DE102024103857A1

DE102024103857A1 - Spring device

Info

Publication number: DE102024103857A1
Application number: DE102024103857.8A
Authority: DE
Inventors: Tobias KELLER; Anna Schwarz
Original assignee: Danto Invention GmbH and Co KG
Current assignee: Danto Invention GmbH and Co KG
Priority date: 2024-02-12
Filing date: 2024-02-12
Publication date: 2025-08-28
Also published as: WO2025172153A1

Abstract

Bei einer Federeinrichtung (1) mit einem verformbaren Federelement (2) ist ein erster Aufnahmebereich (3) des Federelements (2) in einem ersten Aufnahmelager (5) und ein zweiter Aufnahmebereich (4) des Federelements (2) in einem zweiten Aufnahmelager (6) gelagert. Bei einer Verlagerung des ersten Aufnahmelagers (5) längs eines vorgegebenen Verlagerungswegs wird eine der dadurch bewirkten Verformung des Federelements (2) entgegenwirkende Federkraft erzeugt. Mit einem zwischen dem ersten Aufnahmelager (5) und dem zweiten Aufnahmelager (6) angeordneten und außerhalb des Federelements (2) festgelegten Beeinflussungselement (10, 16) wird die Verformung des Federelements (2) und damit die Federkraft beeinflusst, die während der Verlagerung des ersten Aufnahmelagers (5) längs des Verlagerungswegs von dem Federelement (2) erzeugt wird.In a spring device (1) with a deformable spring element (2), a first receiving region (3) of the spring element (2) is mounted in a first receiving bearing (5) and a second receiving region (4) of the spring element (2) is mounted in a second receiving bearing (6). When the first receiving bearing (5) is displaced along a predetermined displacement path, a spring force is generated that counteracts the resulting deformation of the spring element (2). The deformation of the spring element (2) and thus the spring force generated by the spring element (2) during the displacement of the first receiving bearing (5) along the displacement path is influenced by an influencing element (10, 16).

Description

Die Erfindung betrifft eine Federeinrichtung mit einem verformbaren Federelement, bei welchem ein erster Aufnahmebereich des Federelements in einem ersten Aufnahmelager und ein zweiter Aufnahmebereich des Federelements in einem zweiten Aufnahmelager gelagert ist, wobei bei einer Verlagerung des ersten Aufnahmelagers längs eines vorgegebenen Verlagerungswegs eine der dadurch bewirkten Verformung des Federelements entgegenwirkende Federkraft erzeugt wird.The invention relates to a spring device with a deformable spring element, in which a first receiving area of the spring element is mounted in a first receiving bearing and a second receiving area of the spring element is mounted in a second receiving bearing, wherein upon a displacement of the first receiving bearing along a predetermined displacement path, a spring force is generated which counteracts the deformation of the spring element caused thereby.

Derartige Federeinrichtungen mit einem verformbaren Federelements sind in zahlreichen unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt und werden in vielen verschiedenen Anwendungsbereichen eingesetzt. Das verformbare Federelement kann dabei aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein, die jeweils unterschiedliche Verformungseigenschaften aufweisen. In vielen Fällen eignen sich Federelemente aus Metall, insbesondere aus Federstahl, oder aus einem Faserkunststoffverbundmaterial. Durch die Auswahl eines geeigneten Materials sowie durch die Vorgabe der Formgebung des Federelements sowie dessen Lagerung in der Federeinrichtung können die für den jeweiligen Verwendungszweck relevanten Eigenschaften einer Federeinrichtung in weiten Bereichen vorgegeben werden. Aus der Praxis ist es deshalb bekannt und üblich, eine Federeinrichtung an den jeweiligen vorgesehenen Verwendungszweck anzupassen und hinsichtlich der Federeigenschaften wie beispielsweise der Federkennlinie angepasst vorzugeben, welche den Zusammenhang zwischen einer erzwungenen Verformung des Federelements und der dafür erforderlichen Krafteinwirkung beschreibt.Such spring devices with a deformable spring element are known in numerous different designs and are used in many different applications. The deformable spring element can be made of different materials, each of which has different deformation properties. In many cases, spring elements made of metal, in particular spring steel, or of a fiber-reinforced plastic composite material are suitable. By selecting a suitable material and by specifying the shape of the spring element and its mounting in the spring device, the properties of a spring device relevant to the respective intended use can be specified within a wide range. In practice, it is therefore known and common practice to adapt a spring device to the respective intended use and to specify adapted spring properties, such as the spring characteristic curve, which describes the relationship between a forced deformation of the spring element and the force required for this.

Im Hinblick auf völlig unterschiedliche Verwendungszwecke sind verschiedene Federarten wie beispielsweise Biegefedern, Torsionsfedern oder Tellerfedern entwickelt worden und mittlerweile in zahlreichen unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Während bei vielen Federeinrichtungen die Federkennlinie innerhalb des für die betreffende Anwendung relevanten Verformungsbereichs einen linearen Verlauf aufweist, sind auch Federeinrichtungen mit einer nichtlinearen Federkennlinie bekannt, die beispielsweise einen progressiven oder degressiven Verlauf aufweisen kann. Zudem ist es aus der Praxis bekannt, dass ein verformbares Federelement vorgespannt in der Federeinrichtung gelagert sein kann, sodass bereits zu Beginn eines vorgegebenen Verlagerungswegs eines ersten Aufnahmelagers relativ zu einem zweiten Aufnahmelager eine durch die Vorspannung vorgebbare Federkraft einer weiteren Verlagerung entlang des Verlagerungswegs entgegenwirkt.With a view to completely different applications, various types of springs such as spiral springs, torsion springs or disc springs have been developed and are now known in numerous different designs. While in many spring devices the spring characteristic curve has a linear progression within the deformation range relevant to the application in question, spring devices with a non-linear spring characteristic curve are also known, which can, for example, have a progressive or degressive progression. Furthermore, it is known from practice that a deformable spring element can be preloaded and mounted in the spring device, so that already at the beginning of a predetermined displacement path of a first receiving bearing relative to a second receiving bearing, a spring force predetermined by the preload counteracts further displacement along the displacement path.

Wenn sich die Anforderungen an eine Federeinrichtung ändern und andere Federeigenschaften gewünscht oder benötigt werden, wird üblicherweise eine entsprechend modifizierte andere Federeinrichtung verwendet. Es ist auch bekannt, dass beispielsweise durch eine Veränderung der Lagerung des verformbaren Federelements die Federeigenschaften der Federeinrichtung verändert und angepasst werden können, ohne dass das Federelement oder die gesamte Federeinrichtung ausgetauscht werden müssen.If the requirements for a spring device change and different spring properties are desired or required, a modified spring device is usually used. It is also known that, for example, by changing the mounting of the deformable spring element, the spring properties of the spring device can be changed and adapted without having to replace the spring element or the entire spring device.

So wird beispielsweise in DE 42 10 598 A1 eine Knickfeder mit einem Knickstab beschrieben, der zwischen zwei Lagereinrichtungen gelagert ist. Wenn auf den Knickstab in seiner Längsrichtung eine Druckkraft ausgeübt wird, steigt die der Druckkraft entgegenwirkende Federkraft bei einer lediglich geringen Verformung in Längsrichtung zunächst stark an, bis der Knickstab nach einem Überschreiten der auf den Knickstab ausgeübten Knickkraft einknickt und seitlich ausbricht. Anschließend bleibt die einer weiteren Verformung entgegenwirkende Federkraft bis zu einem Bruch des Knickstab nahezu konstant. Die Größe der Knickkraft, bei deren Überschreiten der Knickstab einknickt und seitlich ausbricht, kann durch eine Verschiebung eines Lagers entlang der Längsachse des Knickstab verändert und innerhalb eines Bereichs vorgegeben werden.For example, in DE 42 10 598 A1 A buckling spring with a buckling rod is described, which is mounted between two bearing devices. If a compressive force is exerted on the buckling rod in its longitudinal direction, the spring force counteracting the compressive force initially increases sharply with only slight deformation in the longitudinal direction, until the buckling rod buckles and breaks laterally after the buckling force exerted on the buckling rod is exceeded. Subsequently, the spring force counteracting further deformation remains almost constant until the buckling rod breaks. The magnitude of the buckling force, at which the buckling rod buckles and breaks laterally, can be changed by moving a bearing along the longitudinal axis of the buckling rod and can be specified within a range.

Es wird als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen, eine Federeinrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen so auszugestalten, dass eine Beeinflussung und Veränderung der Federkraft mit möglichst einfachen konstruktiven Mitteln über einen möglichst großen Bereich ermöglicht wird.It is considered to be an object of the present invention to design a spring device with the features mentioned at the outset in such a way that the spring force can be influenced and changed over the largest possible range using the simplest possible structural means.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mit einem zwischen dem ersten Aufnahmelager und den zweiten Aufnahmelager angeordnet und außerhalb des Federelements festgelegten Beeinflussungselement die Verformung des Federelements und damit die Federkraft beeinflusst wird, die während der Verlagerung des ersten Aufnahmelagers längs des Verlagerungswegs von dem Federelement erzeugt wird. Das Beeinflussungselement kann so ausgestaltet und derart angeordnet sein, dass die angestrebte Beeinflussung und Veränderung der Federkraft möglichst effizient und über einen großen Bereich hinweg ermöglicht werden kann. In Abhängigkeit von der Ausgestaltung und Anordnung des Beeinflussungselements kann beispielsweise für einen sich entlang einer Längsachse des Federelements erstreckenden Abschnitt des Federelements eine Verformung des Federelements in diesem Abschnitt verhindert oder beeinflusst werden. Eine Beeinflussung der Verformung des Federelements findet dabei immer dann statt, wenn sich das Federelements wegen des Beeinflussungselements anders verformt als bei einer durch eine Krafteinwirkung verursachten Verlagerung des ersten Aufnahmelagers und einer dadurch erzwungenen Verformung des Federelements ohne eine Beeinflussung durch das Beeinflussungselement. Als Aufnahmelager wird jede Ausbildung des zugeordneten Aufnahmebereichs des Federelements oder jede den betreffenden Aufnahmebereich des Federelements kraftübertragend aufnehmende Lagereinrichtung angesehen, mit Hilfe derer oder über welche eine von außen auf das Federelement einwirkende Kraft auf den betreffenden Aufnahmebereich des Federelements übertragen werden kann. Als Verlagerung des ersten Aufnahmelagers wird jede Veränderung der Position des ersten Aufnahmelagers relativ zu dem zweiten Aufnahmelager angesehen. Das Beeinflussungselement ist außerhalb des Federelements festgelegt, wenn es nicht ausschließlich mit dem Federelement verbunden und ausschließlich an dem Federelement festgelegt ist.This object is achieved according to the invention in that the deformation of the spring element and thus the spring force generated by the spring element during the displacement of the first receiving bearing along the displacement path is influenced by an influencing element arranged between the first receiving bearing and the second receiving bearing and fixed outside the spring element. The influencing element can be designed and arranged in such a way that the desired influencing and changing of the spring force can be enabled as efficiently as possible and over a large area. Depending on the design and arrangement of the influencing element, for example, for a section of the spring element extending along a longitudinal axis of the spring element, a deformation of the spring element in this section can be prevented or influenced. The deformation of the spring element is always influenced when the spring element is deformed differently due to the influencing element than in the case of a displacement of the first receiving bearing caused by the application of a force and a resulting forced deformation of the spring element without influence from the influencing element. A receiving bearing is any configuration of the associated receiving area of the spring element or any bearing device that receives the relevant receiving area of the spring element in a force-transmitting manner, with the aid of which or via which a force acting on the spring element from the outside can be transmitted to the relevant receiving area of the spring element. Any change in the position of the first receiving bearing relative to the second receiving bearing is considered a displacement of the first receiving bearing. The influencing element is fixed outside the spring element if it is not exclusively connected to the spring element and is fixed exclusively to the spring element.

Durch die Verwendung eines Beeinflussungselements ist es nicht erforderlich, für eine Veränderung und Anpassung der Federeigenschaften die Ausgestaltung oder Anordnung des ersten Aufnahmelagers oder des zweiten Aufnahmelagers zu verändern. Auch der Verlagerungsweg des ersten Aufnahmelagers, der bei einer Krafteinwirkung die Verlagerung des ersten Aufnahmelagers und damit eine dadurch erzwungene Verformung des Federelements vorgibt, kann unverändert beibehalten werden.By using an influencing element, it is not necessary to change the design or arrangement of the first or second support bearing to modify or adjust the spring properties. The displacement path of the first support bearing, which determines the displacement of the first support bearing and thus the resulting forced deformation of the spring element when a force is applied, can also be retained unchanged.

Dabei ist es grundsätzlich möglich, dass durch das Beeinflussungselement die Verformung des Federelements während der Verlagerung des ersten Aufnahmelager über den gesamten Verlagerungsweg hinweg beeinflusst wird. Es ist ebenfalls denkbar, dass das Beeinflussungselement die Verformung des Federelements innerhalb eines Beeinflussungswegabschnitts des Verlagerungswegs beeinflusst, wobei sich der Verlagerungsweg aus einem von dem Beeinflussungselement beeinflussten Beeinflussungswegabschnitt und mindestens einem von dem Beeinflussungselement nicht beeinflussten Verlagerungswegabschnitt zusammensetzt. Auf diese Weise kann beispielsweise vorgegeben werden, dass das Beeinflussungselement die Verformung des Federelements und damit insbesondere die Federkennlinie nur zu Beginn des Verlagerungswegs oder nur gegen Ende eines maximalen Verlagerungswegs beeinflusst. So könnte gegebenenfalls eine erhöhte oder herabgesetzte Federwirkung zu Beginn oder gegen Ende des Verlagerungswegs vorgegeben werden. Es ist ebenfalls denkbar, dass mit dem Beeinflussungselement die Federwirkung nur in einem mittleren Bereich des Verlagerungswegs bzw. nur in einem innerhalb des Verlagerungswegs mittig angeordneten Beeinflussungswegabschnitt beeinflusst wird, während sowohl zu Beginn als auch gegen Ende des Verlagerungswegs jeweils ein nicht beeinflusster Verlagerungswegabschnitt des Verlagerungswegs vorgegeben ist.In principle, it is possible for the influencing element to influence the deformation of the spring element during the displacement of the first receiving bearing over the entire displacement path. It is also conceivable for the influencing element to influence the deformation of the spring element within an influencing path section of the displacement path, wherein the displacement path is composed of an influencing path section influenced by the influencing element and at least one displacement path section not influenced by the influencing element. In this way, for example, it can be specified that the influencing element influences the deformation of the spring element and thus in particular the spring characteristic curve only at the beginning of the displacement path or only towards the end of a maximum displacement path. In this way, an increased or reduced spring effect could be specified at the beginning or towards the end of the displacement path, if necessary. It is also conceivable that the spring effect is influenced by the influencing element only in a central region of the displacement path or only in an influencing path section located centrally within the displacement path, while an uninfluenced displacement path section of the displacement path is specified both at the beginning and towards the end of the displacement path.

Optional kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Beeinflussungselemente in sich nicht überlappenden Beeinflussungswegabschnitten oder aber in sich teilweise oder vollständig überlappenden Beeinflussungswegabschnitten des Verlagerungswegs die Verformung des Federelements während einer Verlagerung des ersten Aufnahmelagers längs des Verlagerungswegs beeinflussen. Auf diese Weise können auch mit einfach ausgestalteten Federelementen sehr komplexe Federkennlinien vorgegeben und bei Bedarf verändert werden.Optionally, it can also be provided that multiple influencing elements influence the deformation of the spring element during a displacement of the first receiving bearing along the displacement path in non-overlapping influencing path sections or in partially or completely overlapping influencing path sections of the displacement path. In this way, very complex spring characteristics can be specified and modified as needed, even with simply designed spring elements.

Einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass das Beeinflussungselement ein Rückhalteelement aufweist, an welchem das Federelement an einem Rückhalteabschnitt des Federelements festgelegt ist und welches lösbar in einem Rückhaltelager einer Rückhaltevorrichtung gelagert ist, sodass das Rückhalteelement bei einer beginnenden Verlagerung des ersten Aufnahmelagers einer unbeeinflussten Verformung des Federelements entgegenwirkt, und dass das Rückhalteelement aus dem Rückhaltelager gelöst und freigegeben wird, sobald bei einer Verlagerung des ersten Aufnahmelagers längs des Verlagerungswegs die dadurch erzeugte Federkraft einer vorgebbaren Auslösekraft entspricht. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass zu Beginn einer Krafteinwirkung eine durch das Rückhalteelement, welches der Verformung entgegen wirkt, eine erhöhte Federwirkung vorgegeben wird, bis das Rückhalteelement aus dem Rückhaltelager gelöst und freigegeben wird. Danach kann vorgesehen sein, dass das freigegebene Rückhalteelement eine weitere Verformung des Federelements nicht mehr beeinflusst oder jedenfalls nicht mehr nennenswert beeinflusst. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Rückhalteelement zwar von dem Rückhaltelager gelöst ist, jedoch entlang eines Rückhalteverlagerungswegs in seiner Bewegung behindert oder beeinflusst wird, sodass das aus dem Rückhaltelager gelöste Rückhalteelement weiterhin eine Beeinflussung auf die Verformung des Federelements ausübt, die sich jedoch von der Beeinflussung während der Festlegung des Rückhalteelements in dem Rückhaltelager unterscheidet.According to a particularly advantageous embodiment of the inventive concept, the influencing element has a retaining element to which the spring element is fixed at a retaining section of the spring element and which is detachably mounted in a retaining bearing of a retaining device, so that the retaining element counteracts an uninfluenced deformation of the spring element upon an incipient displacement of the first receiving bearing, and that the retaining element is detached from the retaining bearing and released as soon as the spring force generated during a displacement of the first receiving bearing along the displacement path corresponds to a predeterminable release force. In this way, it can be achieved that at the beginning of a force application, an increased spring effect is predetermined by the retaining element, which counteracts the deformation, until the retaining element is detached from the retaining bearing and released. Thereafter, it can be provided that the released retaining element no longer influences further deformation of the spring element, or at least no longer significantly influences it. It can also be provided that the retaining element is released from the retaining bearing, but is hindered or influenced in its movement along a retaining displacement path, so that the retaining element released from the retaining bearing continues to exert an influence on the deformation of the spring element, which, however, differs from the influence during the fixing of the retaining element in the retaining bearing.

Es kann auch vorgesehen sein, dass das Rückhalteelement dauerhaft in dem Rückhaltelager der Rückhaltevorrichtung festgelegt ist und an einem Rückhalteabschnitt des Federelements lösbar mit dem Federelement verbunden ist. Das Rückhalteelement kann beispielsweise ein geschlitzter Ring sein, welcher in dem Rückhaltelager festgelegt ist und das Federelement umgreift, wobei das Federelement bei einer Verformung des Federelements den geschlitzten Ring verformen und mit dem Rückhalteabschnitt durch den Schlitz aus dem geschlitzten Ring austreten kann. Es sind auch andere konstruktive Umsetzungen denkbar, bei denen das Rückhalteelement dauerhaft in dem Rückhaltelager festgelegt ist und bei einer ausreichend großen Verformung oder Verformungskraft des Federelements das Federelement freigibt und dessen weitere Verformung nicht mehr beeinflusst.It can also be provided that the retaining element is permanently fixed in the retaining bearing of the retaining device and is detachably connected to the spring element at a retaining section of the spring element. The retaining element can, for example, be a slotted ring which is fixed in the retaining bearing and surrounds the spring element, wherein the spring element When the spring element is deformed, the retaining element can deform the slotted ring and exit the slotted ring with the retaining section through the slot. Other design implementations are also conceivable, in which the retaining element is permanently fixed in the retaining bearing and, upon sufficiently large deformation or deformation force of the spring element, releases the spring element and no longer influences its further deformation.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist optional vorgesehen, dass die Rückhaltevorrichtung einen Kraftsensor zur Ermittlung der Federkraft aufweist, die während einer Verlagerung des ersten Aufnahmelagers innerhalb des Beeinflussungswegabschnitts von dem Federelement über das Rückhalteelement auf das Rückhaltelager der Rückhaltevorrichtung ausgeübt wird, und dass das Rückhalteelement aus dem Rückhaltelager gelöst und freigegeben wird, sobald bei einer Verlagerung des ersten Aufnahmelagers längs des Verlagerungswegs die von dem Kraftsensor ermittelte Federkraft einer vorgebbaren Auslösekraft entspricht. Auf diese Weise kann eine Länge des Beeinflussungswegabschnitts bei der Verlagerung des ersten Aufnahmelagers individuell vorgegeben werden. Mit dem Kraftsensor kann alternativ auch eine von dem Federelement auf das erste Aufnahmelager oder auf das zweite Aufnahmelager ausgeübte Federkraft erfasst und in Abhängigkeit davon das Rückhalteelement aus dem Rückhaltelager gelöst und freigegeben werden. Auf diese Weise kann eine Federkennlinie des Federelements in weiten Bereichen sehr vielfältig beeinflusst und sehr präzise verändert werden.According to an advantageous embodiment of the inventive concept, it is optionally provided that the retaining device has a force sensor for determining the spring force exerted by the spring element via the retaining element on the retaining bearing of the retaining device during a displacement of the first receiving bearing within the influence path section, and that the retaining element is released from the retaining bearing as soon as the spring force determined by the force sensor corresponds to a predeterminable release force during a displacement of the first receiving bearing along the displacement path. In this way, a length of the influence path section during the displacement of the first receiving bearing can be individually specified. Alternatively, the force sensor can also be used to detect a spring force exerted by the spring element on the first receiving bearing or on the second receiving bearing, and the retaining element can be released and released from the retaining bearing depending on this force. In this way, a spring characteristic curve of the spring element can be influenced in a wide variety of ways and changed very precisely over a wide range.

Bei Verwendung eines lösbar in dem Rückhaltelager festgelegten Rückhalteelements kann optional auch vorgesehen sein, dass die Auslösekraft veränderbar vorgebbar ist. Das Rückhalteelement kann beispielsweise mechanisch in dem Rückhaltelager zurückgehalten und freigegeben werden. So kann das Rückhalteelement beispielsweise durch eine flexible Rückhaltezunge in dem Rückhaltelager zurückgehalten werden, die bei einer ausreichend großen Auslösekraft verformt wird und das Rückhalteelement freigibt, sodass das Rückhalteelement aus dem Rückhaltelager heraus verlagert werden kann. Durch eine Veränderung der Position oder der Ausrichtung der Rückhaltezunge kann die für eine Herauslösung des Rückhalteelements aus dem Rückhaltelager benötigte Auslösekraft verändert und vorgegeben werden. Das Rückhalteelement kann auch durch eine Rückhaltefedereinrichtung in dem Rückhaltelager zurückgehalten werden und die Rückhaltefederkraft der Rückhaltefedereinrichtung verändert und innerhalb eines Bereichs vorgegeben werden. Es ist ebenfalls denkbar, dass bei der Verwendung eines Kraftsensors der für eine Freigabe des Rückhalteelements aus dem Rückhaltelager vorgebbare Schwellenwert für die Auslösekraft mit einer Steuereinrichtung vorgegeben und bei Bedarf angepasst wird.When using a retaining element that is releasably secured in the retaining bearing, it can optionally also be provided that the release force can be variably specified. The retaining element can, for example, be mechanically retained and released in the retaining bearing. For example, the retaining element can be retained in the retaining bearing by a flexible retaining tongue that is deformed when a sufficiently large release force is applied and releases the retaining element so that the retaining element can be moved out of the retaining bearing. By changing the position or orientation of the retaining tongue, the release force required to release the retaining element from the retaining bearing can be changed and specified. The retaining element can also be retained in the retaining bearing by a retaining spring device, and the retaining spring force of the retaining spring device can be changed and specified within a range. It is also conceivable that when using a force sensor, the threshold value for the triggering force that can be specified for releasing the retaining element from the retaining bearing is specified with a control device and adjusted if necessary.

Einer ebenfalls sehr vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge kann vorgesehen sein, dass das Beeinflussungselement ein Anschlagelement aufweist, welches bei einer beginnenden Verlagerung des ersten Aufnahmelagers einen Abstand zu dem Federelement aufweist, sodass erst nach einer von dem Anschlagelement unbeeinflussten Verformung des Federelements während einer Verlagerung des ersten Aufnahmelagers über einen nicht beeinflussten Verformungswegabschnitt hinweg ein Anschlagabschnitt des Federelements an dem Anschlagelement zur Anlage kommt, sodass das Anschlagelement während einer weiteren Verlagerung des ersten Aufnahmelagers über einen von dem Anschlagelement beeinflussten Beeinflussungswegabschnitt einer weiteren unbeeinflussten Verformung entgegenwirkt. Das Anschlagelement kann beispielsweise eine Anschlagfläche aufweisen, die in einem Abstand zu dem unverformten Federelement unbeweglich angeordnet ist. Zu Beginn einer Verformung des Federelements weist das Anschlagelement noch einen Abstand von dem Federelement auf, sodass zunächst eine von dem Anschlagelement unbeeinflusste Verformung des Federelements stattfindet. Sobald durch eine Krafteinwirkung auf das Federelement das erste Aufnahmelager entlang des Verlagerungswegs ausreichend weit verlagert wird und das Federelement sich so stark verformt, dass der Anschlagabschnitt des Federelements an der Anschlagfläche des Anschlagelements anliegt, wirkt das Anschlagelement im Bereich des Anschlagabschnitts einer weiteren Verformung des Federelements entgegen und erzwingt zumindest eine von der unbeeinflussten Verformung abweichende Verformung. Auf diese Weise kann die Federwirkung beeinflusst und verändert werden.According to a likewise very advantageous embodiment of the inventive concept, it can be provided that the influencing element has a stop element which, when the first receiving bearing begins to be displaced, is at a distance from the spring element, so that only after a deformation of the spring element, unaffected by the stop element, during a displacement of the first receiving bearing over an unaffected deformation path section, does a stop section of the spring element come into contact with the stop element, so that the stop element counteracts a further unaffected deformation during a further displacement of the first receiving bearing over an influencing path section influenced by the stop element. The stop element can, for example, have a stop surface which is immovably arranged at a distance from the undeformed spring element. At the beginning of a deformation of the spring element, the stop element is still at a distance from the spring element, so that initially a deformation of the spring element takes place which is unaffected by the stop element. As soon as a force acting on the spring element causes the first support bearing to be displaced sufficiently along the displacement path and the spring element deforms to such an extent that the stop section of the spring element rests against the stop surface of the stop element, the stop element counteracts further deformation of the spring element in the area of the stop section and forces at least a deformation that differs from the unaffected deformation. In this way, the spring effect can be influenced and modified.

Üblicherweise kann durch ein Anschlagelement die Federwirkung erhöht werden, indem durch die Anlage des Anschlagabschnitts an das Anschlagelement eine effektive Federlänge des Federelements verringert wird, indem durch die Anlage des Anschlagabschnitts an das Anschlagelement die Verformbarkeit des Federelements auf zwei dem Anschlagabschnitt gegenüberliegend angeordnete und weiterhin frei verformbare Abschnitte des Federelements aufgeteilt wird, deren Länge jeweils geringer ist als die Länge des Federelements zwischen dem ersten und dem zweiten Aufnahmelager.Typically, the spring effect can be increased by a stop element in that the effective spring length of the spring element is reduced by the stop section being in contact with the stop element, in that the deformability of the spring element is divided between two sections of the spring element arranged opposite the stop section and still freely deformable, the length of which is each less than the length of the spring element between the first and the second receiving bearing.

Es kann zudem optional vorgesehen sein, dass ein Abstand des Anschlagelements zu dem Anlageabschnitt des Federelements bei einer beginnenden Verlagerung des ersten Aufnahmelagers veränderbar ist. Dadurch kann in einfacher Weise der Anteil des von dem Anschlagelement nicht beeinflussten Verlagerungswegabschnitt zu Beginn einer Verformung des Federelements und des von dem Anschlagelement beeinflussten Beeinflussungswegabschnitt entlang des Verlagerungswegs verändert und individuell vorgegeben werden.It can also optionally be provided that a distance of the stop element to the contact section of the spring element at the beginning of a displacement of the first receiving layer gers is variable. This allows the proportion of the displacement path section not influenced by the stop element at the beginning of a deformation of the spring element and the influence path section influenced by the stop element along the displacement path to be easily changed and individually specified.

Es ist ebenfalls möglich, dass ein Abstand des Anschlagelements zu dem ersten Aufnahmelager bei einer beginnenden Verlagerung des ersten Aufnahmelagers veränderbar ist. Durch die Vorgabe der Position des Anschlagabschnitts entlang des Verlaufs des Federelements kann die Auswirkung des Anschlagelements auf die Verformung und damit auch auf die Federwirkung und die Federkennlinie des Federelements beeinflusst und angepasst werden.It is also possible for the distance between the stop element and the first receiving bearing to be adjustable when the first receiving bearing begins to shift. By specifying the position of the stop section along the path of the spring element, the effect of the stop element on the deformation and thus also on the spring action and spring characteristic of the spring element can be influenced and adjusted.

Sowohl die Rückhaltevorrichtung als auch das Anschlagelement bilden jeweils ein Beeinflussungselement. Sowohl die Rückhaltevorrichtung als auch das Anschlagelement können unabhängig voneinander jeweils einzeln oder in Kombination miteinander bei einer Federeinrichtung vorgesehen sein. Es ist ebenfalls möglich, mehrere Rückhaltevorrichtungen oder mehrere Anschlagelemente vorzusehen. Mit einer erfindungsgemäßen Verwendung, Ausgestaltung und Anordnung eines Beeinflussungselements oder gegebenenfalls mehrerer gleichartiger oder unterschiedlicher Beeinflussungselemente können die Federeigenschaften von nahezu jedem unterschiedlich ausgebildeten Federelement in vorteilhafter Weise beeinflusst und so vorgegeben werden, dass die jeweils vorgesehenen Anforderungen an die Federeinrichtung bestmöglich erfüllt werden. In vielen Fällen eignen sich beispielsweise blattfederartig ausgestaltete Federelemente, spiralförmige oder schraubenförmige Federelemente oder S-förmig oder mäanderförmig ausgestaltete Federelemente für den jeweiligen Verwendungszweck.Both the retaining device and the stop element each form an influencing element. Both the retaining device and the stop element can be provided independently of one another, individually or in combination with one another in a spring device. It is also possible to provide multiple retaining devices or multiple stop elements. With the inventive use, design, and arrangement of an influencing element or, if appropriate, multiple similar or different influencing elements, the spring properties of almost any differently designed spring element can be advantageously influenced and specified in such a way that the respective requirements for the spring device are met as best as possible. In many cases, for example, leaf spring-like spring elements, spiral or helical spring elements, or S-shaped or meander-shaped spring elements are suitable for the respective intended use.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass das Federelement zwischen dem ersten Aufnahmebereich und dem zweiten Aufnahmebereich stabförmig ausgebildet ist, dass das erste Aufnahmelager und das zweite Aufnahmelager den ersten bzw. zweiten Aufnahmebereich schwenkbar gelagert aufnehmen, und dass der Verlagerungsweg des ersten Aufnahmelagers zu dem zweiten Aufnahmelager hin gerichtet verläuft, sodass das Federelement bei einem Überschreiten einer auf das Federelement ausgeübten Knickkraft während der Verlagerung des ersten Aufnahmelagers einknickt und einer weiteren Verlagerung des ersten Aufnahmelagers und einer dadurch erzwungenen weiteren Verformung des eingeknickten Federelements eine deutlich geringere Federkraft als die Knickkraft entgegenwirkt. Ein derart ausgestaltetes und gelagertes Federelement wird üblicherweise als Druckstabfederelement bezeichnet und weist ohne die Kombination mit einem Beeinflussungselement eine Federkennlinie auf, die zunächst bei einer vergleichsweise sehr geringen Stauchung des Federelements stark ansteigt, bis eine in entgegengesetzter Richtung auf die beiden Aufnahmelager einwirkende Kraft die durch die Formgebung und das Material des stabförmigen Federelements vorgegebene Knickkraft übersteigt. Sobald die Knickkraft überschritten ist, knickt das stabförmige Federelement ein und beult sich zwischen den beiden Aufnahmelagern seitlich aus. Bei einer weiteren Verlagerung der beiden Aufnahmelager aufeinander zu verbiegt sich das stabförmige Federelement kontinuierlich weiter, wobei einer weiteren Verbiegung lediglich eine wesentlich geringer als die Knickkraft wirkende Federkraft entgegenwirkt. Bei einer geeigneten Ausgestaltung und Materialwahl des Federelements kann das stabförmige Federelement entgegen einer im Wesentlichen gleichbleibenden Federkraft immer weiter verbogen werden, bis ein Abstand zwischen den beiden Aufnahmelagern immer geringer wird und die beiden Aufnahmelager in Kontakt miteinander kommen.According to a particularly advantageous embodiment of the inventive concept, it is provided that the spring element between the first receiving area and the second receiving area is rod-shaped, that the first receiving bearing and the second receiving bearing receive the first and second receiving areas in a pivotable manner, and that the displacement path of the first receiving bearing is directed towards the second receiving bearing, so that the spring element buckles when a buckling force exerted on the spring element is exceeded during the displacement of the first receiving bearing and a further displacement of the first receiving bearing and a resulting further deformation of the buckled spring element is counteracted by a spring force significantly lower than the buckling force. A spring element designed and mounted in this way is usually referred to as a compression rod spring element and, without the combination of an influencing element, has a spring characteristic curve that initially increases sharply with a comparatively very slight compression of the spring element until a force acting in the opposite direction on the two receiving bearings exceeds the buckling force predetermined by the shape and material of the rod-shaped spring element. As soon as the buckling force is exceeded, the rod-shaped spring element buckles and bulges laterally between the two receiving bearings. If the two receiving bearings are further shifted towards each other, the rod-shaped spring element continues to bend, with further bending only being counteracted by a spring force acting significantly less than the buckling force. With a suitable design and choice of material for the spring element, the rod-shaped spring element can be bent further and further against an essentially constant spring force until the distance between the two receiving bearings becomes increasingly smaller and the two receiving bearings come into contact with each other.

Mit einem derart ausgebildeten stabförmigen Federelement kann zu Beginn einer Krafteinwirkung auf das Federelement einer Verlagerung des ersten Aufnahmelagers bis zu einer sehr hohen Knickkraft entgegengewirkt und eine Verlagerung weitgehend verhindert werden, bis nach einem Überschreiten der Knickkraft das stabförmige Federelement seitlich ausknickt, sich seitlich ausbeult und anschließend einer weiteren Verlagerung des ersten Aufnahmelagers eine nahezu konstante und wesentlich geringere Federkraft als die Knickkraft entgegenwirkt. Durch die Verwendung eines Rückhalteelements kann die für ein seitliches Ausknicken erforderliche Knickkraft verändert und nahezu nach Belieben erhöht werden. Durch die Verwendung eines Anschlagelements kann gegen Ende des Verformungswegs des ersten Aufnahmelagers des Federelements die Federwirkung beeinflusst und erhöht werden. Auf diese Weise können nahezu alle Abschnitte des Verformungswegs und damit alle Bereiche der Federkennlinie durch die Ausgestaltung und Anordnung eines Rückhalteelements und eines Anschlagelements beeinflusst und in einer für die jeweiligen Anforderungen vorteilhaften Weise vorgegeben werden.With a rod-shaped spring element designed in this way, displacement of the first receiving bearing can be counteracted up to a very high buckling force at the beginning of a force acting on the spring element, and displacement can be largely prevented until the buckling force is exceeded, when the rod-shaped spring element buckles laterally, bulges laterally, and then counteracts further displacement of the first receiving bearing with a nearly constant and significantly lower spring force than the buckling force. By using a retaining element, the buckling force required for lateral buckling can be varied and increased almost as desired. By using a stop element, the spring effect can be influenced and increased towards the end of the deformation path of the first receiving bearing of the spring element. In this way, almost all sections of the deformation path and thus all areas of the spring characteristic curve can be influenced by the design and arrangement of a retaining element and a stop element and specified in a manner advantageous for the respective requirements.

Um insbesondere bei der Verwendung eines stabförmigen Federelements, welches nach dem Überschreiten einer Knickkraft seitlich einknickt und sich seitlich ausbeult, eine seitliche Verformungsrichtung vorgeben zu können kann optional vorgesehen sein, dass die Federeinrichtung eine Verformungsrichtungsvorgabeeinrichtung aufweist, mit welcher ein nicht alle Richtungen umfassender Richtungsbereich oder eine Richtung vorgebbar ist, in welche sich der Rückhalteabschnitt und/oder der Anlageabschnitt des Federelements während einer Verlagerung des ersten Aufnahmelagers längs des Verlagerungswegs verlagert. Die Verformungsrichtungsvorgabeeinrichtung kann eine Zwangsführungseinrichtung aufweisen, mit welcher eine Verformung des Federelements während der gesamten Verlagerung des ersten Anschlagelements entlang des Verlagerungswegs zwangsgeführt und dadurch vorgegeben wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Verformungsrichtungsvorgabeeinrichtung lediglich zu Beginn einer durch die Verlagerung des ersten Anschlagelements bewirkten Verformung des Federelements auf das Federelement einwirkt und eine Verformungsrichtung des Federelements nur zu Beginn einer Verformung des Federelements vorgibt. Die kann beispielsweise durch eine ebene oder gekrümmt verlaufende Anlagefläche der Verformungsrichtungsvorgabeeinrichtung bewirkt werden, die so angeordnet und ausgerichtet ist, dass das Federelement in einer Ruheposition, in welcher keine Kraft auf das Federelement einwirkt oder in welcher das erste Aufnahmelager sich in einer Ausgangsposition befindet, an der Anlagefläche der Verformungsrichtungsvorgabeeinrichtung anliegt und bei einer beginnenden Verformung infolge einer zunehmenden Krafteinwirkung auf das Federelement die Richtung der Verformung auf eine Bereich oder auf eine einzige Richtung der Verformung begrenzt.In order to be able to specify a lateral deformation direction, particularly when using a rod-shaped spring element which bends laterally after exceeding a buckling force and bulges laterally, it can optionally be provided that the spring device has a deformation direction specification device with which a directional range that does not encompass all directions or a direction can be specified, in which the retaining section and/or the contact section of the spring element is displaced during a displacement of the first receiving bearing along the displacement path. The deformation direction specification device can have a positive guide device with which a deformation of the spring element is positively guided and thereby specified during the entire displacement of the first stop element along the displacement path. It can also be provided that the deformation direction specification device acts on the spring element only at the beginning of a deformation of the spring element caused by the displacement of the first stop element and specifies a deformation direction of the spring element only at the beginning of a deformation of the spring element. This can be achieved, for example, by a flat or curved contact surface of the deformation direction setting device, which is arranged and aligned in such a way that the spring element rests against the contact surface of the deformation direction setting device in a rest position in which no force acts on the spring element or in which the first receiving bearing is in an initial position and, when deformation begins as a result of an increasing force acting on the spring element, limits the direction of the deformation to an area or to a single direction of deformation.

Einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge kann vorgesehen sein, dass das Federelement aus einem Faserkunststoffverbundmaterial hergestellt ist. Ein Federelement aus einem geeigneten Faserkunststoffverbundmaterial weist im Vergleich mit einem Federelement aus Metall bei vergleichbaren Federeigenschaften ein wesentlich geringeres Eigengewicht auf und ist üblicherweise unempfindlicher gegenüber Umwelteinflüssen, insbesondere gegenüber Feuchtigkeit.According to a particularly advantageous embodiment of the inventive concept, the spring element can be made of a fiber-reinforced plastic composite material. A spring element made of a suitable fiber-reinforced plastic composite material has a significantly lower weight than a metal spring element while offering comparable spring properties and is typically less sensitive to environmental influences, particularly moisture.

Insbesondere bei der Kombination eines stabförmigen Federelements mit einem Rückhalteelement, welches lösbar in einem Rückhaltelager festgelegt ist, kann optional vorgesehen sein, dass die Rückhaltevorrichtung eine Rückhaltefedereinrichtung aufweist, die einer Freigabe des Rückhalteelements aus dem Rückhaltelager entgegenwirkt, solange die Federkraft nicht die durch die Rückhaltefedereinrichtung vorgegebene Auslösekraft übersteigt. Auf diese Weise kann durch ausschließlich mechanische Komponenten und ohne eine Energie verbrauchende Steuereinrichtung die Federkennlinie des Federelements zu Beginn einer durch eine einwirkende Kraft verursachten Verformung in weiten Bereichen beeinflusst und individuell angepasst werden. Die Rückhaltefedereinrichtung kann eine manuell oder automatisiert betätigbare Verstelleinrichtung aufweisen, mit welcher die von der Rückhaltefedereinrichtung auf das Rückhalteelement in dem Rückhaltelager ausgeübte und das Rückhalteelement zurückhaltende Rückhaltekraft verändert und an die jeweiligen Vorgaben angepasst werden kann.Particularly when combining a rod-shaped spring element with a retaining element that is releasably secured in a retaining bearing, it can optionally be provided that the retaining device has a retaining spring device that counteracts the release of the retaining element from the retaining bearing as long as the spring force does not exceed the trigger force specified by the retaining spring device. In this way, the spring characteristic of the spring element at the onset of a deformation caused by an applied force can be influenced and individually adjusted over a wide range using exclusively mechanical components and without an energy-consuming control device. The retaining spring device can have a manually or automatically operable adjustment device with which the retaining force exerted by the retaining spring device on the retaining element in the retaining bearing and holding the retaining element back can be changed and adapted to the respective specifications.

Es kann ebenfalls zweckmäßig und deshalb optional vorgesehen sein, dass die Rückhaltevorrichtung eine betätigbare Rückhaltesperreinrichtung aufweist, die unbetätigt eine Freigabe des Rückhalteelements aus dem Rückhaltelager verhindert und erst bei einer Betätigung der Rückhaltesperreinrichtung das Rückhalteelement aus dem Rückhaltelager freigibt. Die Rückhaltesperreinrichtung kann dabei manuell oder automatisiert betätigbar sein. Die Rückhaltesperreinrichtung kann beispielsweise einen Sperrrigel aufweisen, welcher in einer Sperrposition eine Verlagerung des Rückhalteelements aus dem Rückhaltelager verhindert, und der bei einer Betätigung so in eine Freigabeposition verlagert werden kann, dass er das Rückhalteelement freigibt und sich das Rückhalteelement ungehindert aus dem Rückhaltelager lösen und verlagern kann.It may also be expedient, and therefore optional, for the restraint device to have an actuatable restraint locking device which, when not actuated, prevents the restraint element from being released from the restraint bearing and only releases the restraint element from the restraint bearing when the restraint locking device is actuated. The restraint locking device can be actuated manually or automatically. The restraint locking device can, for example, have a locking bar which, in a locked position, prevents displacement of the restraint element from the restraint bearing and which, when actuated, can be moved into a release position such that it releases the restraint element and the restraint element can be released and displaced from the restraint bearing without hindrance.

Unabhängig von der jeweiligen Ausgestaltung der Beeinflussungselemente als Rückhaltevorrichtung oder als Anschlagelement weisen die Beeinflussungselemente selbst bei der Beeinflussung des Federelements keine nennenswerten Federeigenschaften auf. Die außerhalb des Federelements festgelegten Beeinflussungselemente können veränderbar ausgestaltet sein und vor oder nach einer bestimmungsgemäßen Nutzung der Federeinrichtung verändert werden, um für eine nachfolgende Nutzung der Federeinrichtung die angestrebten Eigenschaften der Federeinrichtung vorzugeben. So kann beispielsweise eine Federeinrichtung einer Bearbeitungsmaschine, bei welcher die Federeinrichtung auf unterschiedliche Bearbeitungsobjekte einwirken soll, die Federeigenschaften der Federeinrichtung mit Hilfe von veränderbaren Beeinflussungselementen wie beispielsweise ein verschiebbares Anschlagelement zwischen zwei Bearbeitungsvorgängen verändert werden und an das jeweils nächste Bearbeitungsobjekt angepasst werden.Regardless of the respective design of the influencing elements as a retaining device or as a stop element, the influencing elements themselves do not exhibit any significant spring properties when influencing the spring element. The influencing elements located outside the spring element can be designed to be variable and can be changed before or after the spring device has been used as intended in order to specify the desired properties of the spring device for subsequent use of the spring device. For example, in a spring device of a processing machine in which the spring device is intended to act on different processing objects, the spring properties of the spring device can be changed between two processing operations using variable influencing elements, such as a movable stop element, and adapted to the next processing object.

Es ist ebenfalls denkbar, dass die Beeinflussungselemente während einer Nutzung der Federeinrichtung oder in Abhängigkeit von einer festgestellten Beanspruchung der Federeinrichtung verändert und die Eigenschaften der Federeinrichtung entsprechend verändert und angepasst werden können.It is also conceivable that the influencing elements can be changed during use of the spring device or depending on a determined load on the spring device and that the properties of the spring device can be changed and adapted accordingly.

Nachfolgend werden einige exemplarische Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Federeinrichtung in einem unbelasteten Zustand mit einem als Druckstabfeder ausgestalteten Federelement, welches zwischen einem ersten Aufnahmelager und einem zweiten Aufnahmelager gelagert ist, wobei eine Rückhaltevorrichtung mit einem Rückhalteelement und ein Anschlagelement jeweils außerhalb des Federelements gelagert sind und eine beginnende Verformung des Federelements durch das in einem Rückhaltelager der Rückhaltevorrichtung festgelegte Rückhalteelement beeinflusst wird,
2 eine schematische Darstellung der in 1 gezeigten Federeinrichtung, wobei das erste Aufnahmelager in Richtung des zweiten Aufnahmelagers verlagert ist und durch eine dadurch erzwungene Verformung des Federelements eine Auslösekraft überschritten ist und das Rückhalteelement aus dem Rückhaltelager herausgelöst und freigegeben ist,
3 eine schematische Darstellung der in den 1 und 2 gezeigten Federeinrichtung bei einer weiteren Verlagerung des ersten Aufnahmelagers in Richtung des zweiten Aufnahmelagers, wobei ein Anschlagabschnitt des Federelements an dem Anschlagelement anliegt und dadurch eine weitere Verformung des Federelements beeinflusst wird,
4 eine schematische Darstellung der in den 1 bis 3 gezeigten Federeinrichtung bei einer weiteren Verlagerung des ersten Aufnahmelagers in Richtung des zweiten Aufnahmelagers, wobei der Anschlagabschnitt des Federelements an dem Anschlagelement anliegt und dadurch eine weitere Verformung des Federelements zunehmend beeinflusst wird,
5 eine schematische Darstellung einer Federkennlinie für die in den 1 bis 4 gezeigte Federeinrichtung,
6 bis 9 jeweils eine schematische Darstellung einer Federeinrichtung mit einem als Biegefederelement ausgebildeten Federelement und mit einer abweichend ausgebildeten und angeordneten Rückhaltevorrichtung zu mit den 1 bis 4 vergleichbaren Verlagerungen des ersten Aufnahmelagers relativ zu dem zweiten Aufnahmelager,
10 eine schematische Darstellung einer Federkennlinie für die in den 6 bis 9 gezeigte Federeinrichtung,
11 eine schematische Darstellung der vielfältigen Möglichkeiten, durch eine Veränderung der Anordnung der Rückhaltevorrichtung und des Anschlagelements relativ zu dem Federelement und den beiden Aufnahmelagern die Federkennlinie zu beeinflussen, und
12 eine schematische Darstellung einer Federkennlinie für eine abweichend, jedoch erfindungsgemäß ausgestaltete Federeinrichtung im Vergleich mit einer herkömmlichen Federeinrichtung, die über einen Verlagerungsweg hinweg eine konstante Federwirkung aufweist.

Below are some exemplary embodiments of the inventive concept explained in more detail, which are shown in the drawings. It shows:

1 a schematic representation of a spring device in an unloaded state with a spring element designed as a compression spring, which is mounted between a first receiving bearing and a second receiving bearing, wherein a retaining device with a retaining element and a stop element are each mounted outside the spring element and an incipient deformation of the spring element is influenced by the retaining element fixed in a retaining bearing of the retaining device,
2 a schematic representation of the 1 shown spring device, wherein the first receiving bearing is displaced in the direction of the second receiving bearing and a resulting forced deformation of the spring element exceeds a triggering force and the retaining element is released from the retaining bearing,
3 a schematic representation of the 1 and 2 shown spring device upon further displacement of the first receiving bearing in the direction of the second receiving bearing, wherein a stop portion of the spring element rests against the stop element and thereby influences further deformation of the spring element,
4 a schematic representation of the 1 to 3 shown spring device upon further displacement of the first receiving bearing in the direction of the second receiving bearing, wherein the stop section of the spring element rests against the stop element and thereby a further deformation of the spring element is increasingly influenced,
5 a schematic representation of a spring characteristic curve for the 1 to 4 spring device shown,
6 to 9 each a schematic representation of a spring device with a spring element designed as a bending spring element and with a differently designed and arranged retaining device to the 1 to 4 comparable relocations of the first reception centre relative to the second reception centre,
10 a schematic representation of a spring characteristic curve for the 6 to 9 spring device shown,
11 a schematic representation of the various possibilities of influencing the spring characteristic curve by changing the arrangement of the retaining device and the stop element relative to the spring element and the two support bearings, and
12 a schematic representation of a spring characteristic curve for a spring device which is designed differently but according to the invention in comparison with a conventional spring device which has a constant spring effect over a displacement path.

Eine in den 1 bis 4 gezeigte Federeinrichtung 1 weist ein stabförmig ausgebildetes Federelement 2 mit einem ersten Aufnahmebereich 3 und mit einem an einem gegenüberliegenden Ende angeordneten zweiten Aufnahmebereich 4 auf. Der erste Aufnahmebereich 3 ist in einem ersten Aufnahmelager 5 verschiebungsfest gelagert. Der zweite Aufnahmebereich 5 ist in einem zweiten Aufnahmelager 6 verschiebungsfest gelagert. Die beiden Aufnahmelager 5, 6 sind jeweils schwenkbar um eine Schwenkachse 7, 8 gelagert. Das erste Aufnahmelager 5 kann längs eines gradlinig auf das zweite Aufnahmelager 6 zulaufenden Verlagerungswegs durch eine externe Krafteinwirkung 9 in Richtung auf das zweite Aufnahmelager 6 verlagert werden. Dadurch wird eine Verlagerung des ersten Aufnahmebereichs 3 in Richtung des zweiten Aufnahmebereichs 4 des Federelements 2 bewirkt und eine entsprechende Verformung des Federelements 2 erzwungen. Der Verformung des elastisch ausgebildeten Federelements 2 wirkt eine von dem Federelement 2 erzeugte Federkraft entgegen und erzeugt eine Federwirkung des Federelements 2.One in the 1 to 4 The spring device 1 shown has a rod-shaped spring element 2 with a first receiving area 3 and a second receiving area 4 arranged at an opposite end. The first receiving area 3 is mounted in a first receiving bearing 5 in a displacement-resistant manner. The second receiving area 5 is mounted in a second receiving bearing 6 in a displacement-resistant manner. The two receiving bearings 5, 6 are each pivotably mounted about a pivot axis 7, 8. The first receiving bearing 5 can be displaced in the direction of the second receiving bearing 6 by an external force 9 along a displacement path converging in a straight line to the second receiving bearing 6. This causes a displacement of the first receiving area 3 in the direction of the second receiving area 4 of the spring element 2 and forces a corresponding deformation of the spring element 2. The deformation of the elastically designed spring element 2 is counteracted by a spring force generated by the spring element 2 and generates a spring effect of the spring element 2.

Die Federeinrichtung 1 weist zwei Beeinflussungselemente auf, mit welchen die Verformung des Federelements 2 und die dadurch erzeugte Federwirkung des Federelements 2 beeinflusst werden kann. Eine Rückhaltevorrichtung 10 ist zwischen dem ersten Aufnahmebereich 3 und dem zweiten Aufnahmebereich 4 des Federelements 2 etwa mittig angeordnet und außerhalb des Federelements 2 festgelegt. Die Rückhaltevorrichtung 10 weist ein Rückhalteelement 11 auf, welches lösbar in einem Rückhaltelager 12 gelagert ist. Das Rückhalteelement 11 umgreift das Federelement 2 in einem Rückhalteabschnitt 13 zwischen den beiden Aufnahmebereichen 3, 4 des Federelements 2. Das Rückhaltelager 12 weist zwei Rückhalteklemmbacken 14 auf, die von einer Rückhaltefedereinrichtung 15 zusammengedrückt werden und das Rückhalteelement 11 in dem Rückhaltelager 12 umgreifen und zurückhalten.The spring device 1 has two influencing elements with which the deformation of the spring element 2 and the resulting spring action of the spring element 2 can be influenced. A retaining device 10 is arranged approximately centrally between the first receiving area 3 and the second receiving area 4 of the spring element 2 and is fixed outside the spring element 2. The retaining device 10 has a retaining element 11 which is releasably mounted in a retaining bearing 12. The retaining element 11 engages around the spring element 2 in a retaining section 13 between the two receiving areas 3, 4 of the spring element 2. The retaining bearing 12 has two retaining clamping jaws 14 which are pressed together by a retaining spring device 15 and engage around and retain the retaining element 11 in the retaining bearing 12.

Die Federeinrichtung 1 weist weiterhin ein Anschlagelement 16 auf, welches in einem Abstand von dem in einer Ruheposition nicht verformten Federelement 2 angeordnet ist und eine dem Federelement 2 zugewandte Anschlagfläche 17 aufweist. Die Rückhaltevorrichtung 1 und das Anschlagelement 16 bilden jeweils ein Beeinflussungselement.The spring device 1 further comprises a stop element 16 which is arranged at a distance from the spring element 2 which is not deformed in a rest position and has a stop surface 17 facing the spring element 2. The retaining device 1 and the stop element 16 each form an influencing element.

In 1 ist ein Zustand der Federeinrichtung 1 zu Beginn einer Verlagerung des ersten Aufnahmelagers 5 dargestellt. Das als Druckstabfeder ausgestaltete Federelement 2 wirkt einer stauchenden Verformung des Federelements 2 mit einer sehr stark ansteigenden Federkraft entgegen. Bei einem nicht durch die Rückhaltevorrichtung 10 beeinflussten Federelement 2 würde das Federelement 2 zwischen den beiden Aufnahmebereichen 3, 4 seitlich ausknicken und sich verbiegen, sobald die über das erste Aufnahmelager 5 auf das Federelement 2 einwirkende Kraft 9 eine Knickkraft F_K übersteigt. Durch die Rückhaltevorrichtung 10 wird zusätzlich einem seitlichen Ausknicken des Federelements 2 entgegengewirkt und ein seitliches Ausknicken des Federelements 2 erst dann ermöglicht, wenn die auf das Federelement 2 einwirkende Kraft 9 eine Auslösekraft F_A übersteigt, die durch die Ausgestaltung der Rückhaltevorrichtung 10 vorgegeben ist. Die Auslösekraft F_A kann über einen weiten Bereich größer als die Knickkraft F_K vorgegeben werden.In 1 1 shows a state of the spring device 1 at the beginning of a displacement of the first receiving bearing 5. The spring element 2, designed as a compression rod spring, counteracts a compressive deformation of the spring element 2 with a very rapidly increasing spring force. If the spring element 2 were not influenced by the retaining device 10, the spring element 2 would buckle and bend laterally between the two receiving areas 3, 4 as soon as the force 9 acting on the spring element 2 via the first receiving bearing 5 exceeds a buckling force F _K. The retaining device 10 additionally counteracts a lateral buckling of the spring element 2 and lateral buckling of the spring element 2 is only possible when the force 9 acting on the spring element 2 exceeds a triggering force _FA , which is predetermined by the design of the retaining device 10. The triggering force _FA can be specified to be greater than the buckling force F _K over a wide range.

In 2 ist exemplarisch der Zustand der Federeinrichtung 1 gezeigt, bei welchem die auf das Federelement 2 einwirkende Kraft 9 eine Auslösekraft FA erzeugt, durch welche das Rückhaltelement 11 der Rückhaltevorrichtung 10 aus dem Rückhaltelager 12 herausgelöst und freigegeben wird. Danach ist das Federelement 2 bei einer weiteren Verformung nicht mehr von der Rückhaltevorrichtung 10 beeinflusst.In 2 The state of the spring device 1 is shown by way of example, in which the force 9 acting on the spring element 2 generates a release force FA, by which the retaining element 11 of the retaining device 10 is released from the retaining bearing 12. After this, the spring element 2 is no longer influenced by the retaining device 10 upon further deformation.

In 3 ist ein Zustand der Federeinrichtung 1 gezeigt, bei welchem ein zwischen den beiden Aufnahmebereichen 3, 4 des Federelements 2 angeordneter Anschlagabschnitt 18 mit der Anschlagfläche 17 des Anschlagelements 16 in Kontakt kommt und an der Anschlagfläche 17 des Anschlagelements 16 anliegt. Dadurch wird einer weiteren Verformung des Federelements 2 entgegengewirkt und eine der weiteren Verformung entgegenwirkende Federkraft erzeugt, welche größer als die Federkraft des nicht durch das Anschlagelement 16 beeinflussten Federelements 2 ist.In 3 A state of the spring device 1 is shown in which a stop section 18 arranged between the two receiving areas 3, 4 of the spring element 2 comes into contact with the stop surface 17 of the stop element 16 and bears against the stop surface 17 of the stop element 16. This counteracts further deformation of the spring element 2 and generates a spring force that counteracts further deformation and is greater than the spring force of the spring element 2 not influenced by the stop element 16.

In 4 ist exemplarisch ein Zustand der Federeinrichtung 1 gezeigt, bei welchem das erste Aufnahmelager 5 durch die externe Krafteinwirkung 9 noch weiter auf das zweite Aufnahmelager 6 zu verlagert ist und dadurch eine noch stärkere Verformung des Federelements 2 erzwungen ist.In 4 By way of example, a state of the spring device 1 is shown in which the first receiving bearing 5 is displaced even further towards the second receiving bearing 6 by the external force 9, thereby forcing an even greater deformation of the spring element 2.

Das seitlich ausgeknickte bzw. ausgebeulte Federelement 2 wirkt wie ein Biegefederelement. Ohne die Beeinflussung durch das Anschlagelement 16 entspricht die von dem Federelement 2 erzeugte Federkraft näherungsweise der Federkraft eines Biegefederelements mit einer Biegefederlänge, welche dem Abstand der beiden Aufnahmebereiche 3, 4 entspricht. Mit der Beeinflussung durch das Anschlagelement 16 entspricht die von dem Federelement erzeugte Federkraft näherungsweise der Federkraft von zwei Biegefederelementen mit einer jeweiligen Biegefederlänge von dem ersten Aufnahmebereich 3 bis zu dem Anschlagabschnitt 18 bzw. von dem Anschlagabschnitt 18 bis zu dem zweiten Aufnahmebereich 4 und ist damit regelmäßig größer als die Federkraft des nicht beeinflussten Biegefederelements.The laterally bent or bulged spring element 2 acts like a flexural spring element. Without the influence of the stop element 16, the spring force generated by the spring element 2 approximately corresponds to the spring force of a flexural spring element with a flexural spring length that corresponds to the distance between the two receiving areas 3, 4. With the influence of the stop element 16, the spring force generated by the spring element approximately corresponds to the spring force of two flexural spring elements with a respective flexural spring length from the first receiving area 3 to the stop section 18 or from the stop section 18 to the second receiving area 4, and is thus generally greater than the spring force of the unaffected flexural spring element.

In 5 ist schematisch ein Verlauf einer Federkennlinie 19 der in den 1 bis 4 dargestellten Federeinrichtung 1 gezeigt. Die Federkennlinie 19 entspricht der Federkraft, die von der Federeinrichtung 1 bei einer Verlagerung s des ersten Aufnahmelagers 5 längs eines vorgegebenen Verlagerungswegs in Richtung des zweiten Aufnahmelagers 6 erzeugt wird. Dabei ist die Federkennlinie 19 als Betrag einer Federkraft F über einer mit einem maximal zulässigen Verlagerungsweg s_m normierten Verlagerung s des ersten Aufnahmelagers 5 längs eines vorgegebenen Verlagerungswegs aufgetragen.In 5 is a schematic diagram of a spring characteristic curve 19 of the 1 to 4 The spring device 1 shown is shown. The spring characteristic curve 19 corresponds to the spring force generated by the spring device 1 during a displacement s of the first receiving bearing 5 along a predetermined displacement path in the direction of the second receiving bearing 6. The spring characteristic curve 19 is plotted as the magnitude of a spring force F over a displacement s of the first receiving bearing 5 along a predetermined displacement path, normalized with a maximum permissible displacement path s _m .

Zu Beginn einer Krafteinwirkung 9 auf das Federelement 2 steigt die dadurch erzeugte Federkraft 19 stark an. Während ein nicht durch die Rückhaltevorrichtung 10 beeinflusstes Federelement 2 beispielsweise seitlich ausknicken und sich verbiegen würde, wenn die externe Kraft 9 eine Knickkraft F_K von beispielsweise 20.000 N übersteigt, wird durch die Rückhaltevorrichtung 10 ein seitliches Ausknicken verhindert, bis die externe Kraft 9 eine durch die Rückhaltevorrichtung 10 vorgegebene Auslösekraft F_A von etwa 50.000 N übersteigt. Der in 1 gezeigte Zustand der Federeinrichtung 1 entspricht einem Abschnitt I der Federkennlinie 19 in 5. At the beginning of a force 9 acting on the spring element 2, the spring force 19 generated thereby increases sharply. While a spring element 2 not influenced by the restraint device 10 would, for example, buckle laterally and bend if the external force 9 exceeds a buckling force F _K of, for example, 20,000 N, the restraint device 10 prevents lateral buckling until the external force 9 exceeds a trigger force F _A of approximately 50,000 N specified by the restraint device 10. 1 The state of the spring device 1 shown corresponds to a section I of the spring characteristic curve 19 in 5 .

Sobald die Rückhaltevorrichtung 10 nicht mehr die Verformung des Federelements 2 beeinflusst, wie es in 2 gezeigt ist, wirkt einer weiteren Verformung des Federelements 2 eine deutlich geringere Federkraft entgegen. Ein solcher Zustand gemäß 2 entspricht einem Abschnitt II der Federkennlinie 19 in 5.As soon as the retaining device 10 no longer influences the deformation of the spring element 2, as shown in 2 As shown, a further deformation of the spring element 2 is counteracted by a significantly lower spring force. Such a state according to 2 corresponds to a section II of the spring characteristic curve 19 in 5 .

Sobald das Federelement 2 mit dem Anschlagabschnitt 18 an dem Anschlagelement 16 anliegt, steigt die einer weiteren Verformung entgegenwirkenden Federkraft stärker als bei einem unbeeinflussten Federelement 2 an. Ein solcher Zustand gemäß 3 entspricht einem Abschnitt III der Federkennlinie 19 in 5. Ein Zustand gemäß 4 entspricht einem Abschnitt IV der Federkennlinie 19 in 5.As soon as the spring element 2 rests with the stop section 18 against the stop element 16, the spring force counteracting further deformation increases more than in the case of an unaffected spring element 2. Such a state according to 3 corresponds to a section III of the spring characteristic curve 19 in 5 . A condition according to 4 corresponds to a section IV of the spring characteristic curve 19 in 5 .

Mit einer derartigen Federeinrichtung 1 kann beispielsweise eine Überlastfedereinrichtung eines Prallbrechers mit sehr vorteilhaften Eigenschaften bereitgestellt werden. Eine mit der Überlastfedereinrichtung gelagerte Prallplatte wird während eines störungsfreien Betriebs des Prallbrechers bis zu einer sehr hohen Auslösekraft F_A in einer Betriebsstellung zurückgehalten. Sobald eine Störung auftritt und eine höhere Kraft als die Auslösekraft FA auf die Prallplatte einwirkt, wird durch die Überlastfedereinrichtung ein Verschwenken der Prallplatte in eine Störungsposition ermöglicht. Der darauffolgenden Verschwenkung der Prallplatte wirkt dann lediglich eine sehr geringe Federkraft entgegen und ermöglicht ein rasches Verschwenken bis in die Nähe eines EndAnschlag für die verschwenkte Prallplatte. Kurz vor dem Erreichen des EndAnschlag steigt die Federwirkung der Überlastfedereinrichtung des Prallbrechers durch die Beeinflussung durch das Anschlagelement wieder stark an und verhindert ein ansonsten ungebremstes Anschlagen der verschwenkten Prallplatte an dem Endanschlag.With such a spring device 1, for example, an overload spring device of a Impact crusher with very advantageous properties can be provided. An impact plate mounted with the overload spring device is held in an operating position during trouble-free operation of the impact crusher up to a very high trigger force _FA . As soon as a fault occurs and a force greater than the trigger force FA acts on the impact plate, the overload spring device enables the impact plate to pivot into a fault position. The subsequent pivoting of the impact plate is then only counteracted by a very slight spring force and enables rapid pivoting close to an end stop for the pivoted impact plate. Shortly before the end stop is reached, the spring effect of the overload spring device of the impact crusher increases again significantly due to the influence of the stop element and prevents the pivoted impact plate from otherwise hitting the end stop without braking.

Es sind auch zahlreiche weitere Anwendungsbeispiele für eine erfindungsgemäß ausgestaltete Federeinrichtung 1 bekannt und denkbar.Numerous other application examples for a spring device 1 designed according to the invention are also known and conceivable.

In den 6 bis 9 ist exemplarisch eine abweichende Ausgestaltung der Federeinrichtung 1 dargestellt. Das Federelement 2 ist wie ein Biegefederelement ausgebildet und mit dem zweiten Aufnahmebereich 4 in einem zweiten Aufnahmelager 6 momentenfest gelagert, welches ortsfest festgelegt ist. Der erste Aufnahmebereich 3 ist verschiebefest in dem ersten Aufnahmelager 5 gelagert, wobei das erste Aufnahmelager 5 in einer Richtung quer zu einer Längsrichtung des Federelements 2 frei verlagerbar ist. Die externe Kraft 9 wirkt auf das erste Aufnahmelager 5 ein und bewirkt eine quer zu der Längsrichtung des Federelements 2 erzwungene Verlagerung des ersten Aufnahmelagers 5 und des darin gelagerten ersten Aufnahmebereichs 3 des Federelements 2 relativ zu dem momentenfest und ortsfest festgelegten zweiten Aufnahmebereich 4 des Federelements 2.In the 6 to 9 A different embodiment of the spring device 1 is shown by way of example. The spring element 2 is designed as a flexural spring element and is mounted with the second receiving area 4 in a second receiving bearing 6, which is fixed in position, in a torque-resistant manner. The first receiving area 3 is mounted in a displacement-resistant manner in the first receiving bearing 5, wherein the first receiving bearing 5 is freely displaceable in a direction transverse to a longitudinal direction of the spring element 2. The external force 9 acts on the first receiving bearing 5 and causes a displacement, transverse to the longitudinal direction of the spring element 2, of the first receiving bearing 5 and of the first receiving area 3 of the spring element 2 mounted therein relative to the second receiving area 4 of the spring element 2, which is fixed in position and in a torque-resistant manner.

Die Rückhaltevorrichtung 10 weist eine Magnetfelderzeugungseinrichtung 20 auf, mit welcher eine vorgebbare Magnetkraft F_M auf einen Magnetring 21 ausgeübt werden kann, welcher in dem Rückhalteabschnitt 13 des Federelements 2 an dem Federelement 2 festgelegt ist. Solange die externe Kraft 9 nicht die von der Magnetfelderzeugungseinrichtung 20 vorgegebene Magnetkraft F_M übersteigt, welche der Auslösekraft F_A entspricht, lässt sich das Federelement 2 durch die externe Kraft 9 nur in einem sehr kurzen Abschnitt 22 zwischen dem Rückhalteabschnitt 13 und dem ersten Aufnahmebereich 3 verformen, sodass eine sehr stark ansteigende Federkraft erzeugt wird, welche der Verformung entgegenwirkt. Dieser Zustand der Federeinrichtung 1 ist in 6 schematisch dargestellt.The retaining device 10 has a magnetic field generating device 20, with which a predeterminable magnetic force F _M can be exerted on a magnetic ring 21, which is fixed to the spring element 2 in the retaining section 13 of the spring element 2. As long as the external force 9 does not exceed the magnetic force F _M specified by the magnetic field generating device 20, which corresponds to the triggering force F _A , the spring element 2 can be deformed by the external force 9 only in a very short section 22 between the retaining section 13 and the first receiving area 3, so that a very rapidly increasing spring force is generated, which counteracts the deformation. This state of the spring device 1 is shown in 6 shown schematically.

Bei einer in 7 gezeigten weiteren Verformung wird das Federelement 2 nicht mehr von der Rückhaltevorrichtung 10 und noch nicht von dem Anschlagelement 16 beeinflusst. Dabei wird von der unbeeinflussten Verformung des Federelements 2 eine der Verformung entgegenwirkende Federkraft erzeugt, die näherungsweise einer Federkraft einer Biegefeder mit einer Federlänge L entspricht, wobei sich die Federlänge L von dem ersten Aufnahmebereich 3 bis zu dem zweiten Aufnahmebereich 4 erstreckt.In a 7 During the further deformation shown, the spring element 2 is no longer influenced by the retaining device 10 and not yet by the stop element 16. The unaffected deformation of the spring element 2 generates a spring force that counteracts the deformation and approximately corresponds to the spring force of a spiral spring with a spring length L, the spring length L extending from the first receiving area 3 to the second receiving area 4.

Sobald das Federelement 2 mit dem Anschlagabschnitt 18 an dem Anschlagelement 16 anliegt, behindert das Anschlagelement 16 eine weitere Verformung des Federelements 2. Abgesehen von der nicht momentenfesten Lagerung des Federelements 2 an dem Anschlagelement 16 im Gegensatz zu dem in dem zweiten Aufnahmelager 6 momentenfest gelagerten zweiten Aufnahmebereich 4 wirkt das an dem Anschlagelement 16 anliegende Federelement 2 näherungsweise wie ein Biegefederelement mit einer Federlänge 1, welche sich von dem Anschlagabschnitt 18 bis zu dem ersten Aufnahmebereich 3 erstreckt, sodass die durch eine Verformung des Federelements 2 erzeugte Federwirkung stärker als vorher ansteigt.As soon as the spring element 2 rests with the stop section 18 against the stop element 16, the stop element 16 prevents further deformation of the spring element 2. Apart from the non-torque-resistant mounting of the spring element 2 on the stop element 16, in contrast to the second receiving area 4 which is torque-resistantly mounted in the second receiving bearing 6, the spring element 2 resting against the stop element 16 acts approximately like a bending spring element with a spring length 1 which extends from the stop section 18 to the first receiving area 3, so that the spring effect generated by a deformation of the spring element 2 increases more strongly than before.

In 10 ist schematisch der Verlauf einer Federkennlinie 23 der in den 6 bis 9 gezeigten Federeinrichtung 1 dargestellt. Dabei ist die Federkennlinie 23 als Verlauf einer Federkraft F über einer Verlagerung s des ersten Aufnahmelagers 5 dargestellt, wobei die Federkraft F auf eine maximale Federkraft F_m normiert ist, die bei einer maximalen Verlagerung s_m des ersten Aufnahmelagers 5 entlang des Verlagerungswegs erzeugt wird, und wobei die Verlagerung s auf die maximal zulässige Verlagerung s_m des ersten Aufnahmelagers 5 entlang des Verlagerungswegs normiert ist. Die Abschnitte VI, VII, VIII und IX der Federkennlinie 23 entsprechen im Wesentlichen den Abschnitten I bis IV der Federkennlinie 19 in 5.In 10 is schematically the course of a spring characteristic curve 23 of the 6 to 9 shown spring device 1. The spring characteristic curve 23 is shown as the course of a spring force F over a displacement s of the first receiving bearing 5, wherein the spring force F is normalized to a maximum spring force F _m that is generated at a maximum displacement s _m of the first receiving bearing 5 along the displacement path, and wherein the displacement s is normalized to the maximum permissible displacement s _m of the first receiving bearing 5 along the displacement path. Sections VI, VII, VIII and IX of the spring characteristic curve 23 essentially correspond to sections I to IV of the spring characteristic curve 19 in 5 .

In 11 sind schematisch verschiedene Veränderungsmöglichkeiten für die beiden exemplarisch dargestellten Beeinflussungselemente, bzw. für die Rückhaltevorrichtung 10 und für das Anschlagelement 16 angedeutet. Die Anordnung der Rückhaltevorrichtung 10 längs des Federelements 2 und damit die Anordnung des Rückhalteabschnitts 13 zwischen dem ersten Aufnahmebereich 3 und dem zweiten Aufnahmebereich 4 kann nahezu beliebig vorgegeben werden. Weiterhin kann der Betrag der Auslösekraft F_A veränderbar sein und vorgegeben werden, der für eine Herauslösung des Rückhalteelements 11 aus dem Rückhaltelager 12 erforderlich ist. Die Rückhaltevorrichtung 10 kann einen Kraftsensor 24 aufweisen, mit welchem die von dem Rückhalteelement 11 auf das Rückhaltelager 12 ausgeübte Kraft erfasst werden kann. Weiterhin kann ein Abstand des Anschlagelements 16 zu dem Federelement 2 bzw. zu dem Anschlagabschnitt 18 des Federelements 2 verändert werden. Ebenso kann die Anordnung des Anschlagelements 16 entlang des Federelements 2 und damit die Anordnung des Anschlagabschnitts 18 relativ zu dem ersten Aufnahmebereich 3 und dem zweiten Aufnahmebereich 4 verändert und vorgegeben werden.In 11 Various modification options for the two exemplary influencing elements, or for the retaining device 10 and the stop element 16, are schematically indicated. The arrangement of the retaining device 10 along the spring element 2 and thus the arrangement of the retaining section 13 between the first receiving area 3 and the second receiving area 4 can be specified almost arbitrarily. Furthermore, the amount of the release force _FA required for releasing the retaining element 11 from the retaining bearing 12 can be changed and specified. The retaining device 10 can have a force sensor 24, with which the force exerted by the retaining element 11 on the retaining bearing 12 exerted force can be detected. Furthermore, a distance between the stop element 16 and the spring element 2 or to the stop section 18 of the spring element 2 can be changed. Likewise, the arrangement of the stop element 16 along the spring element 2 and thus the arrangement of the stop section 18 relative to the first receiving area 3 and the second receiving area 4 can be changed and specified.

In 12 sind schematisch zwei Federkennlinien 25 und 26 von zwei unterschiedlich ausgestalteten Federeinrichtungen vergleichend dargestellt, wobei für beide Federkennlinien 25, 26 für eine Verlagerung s innerhalb eines maximalen Verlagerungswegs von etwa 100 mm die jeweils erzeugte Federkraft F aufgetragen ist. Diese Federkraft F muss durch eine externe Krafteinwirkung auf die Federeinrichtung ausgeübt werden, um das erste Aufnahmelager in Richtung des zweiten Aufnahmelagers um die jeweilige Verlagerung s zu verlagern. Dabei wird in der Federeinrichtung eine Federenergie gespeichert, welche durch die Fläche unterhalb der Federkennlinie 25, 26 repräsentiert werden kann. Wenn die externe Krafteinwirkung beendet wird, kann durch die gespeicherte Federenergie das erste Aufnahmelager wieder zurück in eine Ausgangsposition verlagert werden, wobei die gespeicherte Federenergie wieder freigesetzt und in Bewegungsenergie umgesetzt wird. Für viele Anwendungsbereiche ist nicht nur die maximale Federenergie relevant, die mit einer Federeinrichtung gespeichert werden kann, sondern auch die Veränderung der Federenergie bei einer vorgegebenen Verlagerung s des ersten Aufnahmelagers entweder in Richtung des zweiten Aufnahmelagers, um zusätzliche Federenergie in der Federeinrichtung zu speichern, oder in Richtung der Ausgangsposition des ersten Aufnahmelagers, um gespeicherte Federenergie wieder freizusetzen.In 12 two spring characteristic curves 25 and 26 of two differently designed spring devices are shown schematically in comparison, wherein for both spring characteristic curves 25, 26 the spring force F generated in each case is plotted for a displacement s within a maximum displacement path of approximately 100 mm. This spring force F must be exerted on the spring device by an external force in order to displace the first receiving bearing in the direction of the second receiving bearing by the respective displacement s. In the process, spring energy is stored in the spring device, which can be represented by the area below the spring characteristic curve 25, 26. When the external force is stopped, the first receiving bearing can be displaced back to its starting position by the stored spring energy, wherein the stored spring energy is released again and converted into kinetic energy. For many applications, not only the maximum spring energy that can be stored with a spring device is relevant, but also the change in spring energy for a given displacement s of the first receiving bearing either in the direction of the second receiving bearing in order to store additional spring energy in the spring device, or in the direction of the initial position of the first receiving bearing in order to release stored spring energy again.

Die strichpunktiert dargestellte Federkennlinie 25 beschreibt die Federeigenschaften einer als Knickstabfeder ausgestalteten Federeinrichtung, die ein erfindungsgemäßes Beeinflussungselement in Form einer Rückhaltevorrichtung aufweist. Mit dem Beeinflussungselement kann die Auslösekraft F_A vorgegeben werden, die bei einer Verlagerung des ersten Aufnahmelagers in Richtung des zweiten Aufnahmelagers von einer extern einwirkenden Kraft überwunden werden muss, bevor das als Druckstabfeder ausgestaltete Federelement seitlich einknickt und sich danach verbiegt. Bis zu dem seitlichen Einknicken steigt die Federkraft der Druckstabfeder bei einer geringen Verlagerung des ersten Aufnahmelagers bis zu einer Auslösekraft F_A von 25.000 N stark an, was durch einen Abschnitt I in der Federkennlinie 25 repräsentiert ist. Nach dem Einknicken der Druckstabfeder reduziert sich die für eine weitere Verformung des Federelements benötigte Krafteinwirkung deutlich auf etwa 12.000 N und steigt während der weiteren Verlagerung des ersten Aufnahmelagers innerhalb des Verlagerungswegs bis zu einer Verlagerung von etwas mehr als 100 mm nur geringfügig an, was durch einen Abschnitt II in der Federkennlinie 25 repräsentiert ist.The spring characteristic curve 25, shown in dash-dotted lines, describes the spring properties of a spring device designed as a buckling bar spring, which has an influencing element according to the invention in the form of a retaining device. The influencing element can be used to specify the triggering force _FA , which must be overcome by an externally acting force upon displacement of the first receiving bearing toward the second receiving bearing before the spring element designed as a compression bar spring buckles laterally and subsequently bends. Up to the lateral buckling, the spring force of the compression bar spring increases sharply with a slight displacement of the first receiving bearing up to a triggering force _FA of 25,000 N, which is represented by section I in the spring characteristic curve 25. After the compression spring has buckled, the force required for further deformation of the spring element is significantly reduced to approximately 12,000 N and increases only slightly during the further displacement of the first support bearing within the displacement path up to a displacement of slightly more than 100 mm, which is represented by a section II in the spring characteristic curve 25.

Die streichzweipunktiert dargestellte Federkennlinie 26 beschreibt die Federeigenschaften einer herkömmlichen Schraubenfeder, bei welcher die für eine Verlagerung des ersten Aufnahmelagers erforderliche Kraft proportional zu der Verlagerung ist. Wichtige Eigenschaften einer solchen Federeinrichtung können vereinfachend mit dem Hookeschen Gesetz beschrieben werden. Ausgehend von einer zu Beginn einer Verlagerung des ersten Aufnahmelagers sehr geringen Krafteinwirkung steigt die Federkraft bis zu der maximalen Verlagerung s von etwa 100 mm auf 25.000 N an.The spring characteristic curve 26, shown with a two-dotted line, describes the spring properties of a conventional coil spring, in which the force required to displace the first support bearing is proportional to the displacement. Important properties of such a spring device can be simplified using Hooke's law. Starting with a very low force applied at the beginning of a displacement of the first support bearing, the spring force increases to 25,000 N up to the maximum displacement s of approximately 100 mm.

Für beide Federkennlinien 25, 26 wird die jeweils gespeicherte Federenergie durch die jeweilige Fläche unter der Federkennlinie 25, 26 bis zu der jeweiligen Verlagerung s des ersten Aufnahmelagers repräsentiert, die in dem in 12 gezeigten Diagramm unterschiedlich schraffiert sind. Für beide Federkennlinien 25, 26 ist die bei einer maximalen Verlagerung s von 100 mm in der jeweiligen Federeinrichtung gespeicherte Federenergie näherungsweise gleich groß. Allerdings musste für die Verlagerung des ersten Aufnahmelagers der erfindungsgemäßen Federeinrichtung mit der Federkennlinie 25 mit Ausnahme des Beginns über den Verlagerungsweg hinweg lediglich eine nahezu konstante Krafteinwirkung von etwa 12.000 N aufgebracht werden, während bei einer herkömmlichen Federeinrichtung die für die Verlagerung des ersten Aufnahmelagers erforderliche Krafteinwirkung zu Beginn sehr gering ist, jedoch bis zur maximalen Verlagerung s = 100 mm linear zunimmt bis auf einen Wert von 25.000 N. In gleicher Weise wird bei einer Verlagerung des ersten Aufnahmelagers von der maximale Verlagerung in Richtung der Ausgangsposition die zuvor gespeicherte Federenergie bei einer erfindungsgemäßen Federeinrichtung mit der Federkennlinie 25 weitgehend gleichbleibend bzw. mit einem konstanten Betrag freigesetzt, während die zuvor gespeicherte Federenergie einer herkömmlichen Federeinrichtung mit der Federkennlinie 26 zu Beginn der Verlagerung zurück in die Ausgangsposition zunächst mit einer sehr hohen Rate freigesetzt wird und dann immer geringer wird, bis gegen Ende der Verlagerung des ersten Aufnahmelagers in die Ausgangsposition kaum noch Federenergie freigesetzt werden kann.For both spring characteristics 25, 26, the stored spring energy is represented by the respective area under the spring characteristic 25, 26 up to the respective displacement s of the first receiving bearing, which is in the 12 shown diagram are hatched differently. For both spring characteristic curves 25, 26, the spring energy stored in the respective spring device at a maximum displacement s of 100 mm is approximately the same. However, for the displacement of the first receiving bearing of the spring device according to the invention with the spring characteristic curve 25, with the exception of the beginning, only an almost constant force of approximately 12,000 N had to be applied over the displacement path, whereas with a conventional spring device the force required for the displacement of the first receiving bearing is very low at the beginning, but increases linearly up to the maximum displacement s = 100 mm up to a value of 25,000 N. In the same way, when the first receiving bearing is displaced from the maximum displacement towards the starting position, the previously stored spring energy in a spring device according to the invention with the spring characteristic curve 25 is released largely constantly or at a constant amount, whereas the previously stored spring energy of a conventional spring device with the spring characteristic curve 26 is initially released at a very high rate at the beginning of the displacement back to the starting position and then becomes increasingly lower until, towards the end of the displacement of the first receiving bearing to the starting position, hardly any spring energy can be released.

Es sind zahlreiche Anwendungsfälle bekannt, bei denen eine Federeinrichtung mit der Federkennlinie 25 besonders vorteilhafte Eigenschaften aufweist und vorteilhafte Nutzungsmöglichkeiten eröffnet.Numerous applications are known in which a spring device with spring characteristic curve 25 has particularly advantageous properties and opens up advantageous possibilities for use.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents submitted by the applicant was generated automatically and is included solely for the convenience of the reader. This list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 42 10 598 A1 [0005]

Claims

Spring device (1) with a deformable spring element (2), in which a first receiving region (3) of the spring element (2) is mounted in a first receiving bearing (5) and a second receiving region (4) of the spring element (2) is mounted in a second receiving bearing (6), wherein upon displacement of the first receiving bearing (5) along a predetermined displacement path, a spring force counteracting the deformation of the spring element (2) caused thereby is generated, characterized in that the deformation of the spring element (2) and thus the spring force generated by the spring element (2) during the displacement of the first receiving bearing (5) along the displacement path is influenced by an influencing element (10, 16) arranged between the first receiving bearing (5) and the second receiving bearing (6) and fixed outside the spring element (2).

Spring device (1) according to Claim 1 , characterized in that the influencing element (10, 16) influences the deformation of the spring element (2) within an influencing path section of the displacement path, wherein the displacement path is composed of an influencing path section influenced by the influencing element (10, 16) and at least one displacement path section not influenced by the influencing element (10, 16).

Spring device (1) according to Claim 2 , characterized in that the influencing element (10, 16) has a retaining element (11) to which the spring element (2) is fixed at a retaining section (13) of the spring element (2) and which is detachably mounted in a retaining bearing (12) of a retaining device (10), so that the retaining element (11) counteracts an uninfluenced deformation of the spring element (2) when the first receiving bearing (5) begins to be displaced, and in that the retaining element (11) is detached and released from the retaining bearing (12) as soon as the spring force generated thereby corresponds to a predeterminable triggering force _FA when the first receiving bearing (5) is displaced along the displacement path.

Spring device (1) according to Claim 3 , characterized in that the retaining device (10) has a force sensor (24) for determining the spring force which is exerted by the spring element (2) via the retaining element (11) on the retaining bearing (12) of the retaining device (10) during a displacement of the first receiving bearing (5) within the influencing path section, and in that the retaining element (11) is detached and released from the retaining bearing (12) as soon as the spring force determined by the force sensor (24) corresponds to a predeterminable triggering force _FA during a displacement of the first receiving bearing (5) along the displacement path.

Spring device (1) according to Claim 3 or Claim 4 , characterized in that the triggering force _FA can be specified in a variable manner.

Spring device (1) according to Claim 2 , characterized in that the influencing element (10, 16) has a stop element (16) which, when the first receiving bearing (5) begins to be displaced, is at a distance from the spring element (2), so that only after a deformation of the spring element (2) which is uninfluenced by the stop element (2) during a displacement of the first receiving bearing (5) over an uninfluenced deformation path section does a stop section (18) of the spring element (2) come into contact with the stop element (16), so that the stop element (16) counteracts a further uninfluenced deformation during a further displacement of the first receiving bearing (5) over an influencing path section influenced by the stop element (16).

Spring device (1) according to Claim 6 , characterized in that a distance of the stop element (16) to the contact section (18) of the spring element (2) can be changed when the first receiving bearing (5) begins to be displaced.

Spring device (1) according to Claim 6 or Claim 7 , characterized in that a distance of the stop element (16) to the first receiving bearing (5) can be changed when the first receiving bearing (5) begins to be displaced.

Spring device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the spring element (2) between the first receiving area (3) and the second receiving area (4) is rod-shaped, that the first receiving bearing (5) and the second receiving bearing (6) receive the first and second receiving areas (3, 4) in a pivotable manner, and that the displacement path of the first receiving bearing (5) is directed towards the second receiving bearing (6), so that the spring element (2) buckles when a buckling force exerted on the spring element (2) is exceeded during the displacement of the first receiving bearing (5) and a further displacement of the first receiving bearing (5) and a resulting further deformation of the buckled spring element (2) significantly lower spring force than the buckling force.

Spring device (1) according to one of the preceding Claims 3 until 9 , characterized in that the spring device (1) has a deformation direction specification device with which a directional range not comprising all directions or a direction can be specified in which the retaining section (13) and/or the contact section (18) of the spring element (2) is displaced during a displacement of the first receiving bearing (5) along the displacement path.

Spring device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the spring element (2) is made of a fiber-plastic composite material.

Spring device (1) according to Claim 3 , characterized in that the retaining device (10) has a retaining spring device (15) which counteracts a release of the retaining element (11) from the retaining bearing (12) as long as the spring force does not exceed the release force _FA predetermined by the retaining spring device (15).

Spring device (1) according to Claim 3 , characterized in that the retaining device has an actuatable retaining locking device which, when not actuated, prevents release of the retaining element (11) from the retaining bearing (12) and only releases the retaining element (11) from the retaining bearing (12) when the retaining locking device is actuated.