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    Federeinrichtung, die in einem ersten Verschiebebereich, der einen Hauptarbeitsbereich darstellt, eine flachere Kraft-Verschiebeweg-Kennlinie aufweist als in Verschiebebereichen, die außerhalb des Hauptarbeitsbereichs liegen.Spring device having a shallower force-displacement characteristic in a first displacement region, which is a main working region, than in displacement regions that are outside the main working region.
    公开号:DE102004011947A1
    申请号:DE102004011947
    申请日:2004-03-11
    公开日:2005-09-29
    发明作者:Marco Bross
    申请人:Bayerische Motoren Werke AG；
    IPC主号:B60G15-06
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft eine Federeinrichtung gemäß den Merkmalender Patentansprüche1 bzw. 5.TheThe present invention relates to a spring device according to the featuresof the claims1 or 5.
    [0002] Lager,wie z. B. Hinterachsgetriebelager von Fahrzeugen, haben ganz allgemeindie Aufgabe, zwei Elemente miteinander zu verbinden und Kräfte zu übertragen.Treten an einem zu lagernden Bauteil Schwingungen auf, so werdendiese überdas Lager mehr oder weniger stark auf das andere mit dem Lager verbundeneBauteil übertragen.Bei Fahrzeugen werden beispielsweise Drehschwingungen des Motors über denAntriebsstrang auf das Hinterachsgetriebe übertragen und können sichvon dort überHinterachsgetriebelager bis in die Karosserie fortpflanzen, wasinsbesondere aus akustischen Gründenunerwünschtist. Um dem entgegen zu wirken, könnten solche Lager relativweich ausgelegt werden, was jedoch mit einer insbesondere bei sportlichenFahrzeugen erwünschtenstraffen Anbindung des Motors und des Antriebsstrangs an die Karosserieunvereinbar ist.Camp,such as B. Hinterachsgetriebelager of vehicles, in generalthe task of connecting two elements and transferring forces.If vibrations occur on a component to be supported, then they willthese overthe bearing more or less strongly connected to the other with the bearingTransfer component.In vehicles, for example, torsional vibrations of the engine over theDrivetrain transmitted to the rear axle and canfrom there overHinterachsgetriebelager propagate to the body, whatespecially for acoustic reasonsundesirableis. To counteract this, such bearings could be relativebe designed soft, but with a particular in sportsVehicles desiredTight connection of the engine and the drive train to the bodyis incompatible.
    [0003] Aufgabeder Erfindung ist es, eine Federeinrichtung zu schaffen, mit derdie oben genannten Probleme vermieden werden können.taskThe invention is to provide a spring device, with thethe above problems can be avoided.
    [0004] DieseAufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 5 gelöst. VorteilhafteAusgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zuentnehmen.TheseThe object is solved by the features of claims 1 and 5. advantageousRefinements and developments of the invention are the dependent claimsremove.
    [0005] Patentanspruch1 bezieht sich auf ein „passivesSystem". „Passiv" bedeutet in diesemZusammenhang, dass keine Energie von außen benötigt wird. Patentanspruch 5hingegen beansprucht ein „aktivesSystem", mit demSchwingungen z. B. elektrisch oder hydraulisch gesteuert ausgekoppeltwerden können.claim1 refers to a "passiveSystem "." Passive "means in thisContext that no external energy is needed. Claim 5however, claims an "activeSystem ", with theVibrations z. B. coupled electrically or hydraulically controlledcan be.
    [0006] BeidenAusführungengemeinsam ist die Eigenschaft, dass die Kopplung eines, ganz allgemein gesprochen, „Krafteinleitungselements" und eines „Kraftausleitungselements" bei einem konstantenBetriebspunkt, z. B. bei einem Fahrzeug, das sich mit konstanterLast vorwärtsbewegt, „weich" erfolgt, wohingegenbei instationäremBetrieb, d. h. bei Laständerungen,das Krafteinleitungselement und das Kraftausleitungselement relativstraff miteinander gekoppelt sind. Anders ausgedrückt weisteine Federeinrichtung gemäß der Erfindungin einem ersten Verschiebebereich, der im folgenden als Hauptarbeitsbereichbezeichnet wird, eine flachere Kraft-Verschiebeweg-Kennlinie auf alsin Verschiebebereichen, die „außerhalb" des Hauptarbeitsbereichsliegen.Bothversionscommon is the property that the coupling of a, generally speaking, "force introduction element" and a "force extraction element" at a constantOperating point, z. B. in a vehicle that is consistentLoad forwardmoved, "soft" occurs, whereasat unsteadyOperation, d. H. with load changes,the force application element and the Kraftausleitungselement relativetightly coupled with each other. In other words, pointinga spring device according to the inventionin a first shift area, hereinafter referred to as main work areais designated, a flatter force-displacement characteristic thanin displacement areas that are "outside" the main work arealie.
    [0007] Einepassive Federeinrichtung gemäß Patentanspruch1 weist ein Krafteinleitungselement und ein Kraftausleitungselementauf, die übereine Hauptfeder federnd, insbesondere translatorisch federnd miteinandergekoppelt sind. Ferner ist eine Feder-/Dämpferanordnung vorgesehen,die mechanisch parallel zu der Hauptfeder zwischen dem Krafteinleitungselementund dem Kraftausleitungselement angeordnet ist. Die Feder-/Dämpferanordnung mussnicht unbedingt auch räumlichparallel angeordnet sein, sondern kann beispielsweise innerhalb derHauptfeder angeordnet sein. Die Feder-/Dämpferanordnung wiederum istdurch eine serielle Anordnung mindestens einer Nebenfeder und mindestens einesDämpfungselementsgebildet.Apassive spring device according to claim1 has a force introduction element and a force extraction elementon that overa main spring resilient, in particular translationally resilient with each otherare coupled. Furthermore, a spring / damper arrangement is provided,the mechanically parallel to the main spring between the force introduction elementand the force extraction element is arranged. The spring / damper assembly mustnot necessarily spatiallybe arranged in parallel, but can, for example, within theMain spring can be arranged. The spring / damper assembly is in turnby a serial arrangement of at least one secondary spring and at least onedamping elementeducated.
    [0008] Nacheiner Weiterbildung der Erfindung weist die Feder-/Dämpferanordnungeinen mit dem Kraftausleitungselement verbundenen Dämpferzylinderauf, in dem ein hohlzylindrischer Dämpferkolben verschieblich angeordnetist. Der Dämpferkolbenunterteilt den Dämpferzylinderin eine erste Dämpferkammerund eine zweite Dämpferkammer.Toa development of the invention, the spring / damper assemblya damper cylinder connected to the force diverting elementin which a hollow cylindrical damper piston arranged displaceablyis. The damper pistondivides the damper cylinderin a first damper chamberand a second damper chamber.
    [0009] Nacheiner Weiterbildung der Erfindung ist in dem hohlzylindrischen Dämpferkolbenein mit dem Krafteinleitungselement verbundener Kolben angeordnet.Dieser mit dem Krafteinleitungselement verbundene Kolben wiederumunterteilt den Dämpferkolbenin eine erste Dämpferkolbenkammerund in eine zweite Dämpferkolbenkammer.In der ersten Dämpferkolbenkammerund in der zweiten Dämpferkolbenkammerkann jeweils eine erste bzw. eine zweite Feder der Feder-/Dämpferanordnungangeordnet sein. Die Federn der Feder-/Dämpferanordnung weisen vorzugsweiseeine geringere Federhärteauf als die Hauptfeder der Federeinrichtung. Alternativ dazu können dieFedern der Feder-/Dämpferanordnungeine progressive Federcharakteristik aufweisen, d. h. es kann vorgesehensein, dass die Federhärtemit zunehmender Kompression zunimmt.Toa development of the invention is in the hollow cylindrical damper pistona piston connected to the force introduction element is arranged.This connected to the force application element piston in turndivides the damper pistonin a first damper piston chamberand into a second damper piston chamber.In the first damper piston chamberand in the second damper piston chambercan each have a first and a second spring of the spring / damper assemblybe arranged. The springs of the spring / damper assembly preferably havea lower spring hardnesson as the main spring of the spring device. Alternatively, theSprings of the spring / damper assemblyhave a progressive spring characteristic, d. H. it can be providedbe that spring stiffnessincreases with increasing compression.
    [0010] Dieaktive Federeinrichtung gemäß Patentanspruch5 weist ebenfalls in einem ersten Verschiebebereich, der als Hauptarbeitsbereichbezeichnet werden kann, eine flachere Kraft-Verschiebeweg-Kennlinieauf als in Verschiebebereichen, die „außerhalb" des Hauptarbeitsbereichs liegen. Eine solcheaktive Federeinrichtung weist ebenfalls ein Krafteinleitungselementund ein Kraftausleitungselement auf, die über eine Hauptfeder federnd,insbesondere translatorisch federnd miteinander gekoppelt sind.Die Federeinrichtung weist ferner eine „inverse Federanordnung" auf, die mechanischparallel zu der Hauptfeder zwischen dem Krafteinleitungselementund dem Kraftausleitungselement angeordnet ist. Die inverse Federanordnungweist eine kraftfreie Stellung auf, in der die Gesamtfedercharakteristikder Federeinrichtung allein durch die Hauptfeder bestimmt ist. Dieinverse Federanordnung kann darüber hinauserste ausgelenkte Stellungen und zweite ausgelenkte Stellungen einnehmen.In den ersten ausgelenkten Stellungen ist die inverse Federanordnung soausgelenkt, dass sie ein Stauchen der Hauptfeder unterstützt. „Unterstützen" bedeutet in diesemZusammenhang, dass die fürdas Stauchen der Federeinrichtung erforderliche Gesamtstauchkraftkleiner ist als die fürdas Stauchen der Hauptfeder erforderliche Teilstauchkraft. In denzweiten ausgelenkten Stellungen unterstützt die inverse Federanordnung einAuseinanderziehen der Hauptfeder. „Unterstützen" bedeutet in diesem Zusammenhang, dassdie fürdas Auseinanderziehen der Federeinrichtung erforderliche Gesamtzugkraftkleiner ist als die fürdas Auseinanderziehen der Hauptfeder erforderliche Teilzugkraft.The active spring device according to claim 5 also has a flatter force-displacement characteristic in a first displacement range, which may be referred to as a main operating range, than in displacement ranges "outside" the main working range The spring device furthermore has an "inverse spring arrangement" which is arranged mechanically parallel to the main spring between the force introduction element and the force extraction element. The inverse spring arrangement has a force-free position, in which the overall spring characteristic of the spring device is determined solely by the main spring. The inverse spring arrangement can about it In addition, take first deflected positions and second deflected positions. In the first deflected positions, the inverse spring arrangement is deflected so that it supports a compression of the main spring. In this context, "assist" means that the total compressive force required to compress the spring means is less than the partial crush force required to compress the main spring in that the total tensile force required for pulling the spring device apart is less than the partial tensile force required for pulling the main spring apart.
    [0011] Nacheiner Weiterbildung der Erfindung weist das inverse Federelementein „rampenförmiges Element" auf. Das rampenförmige Elementkann mit dem Krafteinleitungselement verbunden sein. Ferner istmindestens ein Federglied vorgesehen, das mit dem Kraftausleitungselementgekoppelt ist und das an dem rampenförmigen Element anliegt bzw.bei einer Stauchung oder beim Auseinanderziehen der Federeinrichtungan dem rampenförmigenElement entlang gleitet. Je nach Relativstellung des mindestens einenFederglieds in Bezug auf das rampenförmige Element erzeugt das Federgliedeine Druckkraft oder eine Zugkraft, die dann zwischen dem Krafteinleitungselementund dem Kraftausleitungselement wirkt. Durch diese Druckkraft oderdurch die Zugkraft wird, wie oben erläutert, das Stauchen der Hauptfederbzw. das Auseinanderziehen der Hauptfeder unterstützt.Toa development of the invention comprises the inverse spring elementa "ramp-shaped element." The ramp-shaped elementmay be connected to the force introduction element. Further isprovided at least one spring member, which is connected to the Kraftausleitungselementis coupled and which rests against the ramp-shaped element orat a compression or when pulling the spring deviceat the rampElement glides along. Depending on the relative position of the at least oneSpring member with respect to the ramp-shaped element generates the spring membera compressive force or a tensile force, which then between the force introduction elementand the force eluting element acts. By this pressure force orby the pulling force, as explained above, the compression of the main springor the pulling apart of the main spring supported.
    [0012] Imfolgenden wir die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Eszeigen:in theFollowing we explained the invention in connection with the drawing. Itdemonstrate:
    [0013] 1 einepassive Federeinrichtung gemäß der Erfindung; 1 a passive spring device according to the invention;
    [0014] 2 einDiagramm zur Erläuterungder Federcharakteristik einer Federeinrichtung gemäß der Erfindung; 2 a diagram for explaining the spring characteristic of a spring device according to the invention;
    [0015] 3 eineaktive Federeinrichtung gemäß der Erfindungmit hydraulischer Verstellung; und 3 an active spring device according to the invention with hydraulic adjustment; and
    [0016] 4 eineaktive Federeinrichtung gemäß der Erfindungmit elektrischer Verstellung. 4 an active spring device according to the invention with electrical adjustment.
    [0017] 1 zeigteine passive Federeinrichtung 1 mit einem Krafteinleitungselement 2 undeinem Kraftausleitungselement 3. Das Krafteinleitungselement 2 unddas Kraftausleitungselement 3 sind über eine Hauptfeder 4,die hier als Spiralfeder ausgebildet ist, translatorisch federndmiteinander gekoppelt. 1 shows a passive spring device 1 with a force introduction element 2 and a force extraction element 3 , The force introduction element 2 and the force extraction element 3 are about a mainspring 4 , which is designed here as a spiral spring, coupled in a translationally resilient manner.
    [0018] DasKraftausleitungselement 3 weist meist einen zylinderförmigen Abschnitt 5 auf.In dem zylinderförmigenAbschnitt 5 ist ein hohler zylindrischer Kolben 6,der im folgenden auch als „Dämpferkolben" bezeichnet wird,verschieblich angeordnet. Der Dämpferkolben 6 unterteiltden Zylinder 5 des Kraftausleitungselements 3 ineine erste Dämpferkammer 7 undeine zweite Dämpferkammer 8.The force diverting element 3 usually has a cylindrical section 5 on. In the cylindrical section 5 is a hollow cylindrical piston 6 , which is also referred to as "damper piston" hereinafter, slidably disposed 6 divides the cylinder 5 the force deriving element 3 in a first damper chamber 7 and a second damper chamber 8th ,
    [0019] Indem hohlen Dämpferkolben 6 wiederum istein Kolben 9 verschieblich angeordnet. Der Kolben 9 ist über eineKolbenstange 10 fest mit dem Krafteinleitungselement 2 verbunden.Der Kolben 9 unterteilt den hohlen Dämpferkolben 6 in eineerste Dämpferkolbenkammer 11 undeine zweite Dämpferkolbenkammer 12.In der ersten Dämpferkolbenkammer 11 isteine erste Feder 13 angeordnet. In der zweiten Dämpferkolbenkammer 12 isteine zweite Feder 14 angeordnet. Wenn an der Federeinrichtung 1 keine äußere Kraft anliegt,drückendie beiden Federn 13, 14 den Kolben 9 ineine mittlere Stellung.In the hollow damper piston 6 turn is a piston 9 slidably arranged. The piston 9 is via a piston rod 10 firmly with the force introduction element 2 connected. The piston 9 divides the hollow damper piston 6 in a first damper piston chamber 11 and a second damper piston chamber 12 , In the first damper piston chamber 11 is a first spring 13 arranged. In the second damper piston chamber 12 is a second spring 14 arranged. When at the spring device 1 no external force is applied, press the two springs 13 . 14 the piston 9 in a middle position.
    [0020] Derzylindrische Abschnitt 5 des Krafteinleitungselements 3,der darin angeordnete hohle Dämpferkolben 6,der Kolben 9 und die beiden Federn 13, 14 bildeneine „Feder-/Dämpferanordnung", die mechanischparallel zu der Hauptfeder 4 angeordnet ist. Die Feder-/Dämpferanordnungkann, wie in 1 gezeigt, innerhalb der Hauptfeder 4 angeordnetsein. Alternativ dazu kann sie aber räumlich parallel, d.h. nebender Hauptfeder 4 angeordnet sein.The cylindrical section 5 of the force introduction element 3 , the hollow damper piston arranged in it 6 , The piston 9 and the two springs 13 . 14 form a "spring / damper assembly" which is mechanically parallel to the main spring 4 is arranged. The spring / damper assembly may, as in 1 shown inside the main spring 4 be arranged. Alternatively, however, it may be spatially parallel, ie next to the main spring 4 be arranged.
    [0021] Imfolgenden wird die Funktionsweise der Federeinrichtung näher erläutert. EineKraftübertragungzwischen dem Krafteinleitungselement 2 und dem Kraftausleitungselement 3 erfolgteinerseits überdie Hauptfeder 4, die relativ weich sein kann und andererseits über diemechanisch parallel zu der Hauptfeder 4 angeordneten Feder-/Dämpfereinrichtung.Im stationärenBetrieb, d. h. bei konstanter Belastung steht das Krafteinleitungselementund der darmit überdie Kolbenstange 10 verbundene Kolben 9 im wesentlichenortsfest in Bezug auf das Kraftausleitungselement. Im stationären Betriebwird die Kraft also primärbzw. ausschließlich über dieHauptfeder 4 übertragen.Die Federn 13, 14 stellen den Dämpferkolben 6 inBezug auf den Kolben 9 mittig ein. Bei Schwingungen mitrelativ geringer Schwingungsamplitude bewegt sich das Krafteinleitungselement undder damit überdie Kolbenstange 10 verbundene Kolben 9 relativzu dem Kraftausleitungselement. Bei nur leichten Schwingungen umeinen stationärenBetriebspunkt bleibt der Dämpferkolben 6 imwesentlichen fest bzw. wird nur sehr geringfügig verschoben. Bei leichtenSchwingungen bzw. bei stationäremBetrieb weist die Federeinrichtung 1 somit eine recht weichebzw. flache Federcharakteristik auf.In the following the operation of the spring device will be explained in more detail. A power transmission between the force introduction element 2 and the force extraction element 3 on the one hand via the main spring 4 which may be relatively soft and, on the other hand, mechanically parallel to the main spring 4 arranged spring / damper device. In stationary operation, ie at constant load is the force application element and the darmit about the piston rod 10 connected pistons 9 substantially stationary with respect to the force diverting element. In stationary operation, the force is thus primarily or exclusively via the main spring 4 transfer. The feathers 13 . 14 put the damper piston 6 in relation to the piston 9 in the middle. For vibrations with a relatively low oscillation amplitude, the force introduction element and thus moves over the piston rod 10 connected pistons 9 relative to the force extraction element. With only slight oscillations around a stationary operating point, the damper piston remains 6 essentially fixed or is moved only very slightly. For light vibrations or stationary operation, the spring device 1 thus a fairly soft or flat spring characteristic.
    [0022] Ändert sichder Betriebspunkt schlagartig, d. h. tritt eine relativ schlagartige Änderungdes Belastungszustandes ein, so geht der Kolben 9 in dereinen bzw. anderen Richtung in Anschlag an den Dämpferkolben 6, wasletztlich zu einer Verschiebung des Dämpferkolbens 6 indem zylindrischen Abschnitt 5 des Kraftausleitungselements 3 führt. Sobaldder Kolben 6 merklich in dem zylindrischen Abschnitt 5 desKraftausleitungselements 3 verschoben wird, ergibt sichein relativ starker Anstieg der „Federhärte" der Federeinrichtung 1.If the operating point changes abruptly, ie if a relatively abrupt change in the load condition occurs, the piston moves 9 in one direction or the other in abutment against the damper piston 6 , which ultimately leads to a displacement of the damper piston 6 in the cylindrical section 5 the force deriving element 3 leads. As soon as the piston 6 noticeably in the cylindrical section 5 the force deriving element 3 is shifted, resulting in a relatively large increase in the "spring rate" of the spring device 1 ,
    [0023] Vollständigkeitshalbersei darauf hingewiesen, dass die erste Dämpferkammer 7 beispielsweise über eineBypassleitung 15 und eine darin angeordnete Drossel 16 inFluidverbindung mit der zweiten Dämpferkammer 8 stehenkann. Die Verbindung der beiden Dämpferkammern 7, 8 kannauch übereinen in dem Dämpferkolben 6 vorgesehenenVerbindungskanal erfolgen.For completeness, it should be noted that the first damper chamber 7 for example via a bypass line 15 and a throttle disposed therein 16 in fluid communication with the second damper chamber 8th can stand. The connection of the two damper chambers 7 . 8th can also have one in the damper piston 6 provided connecting channel.
    [0024] 2 zeigtden prinzipiellen Verlauf der Federcharakteristik einer aktivenFedereinrichtung gemäß der Erfindungden Ausführungsbeispielender 3 oder 4. Die Federcharakteristik derFedereinrichtung ergibt sich durch Überlagerung der Federcharakteristik 4a derHauptfeder 4 und der Feder-/Dämpfercharakteristik 17 derFeder-/Dämpferanordnung.Die Federcharakteristik der gesamten Federeinrichtung 1 istfett strichpunktiert dargestellt. Die Federcharakteristik der Gesamtanordnungweist einen Hauptarbeitsbereich 18 auf. Im Hauptarbeitsbereich 18 istdie Kraft-Verschiebeweg-Kennlinie aufgrund der Überlagerung der beiden Teilkennlinien 4a und 17 relativflach, insbesondere deutlich flacher als außerhalb des Hauptarbeitsbereichs 18. 2 shows the basic course of the spring characteristic of an active spring device according to the invention, the embodiments of 3 or 4 , The spring characteristic of the spring device results from superposition of the spring characteristic 4a the mainspring 4 and the spring / damper characteristic 17 the spring / damper assembly. The spring characteristic of the entire spring device 1 is shown in bold dash-dotted lines. The spring characteristic of the overall arrangement has a main work area 18 on. In the main work area 18 is the force-displacement characteristic due to the superposition of the two sub-characteristics 4a and 17 relatively flat, in particular much flatter than outside the main work area 18 ,
    [0025] 3 zeigteine „aktive" Federeinrichtung 1 mithydraulischer Steuerung. Die Federeinrichtung 1 weist ebenfallsein Krafteinleitungselement 2 und ein Kraftausleitungselement 3 auf,die übereine Hauptfeder 4 federnd miteinander gekoppelt sind. Essei ausdrücklichdarauf hingewiesen, dass die Aus drücke „Krafteinleitungselement" und „Kraftausleitungselement" lediglich der terminologischenUnterscheidung der beiden Bauteile 2, 3 dienenund selbstverständlichauch in umgekehrter Reihenfolge verwendet werden können. 3 shows an "active" spring device 1 with hydraulic control. The spring device 1 also has a force introduction element 2 and a force extraction element 3 on top of a mainspring 4 are resiliently coupled together. It should be expressly noted that the off "force application element" and "force deriving element" only the terminological distinction of the two components 2 . 3 serve and of course can also be used in reverse order.
    [0026] DasKrafteinleitungselement 2 weist einen hohlzylindrischenAbschnitt 19 auf. In dem hohlzylindrischen Abschnitt 19 istverschieblich ein Kolben 20 angeordnet, der den hohlzylindrischenAbschnitt 19 in einen Zylinderraum 21 und einenZylinderraum 22 unterteilt. Der Kolben 20 weisteine hier relativ dick dargestellte Kolbenstange 23 auf,die zwei zylindrische Kolbenstangenabschnitte 24, 25 undeinen dazwischen liegenden kugelförmigen Abschnitt 26 aufweist.Der kugelförmigeAbschnitt 26 kann auch als „rampenförmiger Abschnitt" bezeichnet werden.Der zylindrische Abschnitt 25 ist in einer Ausnehmung 27 desKraftausleitungselements 3 verschieblich. Das Kraftausleitungselement 3 fungiertauch als Halteelement fürfedervorgespannte Stifte 28, 29. Die Stifte 28, 29 sinddurch Spiralfedern 30, 31 vorgespannt. In derin 3 gezeigten Neutralstellung bzw. kraftlosen Stellungder Kolbenstange 23 drückendie Stifte 28, 29 mittig von außen gegenden kugelförmigen Abschnitt 26.Die Kolbenstange 23 mit ihren zylindrischen Abschnitten 24, 25 unddem kugelförmigen Abschnitt 26 sowiedie federvorgespannten Stifte 28, 29 bilden die „inverseFeder", auf derenFunktion späternoch nähereingegangen wird.The force introduction element 2 has a hollow cylindrical section 19 on. In the hollow cylindrical section 19 is slidably a piston 20 arranged, the hollow cylindrical section 19 in a cylinder room 21 and a cylinder room 22 divided. The piston 20 has a piston rod shown here relatively thick 23 on, the two cylindrical piston rod sections 24 . 25 and an intermediate spherical section 26 having. The spherical section 26 may also be referred to as a "ramped section." The cylindrical section 25 is in a recess 27 the force deriving element 3 displaced. The force diverting element 3 also functions as a retaining element for spring-loaded pins 28 . 29 , The pencils 28 . 29 are by spiral springs 30 . 31 biased. In the in 3 shown neutral position or powerless position of the piston rod 23 push the pins 28 . 29 centrally from the outside against the spherical section 26 , The piston rod 23 with their cylindrical sections 24 . 25 and the spherical section 26 and the spring-loaded pins 28 . 29 form the "inverse spring", whose function will be discussed in more detail later.
    [0027] Inder Kolbenstange 23 sind hydraulische Kanäle 32, 33 vorgesehen.Der Kanal 32 steht in Fluidverbindung mit dem Zylinderraum 22,der Kanal 33 mit dem Zylinderraum 21. In dem Kraftausleitungselement 3 sindebenfalls hydraulische Kanäle 34, 35, 36 vorgesehen.Die Kanäle 34, 36 sindAbflusskanäle bzw.Saugkanäle.Der Kanal 25 ist ein Zuflusskanal bzw. ein Druckkanal.In the piston rod 23 are hydraulic channels 32 . 33 intended. The channel 32 is in fluid communication with the cylinder space 22 , the channel 33 with the cylinder space 21 , In the force diverting element 3 are also hydraulic channels 34 . 35 . 36 intended. The channels 34 . 36 are drainage channels or suction channels. The channel 25 is an inflow channel or a pressure channel.
    [0028] Imfolgenden wird die Funktionsweise näher erläutert. In der hier gezeigtenNeutral- bzw. Betriebspunktstellung ist die Federcharakteristikder Feder einrichtung 1 primär durch die Federcharakteristik derHauptfeder 4 festgelegt. Ein Verschieben des Krafteinleitungselements 2 inBezug auf das Kraftausleitungselement 3 ist somit zunächst ausschließlich entgegender Kraft der Hauptfeder 4 möglich. Da die Fluidkanäle 32, 33 gegenüber denKanälen 34–36 inder hier gezeigten Neutralstellung abgesperrt sind, steht der Kolben 20 imwesentlichen fest in Bezug auf das Krafteinleitungselement. Beieiner Verschiebung des Krafteinleitungselements 2 wirdsomit die Kolbenstange 23 mit verschoben. Die Stifte 28, 29 gleitendabei entlang der Außenkonturdes kugelförmigenAbschnitts 26. Je nach Verschieberichtung des Krafteinleitungselements 2 üben diefedervorgespannten Stifte 28, 29 auf die Kolbenstange 23 eine Kraftaus, welche versucht, die Kolbenstange 23 entweder in dieAusnehmung 27 hinein zu drücken oder aus der Ausnehmung 27 herauszu drücken.Sobald der Fluidkanal 32 in Fluidverbindung mit dem Fluidkanal 34 stehtund der Fluidkanal 33 in Fluidverbindung mit dem Fluidkanal 35 stehtoder der Fluidkanal 32 in Fluidverbindung mit dem Fluidkanal 35 undder Fluidkanal 33 in Fluidverbindung mit dem Fluidkanal 36 steht,kann eine Relativverschiebung zwischen dem Kolben 20 unddem zylindrischen Abschnitt 19 stattfinden. Die federvorgespanntenStifte 28, 29 und der kugelförmige Abschnitt 26 wirkendann als „inverseFeder". Wird aufdas Krafteinleitungselement und das Kraftausleitungselement eineDruckkraft aufgebracht, so wird die Stauchung durch die inverseFeder unterstützt.Dies bedeutet, dass die fürdas Stauchen der Federeinrichtung 1 erforderliche Gesamtstauchkraftkleiner ist als die fürdas Stauchen der Hauptfeder 4 erforderliche Teilstauchkraft.Werden hingegen das Krafteinleitungselement 2 und das Kraftausleitungselement 3 auseinandergezogen,so wird dies ebenfalls von der inversen Feder unterstützt. Diesbedeutet, dass die fürdas Auseinanderziehen der Federeinrichtung 1 erforderlicheGesamtzugkraft kleiner ist als die für das Auseinanderziehen derHauptfeder 4 erforderliche Teilzugkraft.The following explains the functionality in more detail. In the neutral or operating point position shown here, the spring characteristic of the spring device 1 primarily by the spring characteristic of the main spring 4 established. A displacement of the force introduction element 2 with respect to the force diverting element 3 is thus initially exclusively against the force of the main spring 4 possible. Because the fluid channels 32 . 33 opposite the channels 34 - 36 are shut off in the neutral position shown here, the piston is 20 essentially fixed with respect to the force introduction element. Upon a shift of the force introduction element 2 thus becomes the piston rod 23 with postponed. The pencils 28 . 29 slide along the outer contour of the spherical section 26 , Depending on the direction of displacement of the force introduction element 2 practice the spring-loaded pins 28 . 29 on the piston rod 23 a force trying out the piston rod 23 either in the recess 27 to press in or out of the recess 27 to push out. Once the fluid channel 32 in fluid communication with the fluid channel 34 stands and the fluid channel 33 in fluid communication with the fluid channel 35 stands or the fluid channel 32 in fluid communication with the fluid channel 35 and the fluid channel 33 in fluid communication with the fluid channel 36 can be a relative displacement between the piston 20 and the cylindrical section 19 occur. The spring-loaded pins 28 . 29 and the spherical section 26 then act as an "inverse spring." When a compressive force is applied to the force application element and the force extraction element, the compression is assisted by the inverse spring, which means that the compression of the spring device 1 required total compressive force is less than that for the compression of the main spring 4 required partial crushing force. Become however, the force introduction element 2 and the force extraction element 3 pulled apart, this is also supported by the inverse spring. This means that for the pulling apart of the spring device 1 required total tensile force is less than that for pulling the main spring apart 4 required partial tensile force.
    [0029] DieFedereinrichtung 1 wurde als aktive Federeinrichtung bezeichnet,da hierbei aktiv Energie zugeführtwird, d. h. hydraulische Energie.The spring device 1 was referred to as active spring device, since this is actively supplied energy, ie hydraulic energy.
    [0030] 4 zeigtein weiteres Ausführungsbeispiel eineraktiven Federeinrichtung. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispielist das Krafteinleitungselement fest mit dem durch die zylindrischenAbschnitte 24, 25 und dem kugelförmigen Abschnitt 26 gebildetenrampenförmigenElement verbunden. Der zylindrische Abschnitt 25 ist ineiner Ausnehmung 27 eines Halteelements 37 verschieblichangeordnet. An dem Halteelement 37 sind auch die federvorgespannten Stifte 28, 29 angeordnet.Das Halteelement 37 ist über eine durch einen Elektromotor 38 drehbareGewindespindel 39 mit dem Kraftausleitungselement 3 gekoppelt.In dem Halteelement 37 sind ferner Sensoren 40, 41 vorgesehen,mit denen die Relativstellung der Halteeinrichtung 37 bzw.der Stifte 28, 29 in Bezug auf den kugelförmigen Abschnitt 26 desrampenförmigenElements ermittelt werden kann. Die Sensoren 40, 41 sind über eineelektrische Leitung 42 mit einem Steuergerät 43 verbunden,das über eineelektrische Leitung den Elektromotor 38 ansteuert. 4 shows a further embodiment of an active spring device. In the embodiment shown here, the force introduction element is fixed to the through the cylindrical sections 24 . 25 and the spherical section 26 formed formed ramp-shaped element. The cylindrical section 25 is in a recess 27 a holding element 37 slidably arranged. On the holding element 37 are also the spring-loaded pins 28 . 29 arranged. The holding element 37 is about one by an electric motor 38 rotatable threaded spindle 39 with the force diverting element 3 coupled. In the holding element 37 are also sensors 40 . 41 provided with which the relative position of the holding device 37 or the pins 28 . 29 in terms of the spherical section 26 of the ramp-shaped element can be determined. The sensors 40 . 41 are via an electrical line 42 with a control unit 43 connected, the electrical motor via an electric line 38 controls.
    [0031] Auchbei diesem Ausführungsbeispielwird im Hauptarbeitsbereich, in dem die Stifte 28, 29 an derKontur des kugelförmigenAbschnitts 26 entlanggleiten, ein Verschieben des Krafteinleitungselements 2 inBezug auf das Kraftausleitungselement 3 durch die „inverseFeder" unterstützt. Diefür dasVerschieben des Krafteinleitungselements 2 gegenüber demKraftausleitungselement 3 erforderliche Kraft ist alsogeringer als die füreine entsprechende Verschiebung der Hauptfeder 4 erforderlicheKraft, wodurch sich der in 2 gezeigterelativ flache Kennlinienverlauf im Hauptarbeitsbereich ergibt.Mittels des Elektromotors 38 kann der „Off-Set", d. h. die Vorspannung bzw. die Lageder in 4 gezeigten Neutralstellung nachjustiert werden.Also in this embodiment is in the main work area in which the pins 28 . 29 at the contour of the spherical section 26 along sliding, a displacement of the force introduction element 2 with respect to the force diverting element 3 supported by the "inverse spring." The for the displacement of the force introduction element 2 opposite to the force diverting element 3 required force is thus less than that for a corresponding displacement of the main spring 4 required force, causing the in 2 shows relatively flat characteristic curve in the main work area results. By means of the electric motor 38 can the "off-set", ie the bias or the location of in 4 be readjusted shown neutral position.
    权利要求:
    Claims (13)
    [1]
    Federeinrichtung (1 ), die in einemersten Verschiebebereich, der einen Hauptarbeitsbereich (18) darstellt,eine flachere Kraft-Verschiebeweg-Kennlinie aufweist als in Verschiebebereichen,die außerhalbdes Hauptarbeitsbereichs liegen, wobei die Federeinrichtung (1)folgendes aufweist: – EinKrafteinleitungselement (2) und ein Kraftausleitungselement(3), die übereine Hauptfeder (4) federnd miteinander gekoppelt sindund – eineFeder-/Dämpferanordnung(5, 6, 9, 13, 14) , dieparallel zu der Hauptfeder (4) zwischen dem Krafteinleitungselement(2) und dem Kraftausleitungselement (3) angeordnetist, wobei die Feder-/Dämpferanordnung(5, 6, 9, 13, 14) durcheine serielle Anordnung mindestens einer Nebenfeder (13, 14)und mindestens eines Dämpfungselements (6–8)gebildet ist.Spring device ( 1 ) in a first shift area, which has a main work area ( 18 ) has a shallower force-displacement characteristic than in displacement areas that lie outside the main working area, wherein the spring device ( 1 ) comprises: - a force introduction element ( 2 ) and a force extraction element ( 3 ), which has a main spring ( 4 ) are resiliently coupled together and - a spring / damper assembly ( 5 . 6 . 9 . 13 . 14 ) parallel to the main spring ( 4 ) between the force introduction element ( 2 ) and the force extraction element ( 3 ) is arranged, wherein the spring / damper assembly ( 5 . 6 . 9 . 13 . 14 ) by a serial arrangement of at least one secondary spring ( 13 . 14 ) and at least one damping element ( 6 - 8th ) is formed.
    [2]
    Federeinrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei dieFeder-/Dämpferanordnung(5, 6, 9, 13, 14) einen mitdem Kraftausleitungselement (3) verbundenen Dämpferzylinder(5) aufweist, in dem ein hohler Dämpferkolben (6) verschieblichangeordnet ist, der den Dämpferzylinder (5)in eine erste Dämpferkammer(7) und eine zweite Dämpferkammer(8) unterteilt.Spring device ( 1 ) according to claim 1, wherein the spring / damper arrangement ( 5 . 6 . 9 . 13 . 14 ) one with the Kraftausleitungselement ( 3 ) associated damper cylinder ( 5 ), in which a hollow damper piston ( 6 ) is arranged displaceably, the damper cylinder ( 5 ) in a first damper chamber ( 7 ) and a second damper chamber ( 8th ).
    [3]
    Federeinrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei indem Dämpferkolben(6) ein mit dem Krafteinleitungselement (2) verbundenerKolben (9) angeordnet ist, der den Dämpferkolben (6) ineine erste Dämpferkolbenkammer(11) und in eine zweite Dämpferkolbenkammer (12)unterteilt.Spring device ( 1 ) according to claim 2, wherein in the damper piston ( 6 ) with the force introduction element ( 2 ) connected piston ( 9 ) is arranged, the damper piston ( 6 ) into a first damper piston chamber ( 11 ) and into a second damper piston chamber ( 12 ).
    [4]
    Federeinrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei inder ersten Dämpferkolbenkammer(11) und in der zweiten Dämpferkolbenkammer (12)eine erste bzw. eine zweite Feder (13, 14) derFeder-/Dämpferanordnung(5, 6, 9, 13, 14) angeordnetist.Spring device ( 1 ) according to claim 3, wherein in the first damper piston chamber ( 11 ) and in the second damper piston chamber ( 12 ) a first and a second spring ( 13 . 14 ) of the spring / damper assembly ( 5 . 6 . 9 . 13 . 14 ) is arranged.
    [5]
    Federeinrichtung (1), die in einem erstenVerschiebebereich, der einen Hauptarbeitsbereich (18) darstellt,eine flachere Kraft-Verschiebeweg-Kennlinie aufweist als in Verschiebebereichen,die außerhalbdes Hauptarbeitsbereichs (18) liegen, wobei die Federeinrichtung(1) folgendes aufweist: – Ein Krafteinleitungselement(2) und ein Kraftausleitungselement (3), die über eineHauptfeder (4) federnd miteinander gekoppelt sind und – eine inverseFederanordnung, die parallel zu der Hauptfeder (4) zwischendem Krafteinleitungselement (2) und dem Kraftausleitungselement(3) angeordnet ist, wobei die inverse Federanordnung eine kraftfreieStellung aufweist, in der die Gesamtfedercharakteristik der Federeinrichtung(1) allein durch die Hauptfeder (4) bestimmt istund – ersteausgelenkte Stellungen, in denen die inverse Federanordnung einStauchen der Hauptfeder (4) unterstützt, so dass die für das Stauchender Federeinrichtung (1) erforderliche Gesamtstauchkraftkleiner ist als die fürdas Stauchen der Hauptfeder (4) erforderliche Teilstauchkraft,sowie – zweiteausgelenkte Stellungen, in denen die inverse Federanordnung (1)ein Auseinanderziehen der Hauptfeder (4) unterstützt, sodass die fürdas Auseinanderziehen der Federeinrichtung (1) erforderlicheGesamtzugkraft kleiner ist als die für das Auseinanderziehen derHauptfeder (4) erforderliche Teilzugkraft.Spring device ( 1 ) in a first shift area, which has a main work area ( 18 ) has a flatter force-displacement characteristic than in displacement ranges that are outside the main work area (FIG. 18 ), wherein the spring device ( 1 ) comprises: - a force introduction element ( 2 ) and a force extraction element ( 3 ), which has a main spring ( 4 ) are resiliently coupled together and - an inverse spring arrangement parallel to the main spring ( 4 ) between the force introduction element ( 2 ) and the force extraction element ( 3 ), wherein the inverse spring arrangement has a force-free position, in which the overall spring characteristic of the spring device ( 1 ) solely by the main spring ( 4 ) is determined and - first deflected positions, in which the inverse spring arrangement, a compression of the main spring ( 4 ), so that the compression of the spring device ( 1 ), the total compressive force required is less than that required for compression of the main spring ( 4 ) required partial crushing force, and - second deflected positions, in which the inverse spring arrangement ( 1 ) a pulling apart of the main spring ( 4 ), so that the for the pulling apart of the spring device ( 1 ) is less than that required to pull the main spring apart ( 4 ) required Teilzug force.
    [6]
    Federeinrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei dieinverse Federanordnung ein rampenförmiges Element (26)aufweist, das mit dem Krafteinleitungselement (2) verbundenist und mindestens ein Federglied (28, 29), dasmit dem Kraftausleitungselement (3) gekoppelt ist und dasan dem rampenförmigen Element(26) anliegt und je nach Relativstellung des mindestenseinen Federglieds (28, 29) in Bezug auf das rampenförmige Element(26) eine Druckkraft oder eine Zugkraft zwischen dem Krafteinleitungselement(2) und dem Kraftausleitungselement (3) erzeugt.Spring device ( 1 ) according to claim 5, wherein the inverse spring arrangement comprises a ramp-shaped element ( 26 ), which with the force introduction element ( 2 ) and at least one spring member ( 28 . 29 ), which with the force deriving element ( 3 ) and that on the ramp-shaped element ( 26 ) and depending on the relative position of the at least one spring member ( 28 . 29 ) with respect to the ramp-shaped element ( 26 ) a compressive force or a tensile force between the force introduction element ( 2 ) and the force extraction element ( 3 ) generated.
    [7]
    Federeinrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei dasrampenförmigeElement (24–26)kugelartig ausgebildet ist.Spring device ( 1 ) according to claim 6, wherein the ramp-shaped element ( 24 - 26 ) is formed like a ball.
    [8]
    Federanordnung nach Anspruch 6 oder 7, wobei dasrampenförmigeElement (24–26)zwei zylindrische Abschnitte (24, 25) aufweist,zwischen denen ein kugelartiger Abschnitt (26) vorgesehenist, wobei in der kraftfreien Stellung das mindestens eine Federglied(28, 29) mittig an dem kugelartigen Abschnitt (26)anliegt.Spring arrangement according to claim 6 or 7, wherein the ramp-shaped element ( 24 - 26 ) two cylindrical sections ( 24 . 25 ), between which a spherical portion ( 26 ) is provided, wherein in the force-free position, the at least one spring member ( 28 . 29 ) in the middle of the spherical section ( 26 ) is present.
    [9]
    Federeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis8, wobei das mindestens eine Federglied (28, 29)ein durch eine Feder (30, 31) vorgespannter Druckstift(28, 29) ist, der gegen das rampenförmige Element(24–26)drückt.Spring device ( 1 ) according to one of claims 6 to 8, wherein the at least one spring member ( 28 . 29 ) by a spring ( 30 . 31 ) preloaded push pin ( 28 . 29 ), which is against the ramp-shaped element ( 24 - 26 ) presses.
    [10]
    Federeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis9, wobei das mindestens eine Federglied (28, 29)durch ein Halteelement (37) gehalten ist, das mit dem Kraftausleitungselement(3) verbunden ist.Spring device ( 1 ) according to one of claims 6 to 9, wherein the at least one spring member ( 28 . 29 ) by a retaining element ( 37 ), which is connected to the force deriving element ( 3 ) connected is.
    [11]
    Federeinrichtung (1) nach Anspruch 10,wobei das Halteelement (37) verschieblich mit dem Kraftausleitungselement(3) verbunden ist, wobei zur Verstellung des Abstandeszwischen dem Halteelement (37) und dem Kraftausleitungselement(3) ein Elektromotor (8) vorgesehen ist.Spring device ( 1 ) according to claim 10, wherein the retaining element ( 37 ) slidably with the force deriving element ( 3 ), wherein for adjusting the distance between the holding element ( 37 ) and the force extraction element ( 3 ) an electric motor ( 8th ) is provided.
    [12]
    Federeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis9, wobei das rampenförmigeElement (24–26)verschieblich mit dem Krafteinleitungselement (2) verbundenist.Spring device ( 1 ) according to one of claims 6 to 9, wherein the ramp-shaped element ( 24 - 26 ) displaceable with the force introduction element ( 2 ) connected is.
    [13]
    Federeinrichtung (1) nach Anspruch 12,wobei das rampenförmigeElement (24, 26) durch eine Verschiebehydraulik(32–36)gegenüberdem Krafteinleitungselement (2) verschiebbar ist.Spring device ( 1 ) according to claim 12, wherein the ramp-shaped element ( 24 . 26 ) by a displacement hydraulics ( 32 - 36 ) with respect to the force introduction element ( 2 ) is displaceable.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-09-29| OM8| Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law|
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