DE19546051A1 - Federgelenk mit Parametervorgabe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Federgelenk, das eine äußere Mantelhülse und einen in der Mantelhülse geführten Mit­ nehmer aufweist, der im Bereich seiner Enden aus der Mantelhülse herausragt und der relativ zur Mantelhülse von mindestens einer Feder verspannbar ist sowie bei dem ein Endstück der Feder derart im Bereich einer Auf­ nahme ablegbar ist, daß eine Kraftwirkung zwischen der Feder sowie der Mantelhülse und dem Mitnehmer lediglich für einen Teilbereich eines Drehweges des Mitnehmers relativ zur Mantelhülse realisiert ist.

Derartige Federgelenke werden beispielsweise im deut­ schen Gebrauchsmuster G 93 00 903.8 sowie in der inter­ nationalen Patentanmeldung PCT/WO 94 17271 beschrieben. Diese Federgelenke ermöglichen bereits einen Einsatz bei einer Vielzahl von Verwendungsmöglich­ keiten, es können jedoch noch nicht alle Anforderungen an eine Adaptierbarkeit an unterschiedliche konkrete Anwendungsanforderungen bei gleichzeitiger Gewähr­ leistung einer möglichst einheitlichen Bauform erfüllt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Federgelenk der einleitend genannten Art derart zu kon­ struieren, daß eine verbesserte Adaptionsfähigkeit rea­ lisiert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens ein Parameter zur Vorgabe der Federkraftent­ faltung einstellbar ist.

Durch die Ermöglichung dieser Parametervorgabe ist es in weiten Grenzen möglich, Veränderungen der Pro­ grammierbarkeit des Federgelenkes vorzunehmen. Es ist hierdurch möglich, ein Standardelement in hohen Stück­ zahlen und somit preiswert zu produzieren. Dieses Standardelement kann dann jeweils an die vorgesehene Anwendung angepaßt werden.

Zur Vorgabe einer Größe einer anfänglichen Kraftentfal­ tung wird vorgeschlagen, daß eine Vorspannung der Feder einstellbar ist.

Eine gerätetechnische Realisierung kann dadurch erfol­ gen, daß zur Einstellung der Vorspannung der Feder ein Vorspannelement vorgesehen ist, das mit seinem Gewinde in ein Gewinde der Mitnehmerhülse eingreift.

Zur Beeinflussung einer Länge des Arbeitsweges wird vorgeschlagen, daß die örtliche Lokalisierung der als Vertiefung ausgebildeten Aufnahme veränderbar ist.

Eine einfache gerätetechnische Realisierung wird da­ durch bereitgestellt, daß der Ort der Vertiefung durch ein relativ zur Mantelhülse verdrehbares Programmele­ ment vorgebbar ist.

Eine weitere Variante zur Festlegung des Arbeitsweges besteht darin, daß mindestens eine Flanke der Vertie­ fung verstellbar ist.

Eine kompakte Ausführungsform wird dadurch unterstützt, daß das Programmelement mit einem Gewinde in ein Gewin­ de der Mitnehmerhülse eingreift.

Eine weitere Erhöhung der Freiheitsgrade wird dadurch ermöglicht, daß eine benachbart zur Mantelhülse ange­ ordnete Mitnehmerhülse in ein fest mit dem Mitnehmer verbundenes Kopfteil und ein der Mantelhülse zugewandt angeordnetes Freilaufteil unterteilt ist.

Zur Ermöglichung eines Arbeitsweges ohne Kraftbeauf­ schlagung wird vorgeschlagen, daß im Bereich des Frei­ laufteils eine Freilaufausnehmung ausgebildet ist.

Eine Einleitung der Vorspannungskraft in den Mitnehmer kann dadurch erfolgen, daß im Bereich eines Anschlag­ trägers ein Federanschlag zur Vorspannung der Feder angeordnet ist und daß der Anschlagträger relativ zur Mantelhülse verstellbar ist.

Eine weitere Beeinflussung der Bewegungscharakteristik kann dadurch erfolgen, daß der Mitnehmer von einem Dämpfungselement beaufschlagt ist.

Bei einer Abschwächung von Rotationsbewegungen erfolgt eine einfache Realisierung dadurch, daß ein Dämpfungs­ element zur Dämpfung von Rotationsbewegungen vorgesehen ist, das innerhalb einer Dämpfungskammer eine Festwand sowie eine rotationsfähige Klappe aufweist und daß min­ destens im Bereich der Festwand oder der Klappe minde­ stens eine Durchgangsausnehmung angeordnet ist.

Bei einer Dämpfung von Längsbewegungen ist es möglich, daß das Dämpfungselement aus einer in einem Zylinder geführten Kolbenplatte ausgebildet ist und daß die Kol­ benplatte mit mindestens einer Durchgangsausnehmung versehen ist.

Zur Bereitstellung unterschiedlicher Dämpfungseigen­ schaften in unterschiedlichen Bewegungsrichtungen wird vorgeschlagen, daß im Bereich der Durchgangsausnehmung ein Rückschlagventil angeordnet ist.

Eine Unterstützung einer Endpositionsfestlegung kann dadurch erfolgen, daß zur Festlegung einer Endposition im Bereich der Mitnehmerhülse eine Arretierkerbe ange­ ordnet ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Prinzipskizze zur Ausbildung des einstellbaren Federgelenkes,

Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung zur Veranschau­ lichung der Funktionsweise,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Federgelenkes mit äußerem Verstellring,

Fig. 4 eine teilweise Darstellung des Federgelenkes im Bereich von nachgiebigen Ausweichelementen,

Fig. 5 eine Ansicht einer geteilten Mantelhülse mit eingezeichnetem Freilauf sowie mit Arretie­ rungskerbe,

Fig. 6 eine teilweise Darstellung eines Querschnittes zur Veranschaulichung einer Einstellung der Federvorspannung,

Fig. 7 eine Prinzipskizze zur Realisierung einer Dämpfung bei rotierendem Dämpfungselement,

Fig. 8 eine Prinzipskizze zur Realisierung einer Dämpfung bei einem kolbenartigen Dämpfungsele­ ment,

Fig. 9 eine weitere Skizze zur Veranschaulichung von Einstellmöglichkeiten,

Fig. 10 eine vereinfachte Darstellung eines Quer­ schnittes zur Veranschaulichung der Verwendung einer Rollenbuchse im Bereich eines Federendes zur Reibungsverminderung,

Fig. 11 eine Skizze zur Veranschaulichung einer Rast­ position,

Fig. 12 eine Skizze zur Veranschaulichung einer Dämp­ fungsrealisierung mit Hilfe aufeinander ge­ führter elastischer Elemente,

Fig. 13 eine Skizze zur Veranschaulichung der Führung einer federnd gelagerten Rolle entlang eines Führungsprofils zur Realisierung einer Dämp­ fung,

Fig. 14 eine Prinzipdarstellung eines Federgelenkes mit zweistufigem Freilauf sowie zweistufiger Ablage,

Fig. 15 eine Prinzipskizze zur Veranschaulichung einer Nachführung der Federvorspannung,

Fig. 16 ein Prinzipschaubild zur Veranschaulichung einer aufeinanderfolgenden Federkraftentfal­ tung in entgegengesetzten Wirkrichtungen,

Fig. 17 ein Prinzipschaubild zur Veranschaulichung eines kurvengesteuerten Federspannungsweges,

Fig. 18 ein Prinzipschaubild zur Veranschaulichung eines weiteren Dämpfers,

Fig. 19 eine Skizze zur Veranschaulichung einer mehr­ stufigen Ausbildung bei Verwendung von longi­ tudinalen Druckfedern,

Fig. 20 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Federgelenkes mit Nachführung der Vor­ spannung,

Fig. 21 eine teilweise Darstellung eines Querschnittes durch eine Kulissenführung,

Fig. 22 eine teilweise Darstellung einer Draufsicht auf eine Kulissenführung,

Fig. 23 eine Skizze zur Veranschaulichung des Ein­ satzes eines Kopplungselementes, das ein Ende der Feder haltert,

Fig. 24 eine Skizze zur Veranschaulichung der Ver­ wendung eines weiteren Kopplungselementes,

Fig. 25 eine Skizze zur Veranschaulichung der Verwen­ dung von bandartigen elastischen Materialien als Feder,

Fig. 26 eine Skizze zur Veranschaulichung einer zum Drehgelenk räumlich versetzten Anordnung des Federspeichers,

Fig. 27 eine weitere Variante zur Verwendung eines Kopplungselementes, das ein Ende der Feder aufnimmt,

Fig. 28 einen weiteren Querschnitt durch ein Federge­ lenk und

Fig. 29 eine vereinfachte Seitenansicht zur Veran­ schaulichung der Anordnung von Festlegungsele­ menten.

Fig. 1 veranschaulicht ein Federgelenk (1), bei dem eine äußere Mantelhülse (2) vorgesehen ist, durch die ein Mitnehmer (3) hindurchgeführt ist. Die Mantelhülse (2) ist in eine Mitnehmerhülse (4) und eine Bezugshülse (5) unterteilt. Die Mitnehmerhülse (4) ist unbeweglich mit dem Mitnehmer (3) verbunden, beispielsweise durch einen Verbindungsbolzen (6). Der Mitnehmer (3) ist re­ lativ zur Bezugshülse (5) drehbeweglich. Die Bezugshül­ se (5) kann beispielsweise fest mit einem Chassis eines Fahrzeuges oder einem Rahmen eines Fensters oder einer Tür verbunden sein. Ebenfalls sind feste Anordnungen im Bereich von Gerätegehäusen möglich. Der Mitnehmer (3) wird bei Anwendungen im Bereich der Fahrzeugtechnik beispielsweise mit einer Ladeklappe oder einer Tür ver­ bunden. Bei Anwendungen im Bereich der Gebäudetechnik ist eine Verbindung mit Fenstern oder Türen vorgesehen, ebenfalls ist eine Verbindung mit Gerätetüren oder Klappen möglich. Alternativ ist es ebenfalls denkbar, den Mitnehmer (3) starr mit einem Grundelement zu ver­ binden und das bewegliche Teil an die Bezugshülse (5) anzukoppeln.

Innerhalb der Bezugshülse (5) ist eine Druckfeder (7) angeordnet. Die Druckfeder (7) ist dabei um den Mitneh­ mer (3) herumgeführt. Eines der Enden der Druckfeder (7) ist von einer Ausnehmung (8) in einem Vorspannele­ ment (9) aufgenommen. Das Vorspannelement (9) kann bei­ spielsweise als ein mit einem Außengewinde versehener Bolzen ausgebildet sein, der in einem Innengewinde der Bezugshülse (5) geführt ist. Der Bolzen weist zusätz­ lich eine Durchgangsausnehmung für den Mitnehmer (3) auf. Am Vorspannelement (9) kann außenseitig beispiels­ weise ein Sechskant zur Ermöglichung eines Verdrehens mit einem Schraubenschlüssel angeordnet sein.

Zur Arretierung des Vorspannelementes (9) relativ zur Bezugshülse (5) ist eine Arretierschraube (10) vorgese­ hen, die drehbeweglich innerhalb der Bezugshülse (5) geführt ist und die Bezugshülse (5) relativ zum Vor­ spannelement (9) verspannt. Die Arretierschraube (10) ist dabei mit ihrer Längsachse quer zu einer Gelenk­ längsachse (11) angeordnet.

Auf der Bezugshülse (5) ist ein Programmelement (12) geführt, das beispielsweise buchsenförmig ausgebildet sein kann. Das Programmelement (12) ist relativ zur Bezugshülse (5) drehbar und kann von einer Arretier­ schraube (13) relativ zur Bezugshülse (5) verspannt werden. Relativ zur Bezugshülse (5) ist ebenfalls ein Anschlagträger (14) verstellbar, der einen Federan­ schlag (15) haltert und von einer Arretierschraube (16) relativ zur Bezugshülse (5) fixierbar ist.

Das Programmelement (12) weist eine Vertiefung (17) zur Aufnahme eines dem Vorspannelement (9) abgewandten En­ des der Druckfeder (7) auf.

Die Mitnehmerhülse (4) weist eine der Bezugshülse (5) zugewandt angeordnete Freilaufausnehmung (19) auf. Die Mitnehmerhülse (4) besteht aus einem Kopfteil (20) und einem Freilaufteil (21). Das Freilaufteil (21) trägt die Freilaufausnehmung (19). Das Freilaufteil (21) ist relativ zum Kopfteil (20) verstellbar. Hierdurch kann die Positionierung der Freilaufausnehmung (19) vorgege­ ben werden. Zur Fixierung des Freilaufteiles (21) rela­ tiv zum Kopfteil (20) in einer vorgegebene Positionier­ ung ist eine Arretierschraube (22) vorgesehen, die sich im wesentlichen senkrecht zur Gelenklängsachse (11) erstreckt.

Der Mitnehmer (3) kann im Bereich der Mitnehmerhülse (4) von einer Buchse (23) geführt sein. Eine Verspan­ nung des Mitnehmers (3) erfolgt mit Hilfe eines Span­ nungselementes (24), beispielsweise einer auf einem Außengewinde des bolzenförmigen Mitnehmers (3) geführ­ ten Mutter. Abgewandt zum Spannungselement (24) ist ein Abnahmeelement (25) mit dem Mitnehmer (3) verbunden, um einen Anschluß des zu bewegenden Elementes zu ermögli­ chen.

Fig. 2 zeigt einen vereinfachten Querschnitt gemäß der Darstellung in Fig. 1. Insbesondere sind gegenüber der auseinandergezogenen Darstellung der Mantelhülse (2) und der Mitnehmerhülse (4) in Fig. 2 diese Bauteile gegeneinander geführt. Es ist ebenfalls erkennbar, daß der Federanschlag (15) derart außenseitig relativ zur Mantelhülse (2) angeordnet ist, daß ein Verdrehen der Mitnehmerhülse (4) relativ zur Mantelhülse (2) möglich ist.

Das Federende (18) ist bei der dargestellten Positio­ nierung innerhalb der Freilaufausnehmung (19) geführt und die Mitnehmerhülse (4) ist gemäß einer vereinfach­ ten Ausführungsform einteilig und nicht in ein Kopfteil (20) und ein Freilaufteil (21) unterteilt ausgebildet. Darüber hinaus sind zwei Spannungselemente (24) vorge­ sehen, um durch ein Verspannen der Verspannungselemente (24) relativ zueinander eine Fixierung vornehmen zu können.

Fig. 3 zeigt eine vereinfachte Seitenansicht der Vor­ richtung gemäß Fig. 1. Insbesondere ist erkennbar, daß der Anschlagträger (14) mit Ausnehmungen (26) versehen ist, durch die die Arretierschraube (13) hindurchführ­ bar ist. Nach einem Lösen der Arretierschraube (13) kann hierdurch der Anschlagträger (14) verdreht werden und nach einem Hindurchführen der Arretierschraube (13) durch eine andere der Ausnehmungen (26) kann eine er­ neute Fixierung vorgenommen werden. Es ist somit mög­ lich, lediglich eine Bohrung innerhalb des Program­ mierelementes (12) zur Aufnahme der Arretierschraube (13) vorzusehen. Grundsätzlich ist es aber ebenfalls denkbar, auf eine derartige Bohrung zu verzichten und lediglich eine Verspannung des Anschlagträgers (14) relativ zum Programmierelement (12) durch die Arretier­ schraube (13) vorzunehmen. Bei einer derartigen Ausfüh­ rungsform sind eine Mehrzahl von Ausnehmungen (26) ent­ behrlich.

Fig. 4 veranschaulicht eine Ausführungsform der Mitneh­ merhülse (4), bei der zwischen den Spannungselementen (24) sowie einem der Spannungselemente (24) und dem Kopfteil (20) jeweils elastische Elemente (27) angeord­ net sind. Die elastischen Elemente (27) stellen eine Nachgiebigkeit der Führung der Mitnehmerhülse (4) in Richtung der Gelenklängsachse (11) bereit.

Alternativ zu der in Fig. 3 dargestellten außenseitigen Anordnung des Anschlagträgers (14) ist es ebenfalls möglich, einen Innenring bereitzustellen, um hierdurch eine glatte äußere zylinderische Kontur des Federgelen­ kes (1) bereitzustellen. Auch bei dieser Ausführungs­ form ist es möglich, durch eine Veränderung der Posi­ tionierung des Federanschlages (15) den bereitgestell­ ten Arbeitsweg vorzugeben. Eine weitere Anpassung er­ folgt durch das zur Mantelhülse (3) verdrehbare Pro­ grammierelement (12).

Die elastischen Elemente (27) gemäß Fig. 4 können bei­ spielsweise als Federscheiben oder als Gummiringe aus­ gebildet sein. Fig. 5 zeigt eine Ansicht des Freilauf­ teils (21) beziehungsweise der Mitnehmerhülse (4), bei der im Bereich der der Mantelhülse zuwendbaren Begren­ zung zusätzlich zur Freilaufausnehmung (19) eine Arre­ tierkerbe (28) angeordnet ist. Mit Hilfe dieser Arre­ tierkerbe (28) kann die Mitnehmerhülse (4) im Bereich des Federendes (18) einrasten, wenn dieses von der Ver­ tiefung (17) im Bereich des Programmierelementes (12) aufgenommen ist. Alternativ zu einer derartigen Rast­ möglichkeit ist es ebenfalls denkbar, beispielsweise gegeneinander geführte Scheiben mit Verzahnungen zu verwenden. Ein Aneinandervorbeidrehen der Scheiben wird durch die Beweglichkeit der Mantelhülse (2) in Richtung der Gelenklängsachse (11) aufgrund der elastischen Ele­ mente (27) ermöglicht.

Fig. 6 zeigt in einem Querschnitt noch einmal das Ein­ greifen des Vorspannelementes (9) mit einem Außengewin­ de in ein Innengewinde der Mantelhülse (2).

Fig. 7 zeigt eine Möglichkeit zur Realisierung einer Dämpfung bei einer Drehbewegung des Federgelenkes (1) In einer Dämpfungskammer (29) ist eine Festwand (30) und eine bewegliche Klappe (31) angeordnet. In der Festwand (30) oder der Klappe (31) ist mindestens eine Durchgangsausnehmung (32) vorgesehen. Die Dämpfungskam­ mer (39) ist mit einer Flüssigkeit, beispielsweise mit Hydrauliköl, gefüllt. Bei einer Drehbewegung der Klappe (31) erfolgt eine Verdrängung der Hydraulikflüssigkeit und diese strömt durch die Durchgangsausnehmung (32) hindurch. Die Größe der Dämpfung wird durch die Dimen­ sionierung der Durchgangsausnehmung (32) und durch die Zähigkeit der Flüssigkeit vorgegeben. Die Durchgangs­ ausnehmung (32) kann auch als Abstand zwischen der Klappe (31) und einer Wand der Dämpfungskammer (29) ausgebildet sein.

Eine Variante zur Realisierung einer Dämpfung bei einer Längsbewegung ist in Fig. 8 dargestellt. Hier ist in einem Zylinder (32) eine Kolbenplatte (34) geführt, in deren Bereich die Durchgangsausnehmung (32) angeordnet ist. Zur Ermöglichung einer richtungsabhängigen Dämp­ fung sind im Bereich der Durchgangsausnehmung (32) Rückschlagventile (35) angeordnet. Bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform öffnen die federnd gela­ gerten Rückschlagventile bei einer Bewegung in einer Freilaufrichtung (36) und die in der Dämpfungskammer (39) bevorratete Hydraulikflüssigkeit kann relativ un­ behindert durch die Durchgangsausnehmungen (32) hin­ durchfließen. Bei einer Bewegung entgegen der Freilauf­ richtung (36) schließen die Rückschlagventile (35) und die Flüssigkeit kann lediglich durch bereitgestellte Restquerschnitte passieren.

Die Restquerschnitte können beispielsweise im Bereich separater Durchgangsausnehmungen (32) bereitgestellt sein, oder durch entsprechende Restquerschnitte im Be­ reich der Rückschlagventile (35) oder durch Randab­ stände realisiert werden. Durch die Verwendung derar­ tiger Rückschlagventile (35) ist es beispielsweise mög­ lich, bei einer Öffnungsbewegung einer Tür lediglich eine minimale Dämpfung bereitzustellen und die Dämpfung nur bei einer Schließbewegung wirksam werden zu lassen. Ebenfalls ist es beispielsweise durch eine geeignete Anordnung der Dämpfungskammer (39) möglich, die Dämp­ fungskräfte nur in einem vorgegebenen Bereich der Schließbewegung zu entfalten. Dies kann beispielsweise kurz vor einem vollständigen Schließen des zu dämpfen­ den Elementes sein, um ein Anschlagen, beispielsweise einer Tür in einem Rahmen, abzuschwächen.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist die Kolben­ platte (34) mit einer Kolbenstange (38) verbunden, die im Bereich einer Dichtung (39) aus der Dämpfungskammer (29) herausgeführt ist. Eine weitere Variante zur Be­ reitstellung eines Restquerschnittes besteht bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 darin, als Verbindungsele­ ment zwischen einem Ventilkegel (40) des Rückschlagven­ tils (35) und der Feder (37) ein Rohr (41) zu verwen­ den, durch das die Flüssigkeit hindurchströmen kann.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform des Federge­ lenkes (1). Das Vorspannelement (9) ist hier als Außen­ ring ausgebildet und der Mitnehmer (3) ist im Bereich seiner Einführung in die Mantelhülse (2) von einer Füh­ rungsbuchse (42) gelagert. Ebenfalls ist im Bereich des Kopfteiles (20) eine Führungsbuchse (43) angeordnet.

Die Freilaufausnehmung (29) ist sowohl in einer zur Positionierung des Freilaufteils (21) korrespondieren­ den Orientierung als auch in einer Alternativorientie­ rung dargestellt, die sich bei einem Verdrehen des Freilaufteils (21) ergeben würde. Im Bereich des Pro­ grammelementes (12) ist im Bereich einer der Flanken der Vertiefung ein Steuerungselement (44) für einen Federkopf oder ein Kraftelement angeordnet.

Die Kraftabnahme kann wahlweise am Mitnehmer (3) oder an der Mitnehmerhülse (4) erfolgen, die im Bereich des Kopfteiles (20) durch den Verbindungsbolzen (6) mit dem Mitnehmer (3) starr verbunden ist.

Gemäß der Ausführungsform in Fig. 10 ist vorgesehen, auf das Federende (18) eine Rollbuchse (45) aufzuset­ zen. Hierdurch kann der Widerstand bei einer Bewegung des Federendes (18) im Bereich von Flanken der Frei­ laufausnehmung (19) oder der Vertiefung (17) vermindert werden. Ebenfalls ist die Arretierkerbe (28) einge­ zeichnet. Fig. 11 zeigt ebenfalls noch einmal in einer anderen Darstellung die Anordnung der Arretierkerbe (28).

Eine weitere Möglichkeit zur Realisierung einer Dämp­ fung zeigt Fig. 12. Eine feststehende Scheibe (46) und eine rotationsfähige Scheibe (47) sind parallel zuein­ ander angeordnet. Die Scheibe (46) ist mit einem Dämp­ fungselement (48) und die Scheibe (47) mit einem Dämp­ fungselement (49) versehen. Die drehbare Scheibe (47) ist von einer Welle (50) geführt, die durch ein Festla­ ger (51) hindurchragt. Relativ zum Festlager (51) ist die Scheibe (47) von einer Druckfeder (52) beauf­ schlagt, die die Scheibe (47) gegen die Scheibe (46) drückt. Durch die geometrische Anordnung der Dämpfungs­ elemente (48, 49) ist es möglich, einen Bewegungsbereich vorzusehen, bei dem keine Dämpfung stattfindet. Gelan­ gen die Dämpfungselemente (48, 49) in einen Berührungs­ bereich, so erfolgt eine Dämpfung. Die erforderliche Nachgiebigkeit wird durch die Druckfeder (52) bereitge­ stellt.

Alternativ zu der Verwendung von Dämpfungselementen (48, 49) ist es auch möglich, federnd gelagerte Rollen zu verwenden, die entlang von Profilen bewegt werden.

Als Beispiel ist in Fig. 13 ein Profil (53) eingezeich­ net, entlang das eine Rolle (54) bewegbar ist. Die Rol­ le ist von einer Druckfeder (52) beaufschlagt.

Das beschriebene Federgelenk (1) kann modulartig in beliebiger Anzahl hintereinander angeordnet werden. Hierdurch können entweder größere Kraftentfaltungen durch Addition der Federkräfte oder kompliziertere Fe­ dergesamtcharakteristiken durch Überlagerung einer Mehrzahl an Freiläufen und Programmwegen erzielt wer­ den.

Ein Funktionsablauf bei dem in Fig. 1 dargestellten Federgelenk (1) kann beispielsweise derart erfolgen, daß bei einer Verdrehung des Abnahmeelementes (25) die Drehbewegung auf das Freilaufteil (21) übertragen wird und zunächst die Freilaufausnehmung (19) entlang des Federendes (18) geführt wird. Nach einem Erreichen der Begrenzungsflanke der Freilaufausnehmung (19) beauf­ schlagt das Federende (18) das Freilaufteil (21) und hierdurch wird die Kraft der Druckfeder (7) wirksam. Die Kraft wird solange auf den Mitnehmer (1) übertra­ gen, bis das Federende (18) die Vertiefung (17) er­ reicht. Nach der Ablage des Federendes (18) in der Ver­ tiefung (17) ist die weitere Bewegung wieder kraftlos. Eine definierte Endposition für die Bewegung kann beispielsweise durch ein Einrasten der Arretierkerbe (28) im Bereich des in der Vertiefung (17) abgelegten Federendes (18) erfolgen.

Darüber hinaus ist es auch möglich, daß das Federgelenk (1) mit einer Druckfeder (7), die verspannbar ist, zwei Bewegungen ausführen kann. Ebenfalls ist es möglich, mit mindestens einem Federgelenk (1), das vorspannbar, programmierbar, arretierbar und dämpfbar ist, mehrere Arbeitsstufen in einer Bewegungsrichtung bereitzustel­ len.

In einer Bewegungsrichtung kann mit mindestens einem Federgelenk (1) auch eine Kraftentfaltung bei einer entgegengesetzten Bewegung erfolgen.

Durch entsprechende Anpassungen ist es auch möglich, die Federkonstante der Druckfeder (7) beispielsweise derart vorzugeben, daß entweder die Kraftentfaltung während des Arbeitsweges konstant ist oder daß bei­ spielsweise auch eine Zunahme oder eine Abnahme der Kraftentfaltung entlang des Arbeitsweges eingestellt ist.

Alternativ zu den beispielsweise beschriebenen Anwen­ dungen bei relativ zueinander verdrehbaren Teilen ist eine Anwendungsmöglichkeit ebenfalls bei kolbenartig ineinander geführten Teile zur Vorgabe von Längsbewe­ gungen möglich.

Fig. 14 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein mehr­ stufiger Freilauf vorgesehen ist. Die Freilaufausneh­ mung (19) weist hierzu eine erste Freilaufstufe (55) sowie eine zweite Freilaufstufe (56) auf. Ebenfalls ist im Bereich des Programmelementes (12) zusätzlich zur Vertiefung eine erste Programmstufe (57) angeordnet.

Bei dieser Ausführungsform sind ebenfalls die bereits beschriebenen Möglichkeiten zur Realisierung von diver­ sen Einstellungen anwendbar. Insbesondere ist es mit dieser Ausführungsform möglich, mit einer Druckfeder (7) eine Mehrzahl von Stufen zu realisieren. Entlang eines bestimmten Teiles des Weges wird hierdurch der erste Freilauf wirksam, danach erfolgt ein Eingreifen des Federendes (18) im Bereich der Begrenzungsflanke der ersten Freilaufstufe (55), so daß die Druckfeder (7) wirksam wird. Nach einer Ablage im Bereich der ersten Programmstufe (57) wird die zweite Freilaufstufe (56) wirksam, bis ein Anliegen des Federendes (18) an der Begrenzungsflanke der zweiten Freilaufstufe (56) erfolgt. Die Druckfeder (7) ist danach wieder wirksam, bis eine endgültige Überführung in die Vertiefung (17) erfolgt. Die hier beschriebene Zweistufigkeit läßt sich unter Berücksichtigung des vorhandenen Bauraumes nahezu beliebig ausdehnen.

In Fig. 15 wird eine Möglichkeit zur Nachstellung der Federvorspannung in Abhängigkeit von einer jeweiligen Drehpositionierung des Mitnehmers (3) beschrieben. Es ist hierzu eine Kulisse (58) vorgesehen, die als Rutsch- oder Schiebekulisse ausgebildet sein kann. Die Kulisse (58) weist Steuerschlitze (59) für die Entspan­ nung auf. Im Bereich der Steuerschlitze (59) wird ein Führungsbolzen (60) angeordnet. Der Führungsbolzen (60) ist mit einem kraftaufnehmenden Drehteil verbunden. Im Bereich der Mantelhülse (2) ist eine Einrastungskerbe (61) vorgesehen. Das Federende (18) liegt am Federan­ schlag (15) an.

Wird die mit der Freilaufausnehmung (19) versehene Mit­ nehmerhülse (4) verdreht, so verstellt der Führungsbol­ zen (60) die Kulisse (58). Hierdurch wird ein dem Fe­ derende (18) abgewandtes weiteres Ende der Druckfeder (7) innerhalb eines Steuerschlitzes (62) geführt und verändert die Vorspannung der Druckfeder (7). Bei­ spielsweise ist es durch eine entsprechende Nachstel­ lung möglich, den Federdruck konstant zu halten.

Fig. 16 zeigt eine Ausführungsform, bei der eine Kraft­ entfaltung der Druckfeder (7) in zwei Richtungen mög­ lich ist. Die Mantelhülse (2) ist hierzu mit einem zweiten Programmelement (63) versehen. Ebenfalls ist ein zweiter Anschlagträger (64) sowie ein zweiter Fe­ deranschlag (65) vorgesehen. Mit dem Mitnehmer (3) ist ebenfalls eine der ersten Mitnehmerhülse (4) abgewandte zweite Mitnehmerhülse (66) verbunden. Das dem Federende (18) abgewandte zweite Federende (67) ist zunächst in einer zweiten Vertiefung (68) gehaltert, die im Bereich des zweiten Programmelementes (63) angeordnet ist. Im Bereich des Federendes (18) erfolgt dabei zunächst der Ablauf in bereits beschriebener Art und Weise.

Erreicht die zweite Vertiefung (68) eine Ausnehmung (69) der zweiten Mitnehmerhülse (66), so wird in Abhän­ gigkeit von der jeweiligen Positionierung des Federen­ des (18) entweder die Federkraft ausgeschaltet, wenn sich das Federende (18) noch im Bereich der Freilauf­ ausnehmung (19) befindet, oder es erfolgt eine Kraft­ entfaltung in umgekehrter Drehrichtung, wenn das Feder­ ende (18) bereits in der Vertiefung (17) gehaltert ist und an der entsprechenden Flanke anliegt. Durch ent­ sprechende Dimensionierungen der vorgesehenen Vertie­ fungen lassen sich ebenfalls wieder Freiläufe in beiden Drehrichtungen vorgeben.

Bei einem Einsatz im Bereich eines Gelenkes für eine Tür oder eine Klappe ist es beispielsweise hierdurch möglich, zunächst eine Gegenkraft bereitzustellen, die einer Gewichtskraft entgegenwirkt und bei Erreichen des Bereiches einer Endpositionierung auf eine Druckkraft umzuschalten, die beispielsweise eine Klappe in einer Endposition haltert und gegen einen vorgesehenen An­ schlag drückt. Es sind aber auch eine Vielzahl anderer Anwendungsmöglichkeiten denkbar.

Über Verstellelemente (70, 71, 72) lassen sich auch im Bereich der zweiten Bauelemente (63, 64, 65, 66, 67, 68) die bereits erwähnten Einstellmöglichkeiten realisieren.

Fig. 17 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Anordnung einer Druckfeder (7). Ein schwenkbar gelagertes Element (73) ist hierbei um ein Schwenklager (74) drehbar, das im Bereich eines Trägers (75) angeordnet ist. Der Trä­ ger (75) haltert zusätzlich eine Kurvenbahn (76). Auf der Kurvenbahn (76) ist eine Rolle (77) geführt, die über eine Druckfeder (78) relativ zum Element (73) ver­ spannt ist. Die Druckfeder (78) ist entlang einer Feder (79) angeordnet, die im Bereich eines Schwenklagers (80) drehfähig mit dem Element (73) verbunden ist. Eine Voreinstellung kann über ein Vorspannelement (81) ein­ gegeben werden.

Durch eine geeignete Formgebung für die Kurvenbahn (76) ist es beispielsweise möglich, bei einer Durchführung einer Schwenkbewegung des Elementes (73) zunächst eine Spannung und anschließend ein Entspannen der Druckfeder (78) vorzusehen. Es kann hierdurch beispielsweise eine Totpunktlage realisiert sein. Grundsätzlich ist es ebenfalls denkbar, im Bereich der Druckfeder (78) Pro­ grammiermöglichkeiten zur vorgebbaren Entfaltung der Federkraft in Abhängigkeit vom durchlaufenen Weg vorzu­ geben.

Fig. 18 zeigt eine Variante zur Realisierung des Dämp­ fungselementes. Die Durchgangsausnehmung (32) ist hier als Abstand zwischen der Kolbenplatte (34) und der Zylinderwand (33) ausgebildet. Es ist jedoch keine feststehende Kolbenplatte (34) vorgesehen, sondern min­ destens bereichsweise ist durch verschiebliche Elemente eine Größenanpassung der Durchgangsausnehmung (32) mög­ lich. Die Größenanpassung kann beispielsweise mit Hilfe einer Ventileinstellung (82) erfolgen, die sich durch eine hohle Kolbenstange (38) bis in den Bereich der Kolbenplatte (34) erstreckt.

Über Halterungselemente (83) erfolgt eine Führung und Fixierung von Ventilelementen (84). Insbesondere ist auch daran gedacht, die Ventilelemente (84) über Schwenklager (85) mit der Kolbenstange (38) zu verbin­ den. Eine Begrenzung der Schwenkbewegung erfolgt durch die Halterungselemente (83). Hierdurch kann es ermög­ licht werden, daß die Ventilelemente (84) bei einem Öffnen aufklappen und den Strömungsweg freigeben. Bei einem Schließen werden hingegen die Ventilelemente (84) gegen die Halterungselemente (83) gedrückt und stellen lediglich eine kleine Durchgangsausnehmung (32) mit entsprechend hoher Dämpfungswirkung bereit. Es liegt also auch hier eine richtungsabhängige Dämpfung vor. Die Ventileinstellung (82) kann beispielsweise als Drehstab ausgebildet sein, der über ein entsprechendes Gewinde in das Halterungselement (83) eingreift und durch eine entsprechende Übersetzung die Verstellung der Ventilelemente (84) vornimmt.

In Fig. 19 ist eine mehrstufige Feststellung unter Ver­ wendung einer Druckfeder (7) bei in einer Längsrichtung verlaufenden Verstellbewegungen realisiert. Entlang eines Programmrohres (86) ist ein Läufer (87) geführt, der einen Mitnehmer (88) aufweist. Innerhalb des Pro­ grammrohres (86) ist die Druckfeder (7) angeordnet. Es sind im wesentlichen L-förmige Führungsbahnen (89, 90) im Programmrohr (86) angeordnet, in die das Federende (18) eingreift. Im Bereich von Enden der Führungsbahnen (89, 90) sind Speicherungspositionen (91, 92) vorgesehen. Darüber hinaus ist eine Parkposition (93) realisiert.

Durch die Anordnung der Führungsbahnen (89, 90) wird eine erste Stufe (94) und eine zweite Stufe (95) be­ reitgestellt. Im Bereich der ersten Stufe (94) und der zweiten Stufe (95) liegen entgegengesetzte Spannungs- und Entladungsrichtungen vor. Bei der ersten Stufe (94) erfolgt eine Spannung bei einer Bewegung des Läufers (87) von oben nach unten und eine Entladung bei einer umgekehrten Bewegung. In der zweiten Stufe (95) erfolgt die Entladung bei einer Bewegung des Läufers (87) von oben nach unten und die Spannung erfolgt in umgekehrter Richtung. Es wird somit unter Verwendung nur einer Druckfeder (7) die erste Stufe (94) mit Druck geöffnet und automatisch geschlossen. Mit Hilfe der zweiten Stufe (95) wird beispielsweise eine Tür automatisch geöffnet und gehalten. Die Bewegung erfolgt mit Druck bis zur Parkposition (93). Anschließend setzt wieder die erste Stufe (94) ein.

Bei dem in Fig. 20 dargestellten Federgelenk werden zwei Federn (7) eingesetzt. Die Federn sind im Bereich von Enden (96, 97) derart zusammengeführt, daß bei der Verspannung der einen Feder (7) eine Entspannung der anderen Feder (7) erfolgt. Hierdurch kann eine gleich­ bleibende Vorspannung der Arbeitsfeder erreicht werden. Die Enden (96, 97) werden hierzu von einer Kulissenfüh­ rung positioniert.

Als Federn (7) können eine Vielzahl von Bauelementen verwendet werden. Beispielsweise sind Druckfedern und Zugfedern einsetzbar. Ebenfalls ist es möglich, elas­ tische Elemente, beispielsweise Gummielemente oder Gasdruckelemente zu verwenden. Ebenfalls ist an die Verwendung von Luftdruckfedern, Blattfedern und Dreh­ federn gedacht.

Ein Einsatz ist bei einer Vielzahl von technischen Gebieten möglich, beispielsweise bei Kraftfahrzeugen, Spielzeugen, Werkzeugen, in der Luft- und Raumfahrt, in der Schiffahrt, der Autoindustrie sowie der Landwirtschaft.

Fig. 21 veranschaulicht den Aufbau und die Anordnung einer Kulisse (98) zur Positionierung der Federenden (96, 97). Die Kulisse (98) ist entlang der Mantelhülse (2) beweglich geführt und wird bei einer Relativbe­ wegung zwischen der Kulisse (98) und der Mantelhülse (2) von einem Führungselement (99) positioniert. Das Führungselement (99) kann beispielsweise als ein ent­ lang der Mantelhülse (2) verlaufender Steg ausgebildet sein, der in ein Gegenprofil der Kulisse (98) ein­ greift.

Fig. 22 veranschaulicht, daß die Enden (96, 97) in einem Diagonalschlitz (100) der Kulisse (98) geführt sind. Bei einer Positionierung der Kulisse (98) entlang des Führungselementes (99) wird hierdurch die Position der Enden (96, 97) und somit die wirksame Vorspannung verän­ dert.

Fig. 23 zeigt eine Variante, bei der nicht unmittelbar ein Ende der Feder (7) zur Beaufschlagung die Program­ mierbarkeit bestimmenden Teile vorgesehen ist, sondern bei der das betreffende Ende der Feder (7) in ein Kopp­ lungselement (101) eingeführt ist. Das Kopplungselement (101) greift in die Freilaufausnehmung (19) sowie in die Vertiefung (17) mit einem entsprechenden Verbin­ dungselement (102) ein.

Fig. 24 zeigt in einer vergrößerten und teilweise aus­ einandergezogenen Darstellung die Ausbildung des Kopp­ lungselementes (101) mit zwei Verbindungselementen (102).

Fig. 25 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Feder (7) als elastisches Element, beispielsweise als ein Gummizug ausgebildet ist. Eine Spannung wird von einem Gewicht (103) bereitgestellt. Zur Ermöglichung einer kompakten Anordnung ist das elastische Element (7) im Bereich einer Vielzahl von Umlenkrollen (104) geführt. Beispielsweise ist es möglich, bei einer programmierten Abgabe der gespeicherten Federkraft die Position einer Schiebetür (105) festzulegen. Die Schiebetür (105) wird dabei entlang einer Führungsschiene (106) bewegt. Im Bereich mindestens einer der Umlenkrollen (104) kann ein Vorspannungsrad angeordnet werden. Vorzugsweise erfolgt dies im Bereich des Endes des federnden Ele­ mentes.

Fig. 26 zeigt eine Ausführungsform, bei dem die Feder (7) räumlich getrennt vom Drehgelenk angeordnet ist. Die Verbindung erfolgt über eine Leitung (107), die beispielsweise als Hydraulikleitung ausgebildet sein kann. Ein in der Leitung (107) geführtes Medium wirkt auf einen Zylinder (108) ein, der die Feder (7) ver­ spannt. Im Bereich des Drehgelenkes (109) ist in einer Kammer (110) eine feststehende Wand (111) und eine be­ wegliche Wand (112) vorgesehen. Die bewegliche Wand (112) ist mit dem zu bewegenden Teil gekoppelt. Durch entsprechendes Einleiten oder Absaugen von Flüssigkeit aus der Kammer (110) erfolgt hierdurch die Drehbe­ wegung.

Die Zuleitung im Bereich der feststehenden Wand (101) kann beispielsweise als Federdüse ausgeführt sein.

Fig. 27 zeigt nochmals eine Ausführungsform mit Kopp­ lungselement (101).

Fig. 28 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 27. Es ist erkennbar, daß im Bereich der Mantelhülse (2) eine Arretierausnehmung (113) vorgesehen ist. Ebenfalls ist erkennbar, daß die verwendeten Bauelemente im wesentlichen ringförmige Querschnittstrukturen aufweisen.

Fig. 29 zeigt noch einmal in einer Seitenansicht, daß eine Mehrzahl von Arretierausnehmungen (113) entlang des Umfanges der Mantelhülse (2) angeordnet sind. Es kann hierdurch jeweils eine geeignete Arretierausneh­ mung (113) zur Durchführung des Arretiervorganges aus­ gewählt werden.

Die Kopplung mit den zu bewegenden Teilen kann direkt oder über Verzahnungen erfolgen. Beispielsweise über Zahnkränze oder Zahnräder.

Claims (19)

1. Federgelenk, daß eine äußere Mantelhülse und einen in der Mantelhülse geführten Mitnehmer aufweist, der im Bereich seiner Enden aus der Mantelhülse herausragt und der relativ zur Mantelhülse von min­ destens einer Feder verspannbar ist sowie bei dem ein Endstück der Feder derart im Bereich einer Auf­ nahme ablegbar ist, daß eine Kraftwirkung zwischen der Feder sowie der Mantelhülse und dem Mitnehmer lediglich für einen Teilbereich eines Drehweges des Mitnehmers relativ zur Mantelhülse realisiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Parame­ ter zur Vorgabe der Federkraftentfaltung einstell­ bar ist.

2. Federgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Vorspannung der Feder (7) einstellbar ist.

3. Federgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Einstellung der Vorspannung der Feder (7) ein Vorspannelement (9) vorgesehen ist, das mit seinem Gewinde in ein Gewinde der Mitneh­ merhülse (4) eingreift.

4. Federgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die örtliche Lokalisie­ rung der als Vertiefung (17) ausgebildeten Aufnahme veränderbar ist.

5. Federgelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Ort der Vertiefung (17) durch ein re­ lativ zur Mantelhülse (2) verdrehbares Programmele­ ment (12) vorgebbar ist.

6. Federgelenk nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens eine Flanke der Vertiefung (17) verstellbar ist.

7. Federgelenk nach einem der Ansprüche 4 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Programmelement (12) mit einem Gewinde in ein Gewinde der Mitnehmerhülse (4) eingreift.

8. Federgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß eine benachbart zur Man­ telhülse (2) angeordnete Mitnehmerhülse (4) in ein fest mit dem Mitnehmer (3) verbundenes Kopfteil (20) und ein der Mantelhülse (2) zugewandt angeord­ netes Freilaufteil (21) unterteilt ist.

9. Federgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß im Bereich des Freilauf­ teils (21) eine Freilaufausnehmung (19) ausgebildet ist.

10. Federgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß im Bereich eines An­ schlagträgers (14) ein Federanschlag (15) zur Vor­ spannung der Feder (7) angeordnet ist und daß der Anschlagträger (14) relativ zur Mantelhülse (2) verstellbar ist.

11. Federgelenk nach einem der Anspruche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (3) von einem Dämpfungselement beaufschlagt ist.

12. Federgelenk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß das Dämpfungselement zur Dämpfung von Ro­ tationsbewegungen vorgesehen ist und innerhalb ei­ ner Dämpfungskammer (29) eine Festwand (30) sowie eine rotationsfähige Klappe (31) aufweist und daß mindestens im Bereich der Festwand (30) oder der Klappe (31) mindestens eine Durchgangsausnehmung (32) angeordnet ist.

13. Federgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement aus einer in einem Zylinder (33) geführten Kolbenplatte (34) ausgebildet ist und daß die Kolbenplatte (34) mit mindestens einer Durchgangsausnehmung (32) ver­ sehen ist.

14. Federgelenk nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß im Bereich der Durchgangsausnehmung (32) ein Rückschlagventil (35) angeordnet ist.

15. Federgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Festlegung einer End­ position im Bereich der Mitnehmerhülse (4) eine Arretierkerbe (28) angeordnet ist.

16. Federgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß der Freilauf mindestens zweistufig ausgebildet ist und daß im Bereich des Programmelementes (12) mindestens eine zweistufige Ablage bereitgestellt ist.

17. Federgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Vorgabe einer Vor­ spannung der Feder (7) in Abhängigkeit von einer Drehpositionierung eine Verstellung mit Hilfe einer Kulisse (58) vorgesehen ist.

18. Federgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Entfaltung entgegen­ gesetzter Kräfte in Abhängigkeit von einer jeweili­ gen Positionierung ein zweites Programmelement (63), eine zweite Mitnehmerhülse (66), eine zweite Vertiefung (68) sowie eine Ausnehmung (69) im Be­ reich der zweiten Mitnehmerhülse (66) angeordnet sind.

19. Federgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens ein verstell­ bares Dämpfungselement zur Vorgabe einer Größe der Durchgangsausnehmung (32) vorgesehen ist.