt eine Schnittansicht einer Zusatzfedereinrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In 1 ist die Zusatzfedereinrichtung 10 im in einen Luftfederbalg 12 einer Luftfederung eines Fahrzeugs oder eines Fahrzeuganhängers integrierten Zustand dargestellt. Die Zusatzfedereinrichtung 10 und der Luftfederbalg 12 können somit eine Baueinheit bilden und zusammen in einem Fahrzeug oder einen Fahrzeuganhänger (nicht gezeigt) verbaut werden.
Die Zusatzfedereinrichtung 10 weist ein erstes Federelement 14, ein zweites Federelement 16, ein drittes Federelement 18 auf. Das erste Federelement 14 stellt eine Vorspannkraft bereit. Das zweite Federelement 16 stellt eine Vorspannkraft bereit. Zudem weist die Zusatzfedereinrichtung 10 ein Außengehäuse 20 und ein Innengehäuse 22 auf.
In dem Außengehäuse 20 sind das erste Federelement 14, das zweite Federelement 16 und das Innengehäuse 22 zumindest abschnittsweise aufgenommen. Das erste Federelement 14 ist in radialer Richtung zwischen dem Außengehäuse 20 und dem Innengehäuse 22 angeordnet.
Das Innengehäuse 22 erstreckt sich zumindest abschnittsweise radial innerhalb des ersten Federelements 16. Das zweite Federelement 16 ist in dem Innengehäuse 22 aufgenommen. Das Innengehäuse 22 weist eine zylindrische Öffnung auf, in der das zweite Federelement 16 aufgenommen ist. Das Innengehäuse 22 ist topfförmig ausgebildet. Das zweite Federelement 16 kann sich an dem Boden 24 des Innengehäuse 22 abstützen.
Das Innengehäuse 22 hat ferner einen sich in radialer Richtung erstreckenden Abstützabschnitt 26. An dem Abstützabschnitt 26 kann sich das erste Federelement 14 mit einem Ende abstützen. Mit seinem anderen Ende stützt sich das erste Federelement 14 an einem Verschlusselement 28 ab. Das Verschlusselement 28 kann mit dem Außengehäuse 20 verbunden sein. Beispielsweise kann das Verschlusselement 28 mit dem Außengehäuse 20 verschraubt werden. Das Verschlusselement 28 hat eine Öffnung 30. Wird die Zusatzfedereinrichtung 10 mit einer Kraft beaufschlagt, kann sich das Innengehäuse 22 durch die Öffnung 30 des Verschlusselements 28 bewegen, d. h. das Innengehäuse 22 kann entlang der Achse M eine Relativbewegung relativ zu dem Außengehäuse 20 und dem Verschlusselement 28 ausführen.
Das Außengehäuse 20 weist eine Öffnung 32 auf. Durch die Öffnung 32 erstreckt sich abschnittsweise das Innengehäuse 22. Das Innengehäuse 22 erstreckt sich mit dem Abschnitt 34 durch die Öffnung 32 des Außengehäuses 20. Der Abschnitt 34 erstreckt sich ausgehend von dem Abstützabschnitt 26 in axialer Richtung.
Zwischen der Öffnung 32 und der sich in axialer Richtung erstreckenden Wandung 36 weist das Außengehäuse 22 einen radialen Anschlagabschnitt 38 auf. Das erste Federelement 14 spannt den Abstützabschnitt 26 des Innengehäuses 22 in die Anlage an dem Anschlagabschnitt 38 vor. Der Abstützabschnitt 26 legt sich mit seiner Oberseite an die Innenseite des Anschlagabschnitts 38 an.
Das Innengehäuse 22 weist einen Verschlusselement 40 auf. Das Verschlusselement 40 ist mit dem Innengehäuse 22 verbunden, beispielsweise verschraubt. Das Verschlusselement 40 hat eine Öffnung 42, durch die sich das dritte Federelement 18 erstreckt.
Das dritte Federelement 18 ist an einem Kraftübertragungselement 44 angebracht. Das Kraftübertragungselement 44 ist mit dem zweiten Federelement 16 verbunden. Das Kraftübertragungselement 44 steht in radialer Richtung über das zweite Federelement 16 und auch das dritte Federelement 18 vor. Das zweite Federelement 16 spannt das Kraftübertragungselement 44 in Anlage mit dem Verschlusselement 40 vor.
Die Oberseite des Kraftübertragungselements 44 wird von dem zweiten Federelement 16 mit der Unterseite des Verschlusselements 40 in Kontakt gehalten. Das dritten Federelement 18 ist an der Oberseite des Kraftübertragungselements 44 vorgesehen. Das Kraftübertragungselement 44 liegt mit den Flächenbereichen seiner Oberseite an dem Verschlusselement 40 an, die radial über das dritte Federelement 18 vorstehen.
Das Innengehäuse 22 weist ferner einen Absatz 46 auf, der einen Anschlag für das Kraftübertragungselement 44 bildet. Der Absatz bzw. Anschlag 46 legt den maximalen Federweg des zweiten Federelements 16 fest. Der dem zweiten Federelement zugeordnete Federweg erstreckt sich somit von dem Verschlusselement 40 zu dem Absatz 46. Das dritte Federelement 18 und das Kraftübertragungselement 44 können im mit einer Kraft beaufschlagten Zustand das zweite Federelement 16 elastisch deformieren, sodass das Kraftübertragungselement 44 gegen den Absatz 46 gedrückt wird. Schlägt das Kraftübertragungselement 44 an dem Absatz 46 an, kann das zweite Federelement 16 nicht mehr weiter elastisch deformiert werden. Liegt das Kraftübertragungselement 44 an dem Absatz bzw. Anschlag 46 an, ist das zweite Federelement 16 „weggeschaltet“ bzw. „überbrückt“. Die Federungswirkung der Zusatzfedereinrichtung 10 wird in diesem Zustand des zweiten Federelements 16 von dem ersten Federelement 14 bereitgestellt.
Das dritte Federelement 18 weist eine Krafteinleitfläche 48 auf. Die Krafteinleitfläche 48 wird von der dem Kraftübertragungselement 44 abgewandten Fläche des dritten Federelements 18 gebildet. Die Krafteinheitsfläche 48 bzw. das dritte Federelement wird als erstes Element der Zusatzfedereinrichtung 10 mit einer Kraft beaufschlagt und deformiert. Die Krafteinleitfläche 48 kann mit einer Anschlagfläche AF an einem Anschlagelement AE in Kontakt kommen. Das Anschlagelement AE kann am Rahmen (nicht gezeigt) des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers angebracht sein.
Das Innengehäuse 22 hat eine Anlagefläche 50, an der sich die Anschlagfläche AF an dem Anschlagelement AE an dem Rahmen (nicht gezeigt) des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers bei fortschreitender elastischer Deformation des zweiten Federelements 16 und des dritten Federelements 18 anlegen kann. Die Anlagefläche 50 ist an dem Verschlusselement 40 des Innengehäuses 22 ausgebildet. Wurde die Vorspannkraft des zweiten Federelements 16 überschritten, kann das zweite Federelement 16 so lange elastisch deformiert werden, bis die Anschlagfläche AF in Kontakt mit der Anlagefläche 50 an dem Innengehäuse 22 kommt. In diesem Zustand kann sich das Kraftübertragungselement 44 an den Absatz bzw. Anschlag 46 an dem Innengehäuse 22 anlegen.
An dem Außengehäuse 20 ist eine Anlagefläche 52 vorgesehen. Die Anlagefläche 52 ist an einem Verbindungselement 54 vorgesehen, über das das Außengehäuse 22 mit dem Luftfederbalg 12 verbunden werden kann. Durch das Verbindungselement 56 erstreckt sich die Öffnung 32 des Außengehäuses 20. Durch die Öffnung 32 erstreckt sich der Abschnitt 34 des Innengehäuses 20. Wird die Vorspannkraft des ersten Federelements 14 überschritten, kann das erste Federelement 14 elastisch deformiert werden. Der Abstützabschnitt 26 wird von dem Anlageabschnitt 38 abgehoben und in Richtung des Verschlusselements 28 bewegt. Gelangt die Anschlagfläche AF des Anschlagelements AE an dem Rahmen des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers in Kontakt mit der Anlagefläche 52 kann das erste Federelement 14 nicht mehr weiter deformiert werden. Die Anlagefläche 52 legt somit den maximal zulässigen Federweg der Zusatzfedereinrichtung 10 fest. Der dem ersten Federelement 14 zugeordnete Federweg ergibt sich somit aus der Distanz, um die das Innengehäuse 22 in axialer Richtung über die Anlagefläche 52 vorsteht. Kommt die Anschlagfläche AF mit der Anlagefläche 52 in Kontakt, kann die Zusatzfedereinrichtung 10 keine Federwirkung mehr bereitstellen.
Wie bereits erwähnt, ist das Außengehäuse 22 mit dem Luftfederbalg 12 verbunden. Zwischen Außengehäuse 22 und dem Verbindungselement 54 wird ein Rand 56 der Öffnung des Luftfederbalgs 12 geklemmt. Das Verbindungselement 54 kann mit dem Außengehäuse 22 verschraubt sein.
Mit dem Wulst 58 an seinem oberen Ende kann der Luftfederbalg 12 beispielsweise mit einer entsprechenden Einrichtung am Rahmen eines Fahrzeuganhängers oder eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) gekoppelt werden. Diese Einrichtung am Rahmen des Fahrzeuganhängers oder des Fahrzeugs kann von dem Anschlagelement AE gebildet werden, das den Wulst 58 aufnehmen kann. Die Zusatzfedereinrichtung 10 und der Luftfederbalg 12 können mit dem Außengehäuse 20 im Bereich einer Achse eines Fahrzeugs bzw. eines Fahrzeuganhängers angebracht werden.
Das erste Federelement 14 und das zweite Federelement 16 können als Schichtfedern ausgebildet sein. Die Federelemente 14 und 16 weisen somit jeweils Elastomerschichten 60 zwischen denen Einlageelemente 62 angeordnet sind. Die Einlageelemente 62 können beispielsweise aus Metall sein. Das erste Federelement 14 und das zweite Federelement 16 sind primär auf Druck belastet.
Die Zusatzfedereinrichtung 10 weist eine Dichtung D auf. Die Dichtung D ist zwischen dem Außengehäuse 22 und dem Verschlusselement 28 vorgesehen. Die Dichtung D ist dementsprechend im Bereich der dem Verschlusselement 28 zugewandten Stirnfläche und dem Verschlusselement 28 vorgesehen. Die Dichtung D kann verhindern, dass Luft aus der Zusatzfedereinrichtung 10 austreten kann.
Zur Funktion der Zusatzfedereinrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform ist folgendes festzuhalten:

Bei einer auf die Zusatzfedereinrichtung 10 einwirkenden Kraft, die über einen Kontakt zwischen der Zusatzfedereinrichtung 10 und der Anschlagfläche AF auf die Zusatzfedereinrichtung 10 übertragen wird, wenn die Luft aus dem Luftfederbalg 12 abgelassen wurde, wird zunächst das dritte Federelement 18 deformiert. Sobald die Vorspannkraft des zweiten Federelements 16 überschritten wurde, kann das zweite Federelement 16 elastisch deformiert werden. Wird durch den Kontakt zwischen der Zusatzfedereinrichtung 10 und der Anschlagfläche AF am Rahmen des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers auch die Vorspannkraft des ersten Federelements 14 überschritten, wird auch das erste Federelement 14 deformiert werden.

Kontaktiert die Anschlagfläche AF des Anschlagelements AE am Rahmen des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers die Anlagefläche 50 an dem Innengehäuse 22 können das zweite Federelement 16 und das dritte Federelement 18 nicht mehr weiter deformiert werden und keine Federungswirkung mehr bereitstellen. Das zweite Federelement 16 und auch das dritte Federelement 18 sind dann quasi „weggeschaltet“ bzw. „überbrückt“. Das Federelement 18 kann eine Federungskennlinie mit einem progressiven Verlauf haben.
Ist die auf die Zusatzfedereinrichtung 10 einwirkende Kraft so groß, dass die Anschlagfläche AF des Anschlagelements AE an dem Rahmen des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers in Kontakt mit der Anschlagfläche 52 an dem Außengehäuse 22 kommt, ist der maximale Federweg der Zusatzfedereinrichtung 10 erreicht und auch das erste Federelement 14 kann nicht mehr weiter deformiert werden. In diesem Zustand liegen die Anlageflächen 50 und 52 in einer Ebene. Auch das erste Federelement 14 ist dann quasi „weggeschaltet“ bzw. „überbrückt. Die Kräfte werden direkt zwischen dem Anschlagelement AE an dem Rahmen des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers und dem Außengehäuse 22 übertragen.
2 zeigt eine Schnittansicht einer Zusatzfedereinrichtung 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Für gleichartige oder gleichwirkende Merkmale werden dieselben Bezugszeichen wie bei der Beschreibung der ersten Ausführungsform verwendet. Die Zusatzfedereinrichtung 10 weist ein erstes Federelement 14, ein zweites Federelement 16, ein drittes Federelement 18, ein Außengehäuse 20 und ein Innengehäuse 22 auf.
Ferner weist die Zusatzfedereinrichtung 10 ein Kraftübertragungselement 64 auf, an dem das dritte Federelement 18 angeordnet ist. Das Kraftübertragungselement 64 weist einen tellerförmigen Abschnitt 66 und einen zylindrischen Abschnitt 68, der sich in axialer Richtung erstreckt. Der zylindrische Abschnitt 68 erstreckt sich durch das zweite Federelement 16 und ist mit dem zweiten Federelement 16 verbunden.
Das Innengehäuse 22 weist einen rohrförmigen Abschnitt 70 auf. In dem rohrförmigen Abschnitt 70 ist das zweite Federelement 16 und der zylindrische Abschnitt 68 aufgenommen. Das zweite Federelement 16 verbindet den zylindrischen Abschnitt 68 und den rohrförmigen Abschnitt 70 des Innengehäuses 22. Das zweite Federelement 16 ist somit in radialer Richtung zwischen der Außenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 68 und der Innenumfangsfläche des rohrförmigen Abschnitts 70 angeordnet.
Das Außengehäuse 20 weist die Öffnung 32 auf. Durch die Öffnung 32 erstrecken sich abschnittsweise das Innengehäuse 22, das zweite Federelement 16 und das Kraftübertragungselement 64.
Das Innengehäuse 22 weist einen sich in radialer Richtung erstreckenden Anschlagabschnitt 72 auf. Der Anschlagabschnitt 72 unterteilt den zylindrischen Abschnitt 70 des Innengehäuses 22 in zwei Teilabschnitte 70a und 70b. Das Innengehäuse 22 erstreckt sich auch ausgehend von dem Anschlagabschnitt 72 mit dem Teilabschnitt 70a in axialer Richtung durch die Öffnung 32 des Außengehäuses 20. Zwischen der Öffnung 32 und der sich in axialer Richtung erstreckenden Wandung 36 weist das Außengehäuse 22 einen radialen Anschlagabschnitt 38 auf. Das erste Federelement 14 spannt den Anschlagabschnitt 72 des Innengehäuses 22 in die Anlage an dem Anschlagabschnitt 38 des Außengehäuses 20 vor. Der Anschlagabschnitt 72 legt sich mit seiner Oberseite an die Innenseite des Anschlagabschnitts 38 an.
Das erste Federelement 14 erstreckt sich in radialer Richtung zwischen dem Außengehäuse 20 und dem rohrförmigen Abschnitt 70 bzw. dem Teilabschnitt 70b des rohrförmigen Abschnitts 70.
Das erste Federelement 14 kann als Schichtfeder ausgebildet sein. Das erste Federelement 14 weist mehrere Elastomerschichten 60 auf, zwischen denen Einlageelemente 62 angeordnet sind. Das erste Federelement 14 und das zweite Federelement 16 sind auf Schub belastet.
Das Innengehäuse 22 hat eine Anlagefläche 74 an dem zylindrischen Abschnitt 70, an die sich der tellerförmige Abschnitt 66 des Kraftübertragungselements 64 bei fortschreitender elastischer Deformation des zweiten Federelements 16 und des dritten Federelements 18 anlegen kann. Die Anlagefläche 74 wird von der Stirnfläche des zylindrischen Abschnitts 70 gebildet. Das zweite Federelement 16 kann so lange elastisch deformiert werden, bis der tellerförmige Abschnitt 66 in Kontakt mit der Anlagefläche 74 an den zylindrischen Abschnitt 70 kommt.
An dem Außengehäuse 20 ist die Anlagefläche 52 vorgesehen. Die Anlagefläche 52 ist an einem Verbindungselement 54 vorgesehen, über das Außengehäuse 22 mit dem Luftfederbalg 12 verbunden werden kann. Durch das Verbindungselement 54 erstreckt sich die Öffnung 32 des Außengehäuses 20. Wird die Vorspannkraft des ersten Federelements 14 überschritten, kann das erste Federelement 14 elastisch deformiert werden. Der Anlageabschnitt 72 wird von dem Anlageabschnitt 38 abgehoben und in Richtung des ersten Federelements 14 bewegt. Gelangt der tellerförmige Abschnitt 66 in Kontakt mit der Anlagefläche 52 können das erste Federelement 14 und das zweite Federelement 16 nicht mehr weiter deformiert werden. Die Anlagefläche 52 legt den maximal zulässigen Federweg der Zusatzfedereinrichtung 10 fest. Das Kraftübertragungselement 64 und das Innengehäuse 22 wurden unter elastischer Deformation der Federelemente 14, 16, 18 entlang der Achse M nach unten bewegt.
Zur Funktion der Zusatzfedereinrichtung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform ist folgendes festzuhalten:

Bei einer auf die Zusatzfedereinrichtung 10 einwirkenden Kraft werden das dritte Federelement 18 und das zweite Federelement 16 elastisch deformiert. Wird durch den Kontakt zwischen der Zusatzfedereinrichtung 10 und der Anschlagfläche AF am Rahmen des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers auch die Vorspannkraft des ersten Federelements 14 überschritten, kann dieses Federelement 14 deformiert werden.

Kontaktiert Kraftübertragungselement 66 die Anlagefläche 74 an dem Innengehäuse 22 kann das zweite Federelement 16 nicht mehr weiter deformiert werden und keine Federungswirkung mehr bereitstellen. Das zweite Federelement 16 ist quasi abgeschaltet.
Ist die auf die Zusatzfedereinrichtung 10 einwirkende Kraft so groß, dass der tellerförmige Abschnitt 66 des Kraftübertragungselement 64 mit der Anschlagfläche 52 an dem Außengehäuse 22 in Kontakt kommt, ist der maximale Federweg der Zusatzfedereinrichtung 10 erreicht und auch das ersten Federelement 14 kann nicht mehr weiter deformiert werden. In diesem Zustand liegt der tellerförmigen Abschnitt 66 an der Anlagefläche 74 des Innengehäuses 22 und an der Anlagefläche 52 des Außengehäuses 20. In diesem Zustand kann nur noch das dritte Federelement 18 minimal komprimiert werden.
In der in 2 gezeigten Ausführungsform bildet das erste Federelement 14 eine Dichtung. Das erste Federelement 14 verhindert somit, dass Luft aus der Zusatzfedereinrichtung 10 und damit dem Luftfederbalg 12 austreten kann.
In einer Ausführungsvariante kann die Federungskennlinie der Zusatzfedereinrichtung 10 auch durch eine Steuerung der Luftströmung in der Zusatzfedereinrichtung 10 eingestellt werden, wobei sich die folgenden Ausführungen insbesondere auf den Zustand mit befüllter Luftfederung beziehen. Die Zusatzfederungseinrichtung 10 kann einen Raum mit variablen Volumen aufweisen. In der ersten Ausführungsform ist dieser Raum mit variablen mit dem Bezugszeichen 74 versehen. In der zweiten Ausführungsform dieser Raum mit variablen Volumen mit dem Bezugszeichen 76 versehen. Zwischen dem Raum 74, 76 und dem Luftfederbalg 12 kann ein Druckunterschied vorliegen. Beispielsweise kann der Luftdruck in dem Raum 74, 76 1 bar sein, wohingegen der Luftdruck in dem Luftfederbalg 12 12 bar beträgt.
In der ersten Ausführungsform kann dieser Raum beispielsweise zwischen der Innenumfangsfläche des Außengehäuses 20 und der Außenumfangsfläche des ersten Federelements 14 gebildet werden. Bei der ersten Ausführungsform kann Luft von dem Luftfederbalg 12 durch die Öffnung 32 an dem Abstützabschnitt 26 vorbei in diesem Raum 74 strömen, wenn der Abstützabschnitt 26 von dem radialen Abschnitt 38 des Außengehäuses 20 abgehoben wurde. Der Raum 76 der zweiten Ausführungsform wird zwischen dem ersten Federelement 14, dem Außengehäuse 20 und dem Innengehäuse 22 gebildet. Die Luft aus dem Luftfederbalg 12 kann durch die Öffnung 32 an dem Abstützabschnitt 72 vorbei in den Raum 76 strömen, wenn der Abstützabschnitt 72 von dem radialen Abschnitt 38 des Außengehäuses 20 abgehoben wurde.
Durch die Steuerung der Strömung zwischen dem Luftfederbalg 12 und dem Raum 74, 76 kann ein Überlastschutz erreicht werden, der die Bauteile schonen kann, da bei betätigter Zusatzfedereinrichtung 10 der Luftfederbalg 12 weicher wird. Liegt der Abstützabschnitt 26, 72 wieder an dem radialen Abschnitt 38 des Außengehäuses 22 an, wird der Raum wieder von dem Luftfederbalg 12 getrennt. Der fahrzeugseitige Luftkompressor kann die verlorene Luft in die Luftfederung nachfördern.
Die Steuerung der Luftströmung kann in Kombination mit verschiedenen Konfigurationen der Federelementen 14, 16 und 18 eingesetzt werden, um eine vorbestimmte Kennlinie einzustellen, so dass die Steuerung der Strömung auch für ein unbeladenes Fahrzeug oder einen unbeladenen Fahrzeuganhänger verwendet werden kann.
Zusätzlich können auch Luftausgleichsöffnungen vorgesehen sein. Es ist ferner denkbar, die Zusatzfederungseinrichtung 10 als Überdruckventil auszubilden, sodass Luft ins Freie abgelassen werden kann.
Für die in den 1 und 2 gezeigte Zusatzfedereinrichtung 10 ergeben sich im Betrieb in einem Fahrzeug bzw. einem Fahrzeuganhänger unter Verwendung einer Luftfederung folgende Betriebszustände:

1) Befüllte Luftfederung, normaler Fahrbetrieb:
- Die Zusatzfedereinrichtung 10 hat keinen Kontakt zum Rahmen des Fahrzeugs oder Fahrzeuganhängers (nicht gezeigt). Die Zusatzfedereinrichtung 10 hat in diesem Zustand keine Funktion.
2) Befüllte Luftfederung, Überlast (Schlaglöcher, Wanken, hohe Dynamik):
- In diesem Betriebszustand kann es zu einem eine große Kraft zeugenden Kontakt zwischen der Zusatzfedereinrichtung 10 und der Anschlagfläche AF an dem Rahmen des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers kommen. Die Zusatzfedereinrichtung 10 kann in diesem Betriebszustand als weicher Anschlag dienen, um z.B. Lastspitzen zu dämpfen oder das Wanken zu reduzieren. Bei einer Überlast wird die Vorspannkraft des ersten Federelements 14 und bei der ersten Ausführungsform auch die Vorspannkraft des zweiten Federelements 16 überwunden. In diesem Betriebszustand kommt es zu einer Reihenschaltung der Federelemente 14, 16 und 18, wodurch eine weiche Federungskennlinie erreicht werden kann.
3) Für den Transport auf einem Schienenfahrzeug wurde die Luft aus der Luftfederung des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers abgelassen, unbeladenes Fahrzeug bzw. unbeladener Fahrzeuganhänger:
- Die Zusatzfedereinrichtung 10 hat Kontakt mit einem Anschlagelement an dem Rahmen des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers und stützt das Fahrzeuggewicht ab. Da aber das Fahrzeug oder der Fahrzeuganhänger unbeladen ist, werden die Vorspannkraft des ersten Federelements 14 nicht überwunden. Bei der ersten Ausführungsform gemäß 1 wird in diesem Betriebszustand die Vorspannkraft des zweiten Federelements 16 nicht überwunden. In diesem Betriebszustand wirkt nur das dritte Federelement 18 der Zusatzfedereinrichtung 10. Dadurch kann in diesem Kraftbereich eine harte Federkennlinie der Zusatzfedereinrichtung 10 eingestellt werden.
4) Für den Transport auf einem Schienenfahrzeug wurde die Luft aus der Luftfederung des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers abgelassen, voll beladenes Fahrzeug bzw. vollbeladener Fahrzeuganhänger:
- Die Zusatzfedereinrichtung 10 hat Kontakt mit dem Rahmen des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers und stützt das Fahrzeuggewicht inklusive Gewicht der Ladung ab. Je nach Beladungszustand kann die Vorspannkraft des vorgespannten ersten Federelements 14 überwunden werden. Bei der ersten Ausführungsform gemäß 1 kann in Abhängigkeit des Beladungszustands auch die Vorspannkraft des zweiten Federelements 16 überwunden werden. In diesem Betriebszustand kommt es zu einer Reihenschaltung der Federelemente 14, 16 und 18, wodurch eine weiche Federungskennlinie erreicht werden kann.
5) Ungleichmäßige Achslastverteilung In diesem Betriebszustand trägt beispielsweise nur eine Achse die gesamte Last, die sich im Normalfall über mehrere Achsen des Fahrzeugs bzw. des Fahrzeuganhängers verteilt. Dieser Betriebszustand kann bei befüllter Luftfederung und bei entleerter Luftfederung auftreten. Bei befüllter Luftfederung kann dieser Betriebszustand beispielsweise bei einem Kippfahrzeug auftreten, bei dem bei einem Kippvorgang über längere Zeit das Gewicht nur auf der dritten Achse liegt. Zudem kann dieser Betriebszustand bei befüllter Luftfederung dann auftreten, wenn das Fahrzeug bzw. der Fahrzeuganhänger schräg steht oder ein lokales Hindernis überfahren wird. Gerade bei einem schräg stehenden Fahrzeug oder Fahrzeuganhänger wird die Belastung der einzelnen Achse bei entleerter Luftfederung noch erheblich verstärkt (3-fache-Achslast und keine Luftfederung). Mit der Zusatzfedereinrichtung 10 können die Belastungen in dem beschriebenen Betriebszustand zumindest teilweise ausgeglichen werden.

Für die in 1 gezeigte Ausführungsform mit den auf Druck belasteten Federelementen 14 und 16 gilt zusätzlich noch folgendes: Das erste Federelement 14 ist in radialer Richtung zwischen dem Außengehäuse 20 und dem Innengehäuse 22 angeordnet. Das zweite Federelement 16 ist in dem Innengehäuse 22 aufgenommen.
Durch diese Anordnung der Federelemente 14, 16 kann der hydrostatischef-Effekt des Materials der Federelemente 14, 16 wie zum Beispiel Gummi oder Elastomer ausgenutzt werden, da die beiden Federelemente 14, 16 aufgrund der beschriebenen Anordnung nicht ausweichen können. Der hydrostatische Effekt kann bei der Einstellung einer gewünschten Kennlinie der Zusatzfedereinrichtung berücksichtigt und insbesondere zur Bereitstellung eines Überlastschutzes kann der hydrostatische Effekt ausgenutzt werden.
3 zeigt eine Schnittansicht einer Zusatzfedereinrichtung 110 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die Zusatzfedereinrichtung 110 weist ein erstes Federelement 114, ein zweites Federelement 116 und ein drittes Federelement 118 auf. Die Federelemente 114, 116 und 118 sind in einem Außengehäuse 120 aufgenommen. Das Außengehäuse 120 ist topfförmig ausgebildet. Das Außengehäuse 120 weist einen Boden 122 auf, an dem sich das erste Federelement 114 abstützen kann. Der Boden 122 kann an einem Verschlusselement 124 ausgebildet sein, das das Außengehäuse 120 verschließt.
Das Verschlusselement 124 bzw. der Boden 122 weisen einen Vorsprung 126 auf, der in eine Ausnehmung 128 in dem ersten Federelement 114 eingreift. In den Vorsprung 126 erstreckt sich von der Unterseite des Verschlusselements 124 eine Öffnung bzw. Bohrung 130 hinein. Die Bohrung 130 dient zur Verbindung der Zusatzfedereinrichtung 110 mit einem Teil des Fahrzeuganhängers oder des Fahrzeugs (in 3 nicht gezeigt).
Das erste Federelement 114 ist in einem ersten Kraftübertragungselement 132 aufgenommen. Das Kraftübertragungselement 132 weist einen Befestigungsabschnitt 134 und einen Wandungsabschnitt 136 auf. An dem Befestigungsabschnitt 134 ist das erste Federelement 114 angebracht. Der Wandungsabschnitt 136 umgibt das erste Federelement 114. Der Wandungsabschnitt 136 weitet sich konisch in Richtung des Bodens 122 auf. Der Wandungsabschnitt 136 weist eine Stirnfläche 138 auf, über die sich das Kraftübertragungselement 132 an dem Boden 122 in Abhängigkeit der auf die Zusatzfedereinrichtung 110 einwirkenden Kraft abstützen kann. In dem in 3 gezeigten unbelasteten Zustand liegt ein Abstand zwischen der Stirnfläche 138 und dem Boden 122 in Richtung der Achse M vor. Wird das erste Federelement 114 komprimiert, kann es sich an der Innenseite oder Innenfläche des Wandungsabschnitts 136 abstützen. Der axiale Abstand zwischen der Stirnfläche 138 und dem Boden 122 legt den maximalen Federweg des ersten Federelements 114 fest. Liegt die Stirnfläche 138 an dem Boden 122 an, kann das erste Federelement 114 keine Federwirkung mehr bereitstellen.
Die Außenseite des Wandungsabschnitts 136 ist mit dem zweiten Federelement 116 verbunden. Das zweite Federelement 116 ist als Schichtfeder ausgebildet. Das zweite Federelement 116 erstreckt sich außen um das Kraftübertragungselement 122 herum. Das zweite Federelement 116 kann fest mit dem Kraftübertragungselement 132 verbunden sein. Das zweite Federelement 116 ist über ein zweites Kraftübertragungselement 140 mit dem dritten Federelement 118 verbunden. Das zweite Federelement 116 überspannt einen radialen Abstand zwischen dem Wandungsabschnitt 136 des ersten Kraftübertragungselements 132 und dem zweiten Kraftübertragungselement 140.
Das zweite Kraftübertragungselement 140 weist zwei Verbindungsflächen 142 und 144 auf, an denen die Federelemente 116 und 118 angebracht sind. Die Verbindungsflächen 142 und 144 sind schräg bzw. geneigt ausgebildet. Das Kraftübertragungselement 140 ist an den radial äußeren Endflächen der Federelemente 116 und 118 vorgesehen. Auch das dritte Federelement 118 ist in Form einer Schichtfeder ausgebildet. Zwischen einer radial äußeren Fläche 146 des Kraftübertragungselements 140 und der Innenumfangsfläche 148 des Außengehäuses 120 liegt ein radialer Freiraum vor, der einen Luftstrom in dem Außengehäuse 120 ermöglicht. Das Kraftübertragungselement 140 weist mehrere Öffnungen 150 auf, die sich in radialer Richtung erstrecken. Die Öffnungen 150 sind in Richtung der Achse M zwischen dem zweiten Federelement 116 und dem dritten Federelement 118 ausgebildet. Das Kraftübertragungselement 140 ist ringförmig ausgebildet. Die Verbindungsflächen 142 und 144 sind an der Innenseite des Kraftübertragungselements 140 ausgebildet.
Zwischen dem zweiten Kraftübertragungselement 140 und dem Boden 122 bzw. einem umlaufenden Absatz an dem Boden 122 stellt sich ein vorbestimmter axialer Abstand ein. Dieser vorbestimmte axiale Abstand legt einen maximalen Federweg des zweiten Federelements 118 fest. Liegt das zweite Kraftübertragungselement 140 an dem Boden 122 an, kann das zweite Federelement 116 keine weitere Federungswirkung mehr bereitstellen.
Das dritte Federelement 118 ist mit einem Kopplungselement 152 verbunden, das das dritte Federelement 118 mit einem Deckel 154 des Außengehäuses 120 koppelt. Das dritte Federelement 118 erstreckt sich um das Kopplungselement 152 herum. Das dritte Federelement 118 erstreckt sich ausgehend von dem Kraftübertragungselement 140 in radialer Richtung nach innen zu dem Kopplungselement 152. An dem dem Kraftübertragungselement 140 abgewandten Ende des Kopplungselements 152 ist der Deckel 154 angeordnet. Das Kopplungselement 152 ist konusförmig ausgebildet. Der Querschnitt des Kopplungselements 152 verringert sich entlang der Achse M in Richtung des Kraftübertragungselements 140.
Zwischen dem Befestigungsabschnitt 134 des ersten Kraftübertragungselements 132 und der unteren Stirnfläche des Kopplungselements 152 liegt ein vorbestimmter axiale Abstand vor. Liegt das Kopplungselement 152 mit seiner Stirnfläche an dem Befestigungsabschnitt 134 des Kraftübertragungselements 132 an, kann das dritte Federelement 118 nicht mehr weiter deformiert werden und keine Federungswirkung mehr bereitstellen.
Der Deckel 154 stützt sich an dem Außengehäuse 120 ab. An dem Außengehäuse 120 ist ein Abstützvorsprung 156 vorgesehen, der sich nach radial innen erstreckt. An dem Abstützvorsprung 156 ist ferner ein Befestigungselement 158 angeordnet, über das ein in 3 nicht gezeigter Luftfederbalg an der Zusatzfedereinrichtung 110 befestigt werden kann. Das Befestigungselement 158 kann als Befestigungsklammer ausgebildet sein, sodass ein Ende des nicht gezeigten Luftfederbalgs zwischen dem Außengehäuse 120 und dem Befestigungselement 158 geklemmt werden kann. Der Deckel 154 weist ferner Öffnungen 160 auf, die einen Luftstrom innerhalb der Zusatzfedereinrichtung 110 zulassen.
An dem Abstützvorsprung 156 kann sich der Deckel 154 abstützen. Die Federelemente 114, 116 und 118 sind vorgespannt. Die Federelemente 114, 116 und 118 spannen den Deckel 154 in die Anlage an dem Abstützvorsprung 156 vor. Wird die Vorspannkraft von zumindest einem der Federelemente 114, 116 und 118 von der auf die Zusatzfedereinrichtung 110 einwirkenden Kraft überstiegen, wird der Deckel 154 von dem Vorsprung 156 abgehoben und in Richtung des Bodens 122 bewegt.
Die Zusatzfedereinrichtung 110 weist ferner ein viertes Federelement 162 und ein fünftes Federelement 164 auf. Das vierte Federelement 162 ist als Schichtfeder ausgebildet. Die Federelemente 162 und 164 sind in einem dritten Kraftübertragungselement 166 angeordnet. Das Kraftübertragungselement 166 ist über ein Befestigungsmittel 168 wie einem Bolzen oder einer Schraube mit dem Kopplungselement 152 verbunden. Das Befestigungsmittel 168 hält zusammen mit den Kraftübertragungselement 166 den Deckel 154 an dem Kopplungselement 152.
Das dritte Kraftübertragungselement 166 weist einen Befestigungsabschnitt 168 und einen Wandungsabschnitt 170 auf. Der Befestigungsabschnitt 168 kontaktiert den Deckel 154 und das Kopplungselement 152. Das Befestigungsmittel 168 erstreckt sich durch den Befestigungsabschnitt 168 in das Kopplungselement 152 hinein. Der Deckel 154 weist eine Öffnung auf, die einen Vorsprung des Kopplungselements 152 aufnimmt. Der Wandungsabschnitt 170 umgibt das vierte Federelement 166. Das Kraftübertragungselement 166 ist wannenförmig ausgebildet.
Das vierte Federelement 162 erstreckt sich zwischen dem Kraftübertragungselement 166 und einem vierten Kraftübertragungselement 172. In dem Kraftübertragungselement 172 ist das fünfte Federelement 164 zumindest teilweise aufgenommen. Das Kraftübertragungselement 172 weist ebenfalls einen Befestigungsabschnitt 174 und einen Wandungsabschnitt 176 auf. Das Kraftübertragungselement 172 ist radial innerhalb des vierten Federelements 166 angeordnet. Das vierte Federelement 166 erstreckt sich zwischen der Innenseite des Wandungsabschnitts 170 des Kraftübertragungselements 166 und der Außenseite des Wandungsabschnitts 176 des Kraftübertragungselements 166.
Der Befestigungsabschnitt 174 des Kraftübertragungselements 172 weist eine Öffnung 178 auf. An diese Öffnung 178 schließt sich in Richtung der Achse M eine Ausnehmung 180 in dem fünften Federelement 164 an. In der Öffnung 178 des Kraftübertragungselements 172 und die Ausnehmung 180 kann der Kopf 182 des Befestigungsmittels 168 aufgenommen werden, sobald die Federelemente 162, 164 mit einer Kraft beaufschlagt und entsprechend elastisch deformiert werden. Die Deformation der Federelemente 162 und 164 kann durch die Anlage des Befestigungsabschnitts 174 des Kraftübertragungselements 172 an dem Befestigungsabschnitt 168 des Kraftübertragungselements 166 begrenzt werden. In diesem Zustand kann das vierte Federelement 162 keinen Federweg mehr bereitstellen. Die elastische Deformation in axialer Richtung des fünften Federelements 164 wird durch den Wandabschnitt 176 begrenzt. Das fünfte Federelement 164 wird bei einer Belastung derart deformiert, dass es sich radial aufweitet und an dem Wandungsabschnitt 172 abstützen kann.
Die Federelemente 162 und 164 sind nicht vorgespannt. Die Federelemente 162 und 164 werden somit elastisch deformiert, wenn sie von einer Kraft beaufschlagt werden. Die Deformation des Federelements 162 wird durch den Wandungsabschnitt 176 begrenzt, d. h. durch die Anlage der Außenfläche des Federelements 162 an der Innenfläche des Wandungsabschnitt 176.
Das fünfte Federelement 164 weist eine Krafteinleitfläche 184 auf, über die Kräfte in die Zusatzfedereinrichtung 110 eingeleitet werden können. Die Stirnfläche 186 des Wandungsabschnitt 176 des Kraftübertragungselements 172 kann in Abhängigkeit des Deformationszustands des fünften Federelements 164 eine Krafteinleitfläche bilden.
Die Zusatzfedereinrichtung 110 gemäß dieser Ausführungsform weist Tonnenfedern und Konusfedern auf. Das erste Federelement 14 und das fünfte Federelement 164 sind als Tonnenfeder ausgebildet. Das zweite Federelement 16, das dritte Federelement 18 und das vierte Federelement 162 sind als Konusfeder ausgebildet. Eine Konusfeder kann mehrere Blech- oder Metallringe aufweisen, die jeweils über eine Schicht aus Gummi oder einem Elastomer miteinander verbunden sind.
4 zeigt die Zusatzfedereinrichtung 110 im mit einem Tragarm 188 des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers und mit einem Luftfederbalg 190 verbundenen Zustand. Die Zusatzfedereinrichtung 110 kann beispielsweise über die Öffnung 192 im Tragarm 188 und die Bohrung 130 im Verschlusselement 124 mit dem Tragarm 188 verbunden werden. Der Luftfederbalg 190 und die Zusatzfedereinrichtung 110 können eine Federeinheit bilden.
Der Luftfederbalg 190 und die Zusatzfedereinrichtung 110 sind parallel angeordnet. Die Zusatzfedereinrichtung 110 ist somit innerhalb des Luftvolumen des Luftfederbalgs 190 angeordnet. Dies bedeutet, dass die Zusatzfedereinrichtung 110 in Abhängigkeit der Abstimmung des Luftfederungssystems des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers nur dann einfedern kann, wenn die Luft aus dem Luftfederbalg 190 abgelassen wurde oder in bestimmten Fahrzuständen, in dem die Zusatzfedereinrichtung als Wankstütze beispielsweise bei einer schnellen Kurvenfahrt wirken soll.
Der Luftfederbalg 190 weist ein Ende mit einer Verdickung 192 auf, über die der Luftfederbalg 190 mit der Zusatzfedereinrichtung 110 verbunden ist. Die Verdickung 192 ist zwischen dem Außengehäuse 120 und dem Befestigungselement 158 angeordnet. Die Verdickung 194 und ein sich daran anschließender Abschnitt des Luftfederbalgs 110 werden zwischen dem Befestigungselement 158 und der Innenseite des Gehäuses 120 geklemmt. Die Verdickung 192 ist oberhalb des Vorsprungs 156 (siehe 3) angeordnet.
Die Krafteinleitfläche 184 kann mit einer Anschlagfläche AF an einem Anschlagelement AE in Kontakt kommen. Das Anschlagelement AE kann am Rahmen (nicht gezeigt) des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers angebracht oder mit dem Rahmen gekoppelt sein. Wenn die Anschlagfläche AF mit der Krafteinleitfläche 184 in Kontakt kommt, werden die Federelemente 162 und 164 deformiert, da die Federelemente 162 und 164 nicht vorgespannt sind. Mit anderen Worten können die in axialer Richtung oberhalb des Deckels 154 angeordneten Federelemente 162 und 164 einfedern, sobald sie mit einer Kraft beaufschlagt werden. Wird die Vorspannkraft der Federelemente 114, 116 und 118 überschritten, wird der Deckel 154 unter elastischer Deformation der Federelemente 114, 116 und 118 in Richtung des Verschlusselements 124 bewegt.
Ist die auf die Zusatzfedereinrichtung 110 einwirkende Kraft groß genug, kann sich die Anschlagfläche AF an der Stirnfläche 186 des Kraftübertragungselements 172 abstützen. In diesem Fall kann sich die Unterseite des Befestigungsabschnitts 174 des Kraftübertragungselements 172 an dem Befestigungsabschnitt 168 des Kraftübertragungselements 166 anlegen. Das Kopplungselement 152 kann sich an dem Befestigungsabschnitt 134 des Kraftübertragungselements 132 abstützen. Insbesondere kann sich das Kopplungselement 152 mit seiner unteren Stirnfläche an der Oberseite des Befestigungsabschnitts 134 abstützen. Das Kraftübertragungselement 132 kann sich mit der Stirnfläche 138 an dem Boden 122 abstützen. Zudem kann sich das Kraftübertragungselement 140 an einen umlaufenden Absatz an dem Verschlusselement 124 bzw. dem Boden 122 anlegen. In diesem Zustand ist die Zusatzfedereinrichtung 110 „auf Block gegangen“, sodass ein weiteres Einfedern der Zusatzfedereinrichtung 110 nicht möglich ist.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Zusatzfedereinrichtung 110. In 5 sind das vierte Federelement 162 und das fünfte Federelement 164 erkennbar, die innerhalb des Kraftübertragungselements 166 angeordnet sind. Das vierte Federelement 162 erstreckt sich zwischen dem Kraftübertragungselement 166 und dem Kraftübertragungselement 172. Innerhalb des Kraftübertragungselements 172 ist das fünfte Federelement 164 angeordnet. Die Federelemente 162 und 164 sind nicht vorgespannt. Die von den Federelementen 162 und 164 sowie den Kraftübertragungselementen 166 und 172 gebildete Einheit ist außerhalb des Außengehäuses 120 an der Oberseite des Deckels 154 angeordnet. Der Deckel 154 weist die Öffnungen 160 auf, die einen Luftstrom in das Außengehäuse und aus dem Außengehäuse heraus ermöglichen. Der Deckel 154 stützt sich an dem in 5 nicht erkennbaren Vorsprung 156 (siehe 3 und 4) ab. Das Außengehäuse 120 weist an dem dem Deckel 154 entgegengesetzten Ende ein Verschlusselement 124 auf. Wie in 5 erkennbar ist, bildet die Zusatzfedereinrichtung 110 eine kompakte Einheit, die wenig Bauraum benötigt.
6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Tragarms 188 einer Aufhängung eines Fahrzeugs oder Fahrzeuganhängers (nicht gezeigt) und der daran angebrachten Zusatzfedereinrichtung 110. Der Tragarm 188 weist den Tellerabschnitt 192 auf, an dem die Zusatzfedereinrichtung 110 angebracht ist. An dem dem Tellerabschnitt 192 entgegengesetzten Ende hat der Tragarm 188 ein Auge 192, über das der Tragarm 188 mit einem Rahmen des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers verschwenkbar angebracht werden kann.
Für die in den 3 bis 6 gezeigte Zusatzfedereinrichtung 110 ergeben sich im Betrieb in einem Fahrzeug bzw. einem Fahrzeuganhänger unter Verwendung einer Luftfederung folgende Betriebszustände:

1) Befüllte Luftfederung mit befülltem Luftfederbalg 190, normaler Fahrbetrieb:
- Die Zusatzfedereinrichtung 110 hat keinen Kontakt zum Rahmen des Fahrzeugs oder Fahrzeuganhängers (nicht gezeigt). Die Zusatzfedereinrichtung 110 hat in diesem Zustand keine Funktion. Die Kräfte werden direkt über den Luftfederbalg 190 und das Außengehäuse 110 in den Tragarm 188 eingeleitet.
2a) Für den Transport auf einem Schienenfahrzeug wurde die Luft aus der Luftfederung des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers abgelassen, unbeladenes Fahrzeug bzw. unbeladener Fahrzeuganhänger:
- Die Zusatzfedereinrichtung 110 hat Kontakt mit einem Anschlagelement an dem Rahmen des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers. Die beiden nicht vorgespannten Federelemente 162 und 164 können einfedern. Die Gewichtskraft des unbeladenen Fahrzeugs bzw. des unbeladen Fahrzeuganhängers reicht jedoch nicht aus, um die Vorspannkraft der vorgespannten Federelemente 114, 116 und 118 zu überwinden.
2b) Das Fahrzeug oder der Fahrzeuganhänger befindet sich mit befüllter Luftfederung auf einer schnellen Kurvenfahrt:
- In diesem Zustand kann der Luftfederbalg 190 komprimiert werden. Das vierte Federelement 162 und und/oder das fünfte Federelement 164 können belastet werden und einfedern. In diesem Zustand erreicht die Belastung reicht jedoch nicht aus, um die Vorspannkraft zumindest eines der vorgespannten Federelemente 114, 116 und 118 zu überwinden.
3) Für den Transport auf einem Schienenfahrzeug wurde die Luft aus der Luftfederung des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers abgelassen, voll beladenes Fahrzeug bzw. vollbeladener Fahrzeuganhänger:
- Die Zusatzfedereinrichtung 110 hat Kontakt mit dem Rahmen des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers und stützt das Fahrzeuggewicht inklusive Gewicht der Ladung ab. Das vierte Federelement 162 und/oder das fünfte Federelement 164 können einfedern. Zudem wird die Vorspannkraft zumindest eines der vorgespannten Federelemente 114, 116, 118 überwunden, sodass der Deckel 154 von dem Abstützvorsprung 156 abgehoben werden kann. Dementsprechend kann die Zusatzfedereinrichtung 110 einfedern. Dies bedeutet, dass nicht nur das vierte Federelement 162 und das fünfte Federelement 164 einfedern. Neben den Federelementen 162 und 164 federn auch die vorgespannten Federelemente 114, 116 und 118 bei Überwindung ihrer Vorspannkraft ein.
4a) Für den Transport auf einem Schienenfahrzeug wurde die Luft aus der Luftfederung des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers abgelassen, voll beladenes Fahrzeug bzw. vollbeladener Fahrzeuganhänger, dynamische Einfederung auf einem Schienenfahrzeug:
- In diesem Betriebszustand kann es aufgrund von dynamischen Belastungen zu höheren Spitzenlasten kommen, die über die Zusatzfedereinrichtung abgefedert werden. Durch den Kontakt zwischen der Zusatzfedereinrichtung 110 und der Anschlagfläche AF an dem Rahmen des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers werden die in diesem Zustand wirkenden Kräfte auf die Zusatzfedereinrichtung übertragen. Die Vorspannkraft der Zusatzfedereinrichtung 110, d. h. zumindest die Vorspannkraft eines der vorgespannten Federelemente 114, 116 und 118 wird überwunden und es kommt zu einer dynamischen Einfederung der Zusatzfedereinrichtung 110.
4b) Befüllte Luftfederung, Straßenfahrt, Überlast (Schlaglöcher, Wanken, hohe Dynamik):
- In diesem Betriebszustand kann es zu einem eine große Kraft erzeugenden Kontakt zwischen der Zusatzfedereinrichtung 110 und der Anschlagfläche AF an dem Rahmen des Fahrzeugs oder des Fahrzeuganhängers kommen. Die Zusatzfedereinrichtung 110 kann in diesem Betriebszustand als weicher Anschlag dienen, um z.B. Lastspitzen zu dämpfen oder das Wanken zu reduzieren. Bei einer Überlast wird die Vorspannkraft der Zusatzfedereinrichtung 110 überwunden. Die Zusatzfedereinrichtung 110 kann in diesem Zustand bis zur voranstehend beschriebenen Blockbildung einfedern.
5) Ungleichmäßige Achslastverteilung:
- Wie voranstehend bereits ausgeführt wurde, trägt in diesem Betriebszustand beispielsweise nur eine Achse des Fahrzeugs bzw. des Fahrzeuganhängers die gesamte Last, die sich im Normalfall über mehrere Achsen des Fahrzeugs bzw. des Fahrzeuganhängers verteilt. Dieser Betriebszustand kann bei befüllter Luftfederung und bei entleerter Luftfederung auftreten. Bei befüllter Luftfederung kann dieser Betriebszustand beispielsweise bei einem Kippfahrzeug auftreten, bei dem bei einem Kippvorgang über längere Zeit das Gewicht nur auf der dritten Achse liegt. Zudem kann dieser Betriebszustand bei befüllter Luftfederung dann auftreten, wenn das Fahrzeug bzw. der Fahrzeuganhänger schräg steht oder ein lokales Hindernis überfahren wird. Gerade bei einem schräg stehenden Fahrzeug oder Fahrzeuganhänger wird die Belastung der einzelnen Achse bei entleerter Luftfederung noch erheblich verstärkt (3-fache-Achslast und keine Luftfederung). Mit der Zusatzfedereinrichtung 110 können die Belastungen in dem beschriebenen Betriebszustand zumindest teilweise ausgeglichen werden.

Claims

Zusatzfedereinrichtung (10; 110) für ein Fahrzeug oder einen Fahrzeuganhänger, wobei die Zusatzfedereinrichtung (10; 110) wenigstens ein erstes Federelement (14; 114) und wenigstens ein zweites Federelement (16; 116) aufweist, wobei das wenigstens eine erste Federelement (14; 114) mit einer Vorspannkraft vorgespannt ist, wobei das erste Federelement (14; 114) bei Überschreiten der Vorspannkraft elastisch deformierbar ist, wobei zumindest das erste Federelement (14; 114) und das zweite Federelement (16; 116) in Serie angeordnet sind.
Zusatzfedereinrichtung (10; 110) nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine zweite Federelement (16; 116) mit einer Vorspannkraft vorgespannt ist, wobei das zweite Federelement (16; 116) bei Überschreiten der Vorspannkraft elastisch deformierbar ist.
Zusatzfedereinrichtung (10; 110) nach Anspruch 2, wobei sich die Vorspannkraft des ersten Federelements (14; 114) und die Vorspannkraft des zweiten Federelements (16; 116) unterscheiden.
Zusatzfedereinrichtung (10; 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Zusatzfedereinrichtung (10; 110) wenigstens ein drittes Federelement (18; 118) aufweist, das in Serie mit dem ersten Federelement (14; 114) und/oder dem zweiten Federelement (16; 116) angeordnet ist.
Zusatzfedereinrichtung (10; 110) nach Anspruch 4, wobei das dritte Federelement (118) mit einer Vorspannkraft vorgespannt ist, wobei das dritte Federelement (118) bei Überschreiten der Vorspannkraft elastisch deformierbar ist.
Zusatzfedereinrichtung (10; 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Zusatzfedereinrichtung (10; 110) wenigstens ein viertes Federelement (162) aufweist, wobei das wenigstens eine vierte Federelement (162) mit zumindest einem der weiteren Federelemente (14, 16, 18; 114, 116, 118, 162, 164) in Serie angeordnet ist.
Zusatzfedereinrichtung (10; 110) nach Anspruch 6, wobei die Zusatzfedereinrichtung (10; 110) wenigstens ein fünftes Federelement (164) aufweist, wobei das fünfte Federelement (164) zumindest mit einem der weiteren Federelemente (14, 16, 18; 114, 116, 118, 162, 164) in Serie angeordnet ist.
Zusatzfedereinrichtung (10; 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Zusatzfedereinrichtung (10) wenigstens ein Innengehäuse (22) aufweist, das das erste Federelement (14) und das zweite Federelement (16) miteinander koppelt.
Zusatzfedereinrichtung (10; 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Zusatzfedereinrichtung (10; 110) wenigstens ein Außengehäuse (20; 120) aufweist, wobei zumindest das erste Federelement (14; 114) und/oder das zweite Federelement (16; 116) in dem wenigstens einen Außengehäuse (20; 120) zumindest abschnittsweise aufgenommen sind.
Zusatzfedereinrichtung (10; 110) nach Anspruch 9, wobei die Zusatzfedereinrichtung (10; 110) einen Deckel (154) aufweist, der verlagerbar in dem Außengehäuse (20; 120) geführt ist.
Zusatzfedereinrichtung (10; 110) nach Anspruch 10, wobei das Außengehäuse (20; 120) wenigstens einen Vorsprung (156) aufweist, an dem sich der Deckel (154) abstützt.
Zusatzfedereinrichtung (10; 110) nach Anspruch 9 bis 11, wobei das erste Federelement (10) das Innengehäuse (22) in die Anlage an dem Außengehäuse (20) vorspannt.
Zusatzfedereinrichtung (10; 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Zusatzfedereinrichtung (10; 110) wenigstens ein Kraftübertragungselement (44; 64; 132, 140, 152,166, 172) aufweist, das zumindest zwei Federelemente (14, 16, 18; 114, 116, 118, 162, 164) kraftübertragend miteinander verbindet.
Zusatzfedereinrichtung (10; 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Zusatzfedereinrichtung (10; 110) derart ausgebildet ist, dass wenigstens ein Federelement (14, 16, 18; 114, 116, 118,162, 164) keine Federungswirkung hat, wenn der diesem Federelement (14, 16, 18; 114, 116, 118, 162, 164) zugeordnete Federweg überschritten wird.
Zusatzfedereinrichtung (10; 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei zumindest eines der Federelemente (14, 16, 18; 114, 116, 118, 162, 164) eine Schichtfeder, insbesondere eine Konusfeder aufweist.
Zusatzfedereinrichtung (10; 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei zumindest eines der Federelemente (14, 16, 18; 114, 116, 118, 162, 164) ein auf Druck belastetes oder auf Schub belastetes Federelement (14, 16, 18; 114, 116, 118, 162, 164) ist.
Zusatzfedereinrichtung (10; 110) nach einem der Ansprüche 9 bis 16, wobei das wenigstens eine Außengehäuse (20; 120) zur Verbindung mit einem Luftfederbalg (190) ausgebildet ist.
Luftfederbalg (12; 190), der wenigstens eine Zusatzfedereinrichtung (10; 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 aufweist.
Luftfederbalg (12; 190) nach Anspruch 18, wobei die Zusatzfedereinrichtung (10; 110) derart in den Luftfederbalg (12;190) integriert ist, dass der Luftfederbalg (12; 190) und die Zusatzfedereinrichtung (10; 110) eine Baueinheit bilden.
Luftfederbalg (12; 190) nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Zusatzfedereinrichtung (10; 110) parallel mit dem Luftfederbalg (12; 190) angeordnet ist.
Fahrzeug oder Fahrzeuganhänger mit wenigstens einem Luftfederbalg (12; 190) nach einem der Ansprüche 18 bis 20 oder wenigstens einer Zusatzfedereinrichtung (10; 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 17.
Schienenfahrzeug oder Eisenbahnfahrzeug mit wenigstens einem Luftfederbalg nach einem der Ansprüche 18 bis 20 oder wenigstens einer Zusatzfedereinrichtung (10; 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 17.