DE19518400A1 - Vorrichtung zur Kraftspeicherung in Federspeichern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehgelenk für mindestens zwei relativ zueinander bewegliche Teile, beispielswei­ se für Ladeklappen von Fahrzeugen.

Die Vorrichtung betrifft darüber hinaus eine Vorrich­ tung zur Kraftspeicherung in Federspeichern, bei der ein räumlicher Arbeitsbereich durch einen zurücklegba­ ren Weg beim Zusammendrücken von mindestens einer Feder des Federspeichers aufgespannt ist.

Vorrichtungen zur Kraftspeicherung in Federspeichern, bei denen die Kraftabgabe und die Kraftaufnahme der Federspeicher in Abhängigkeit von den durchlaufenen Wegen programmierbar ist, werden beispielsweise im deutschen Gebrauchsmuster G 93 00 903.8 sowie in der internationalen Patentanmeldung WO 94/17 271 beschrie­ ben. Aufgrund fortlaufender technischer Weiterentwick­ lungen hat es sich gezeigt, daß die in diesen Druck­ schriften beschriebenen Vorrichtungen durch technische Ergänzungen weiteren Anwendungsmöglichkeiten erschlos­ sen werden können. Eine einfache Vorrichtung zur Kraft­ speicherung mit Hilfe von Federn, bei der die Feder in einem gespannten Zustand ablegbar ist, wird beispiels­ weise auch in der US-PS 3 335 454 beschrieben.

Die gemäß dem Stand der Technik bekannten Kraftspei­ cherfedergelenke weisen insbesondere den Nachteil auf, daß die Freizügigkeit bei der Vorgabe der Kraftentfal­ tung noch mit Einschränkungen versehen ist. Insbeson­ dere ist es durch die Kraftspeicherfedergelenke gemäß dem Stand der Technik nicht in ausreichender Weise mög­ lich, entlang eines zu durchlaufenden Weges nahezu be­ liebige Kraftverläufe vorzugeben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, für Ladeklappen von Fahrzeugen ein Drehgelenk derart anzu­ geben, daß vorgebbare Federkräfte entfaltet werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an jedem der Teile mindestens ein Lagerelement zur Hal­ terung eines Anschlagbereiches einer Feder angeordnet ist, die die Teile entlang mindestens eines Teiles der Bewegung gegeneinander verspannt.

Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei größeren zu durchlaufenden Wegen die Verwendung großdi­ mensionierter Federn zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß entlang des Arbeitsbereiches in Wirkrichtung mindestens zwei Federn angeordnet sind, die bei einem Zusammendrücken beziehungsweise Entspannen zeitlich nacheinander beaufschlagt werden, daß zur Beaufschla­ gung der Feder mindestens ein stationäres Halteelement sowie ein beweglicher Läufer vorgesehen sind, daß eine zeitlich zuerst gespannte Feder derart abgelegt wird, daß entlang eines weiteren Weges des Läufers keine wei­ tere Kraftbeaufschlagung zwischen Läufer und Halteele­ ment durch diese Feder erfolgt und daß eine Reaktivie­ rung der abgelegten Federn zeitlich nacheinander bei einer Rückwärtsbewegung des Läufers vorgesehen ist.

Schließlich besteht eine Aufgabe der vorliegenden Er­ findung ebenfalls darin, eine Aufladbarkeit des Feder­ speichers mit geringem Kraftaufwand zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die im Bereich des Federspeichers angeordneten Federn mindestens bei einer Entladung der Federkraft in Wirk­ richtung zueinander parallelschaltbar angeordnet sind.

Durch die erfindungsgemäßen Varianten werden Vorrich­ tungen bereitgestellt, die für einen erweiterten Ein­ satzbereich verwendbar sind. Das Drehgelenk für die relativ zueinander beweglichen Teile ermöglicht eine nahezu beliebige mechanische Programmierung von einwir­ kenden Kräften, die entweder der Bewegungsrichtung ent­ gegengesetzt sind oder in Richtung der Bewegungsrich­ tung wirken. Die Einschaltpunkte der jeweiligen Kräfte können beliebig entlang des zurückzulegenden Weges vor­ gegeben werden. Bei der Verwendung im Bereich von Lade­ klappen von Fahrzeugen werden eine Vielzahl von Gefah­ ren ausgeschlossen, die derzeit bei einem manuellen Öffnen der Klappen auftreten. Die Erfindung ist somit dafür geeignet, die Arbeitssicherheit erheblich zu ver­ bessern.

Durch die Möglichkeit zur Ablegung gespannt er Federn entlang eines zu durchlaufenden Weges ist es darüber hinaus möglich, von einem Läufer relativ zu einem Sta­ tor einen langen Weg durchlaufen zu lassen, ohne Federn entsprechend großer Ausdehnung verwenden zu müssen. Beispielsweise ist es möglich, Vorrichtungen zum Trans­ port von Lasten derart zu konstruieren, daß bei einem Absenken der Lasten Energien in den Federn gespeichert werden und bei einem erneuten Anheben die abgespeicher­ ten Energien die Hubbewegung unterstützen. Die bei einem Absenken der Lasten freiwerdende Energie braucht somit nicht abgebremst und in Wärmeenergie umgesetzt zu werden, sondern die Energie wird mechanisch gespeichert und kann erneut einer Verwendung zugeführt werden. Es braucht für eine derartige Hubvorrichtung somit immer nur diejenige Energie zugeführt zu werden, die die abgespeicherten Energien übersteigt. Eine Kompensation von Änderungen der potentiellen Energie durch Höhen­ veränderungen wird bislang nur im Bereich von Fahr­ stühlen durch Gegengewichte erreicht, die über Umlen­ krollen mit dem eigentlichen Aufzug gekoppelt sind. Derartige Gegengewichte führen jedoch zu einer ver­ größerten Trägheit und belasten darüber hinaus die Umlenkrollen.

Schließlich ist es mit Hilfe der erfindungsgemäßen Auf­ teilung einer Feder in Einzelfedern möglich, die Dimen­ sionierung der Federn zu verringern, da bei größeren zu durchlaufenden Wegen nicht die gesamten erforderlichen Kräften von einer einheitlichen Feder aufzunehmen sind. Die Kräfte werden vielmehr auf eine Mehrzahl von Federn verteilt, so daß an jeder der Federn erheblich kleinere Kräfte angreifen. Insgesamt kann beispielsweise durch eine Aufteilung einer großen Feder auf zehn kleine Federn das Gesamtgewicht dieser zehn kleinen Federn relativ zum Baugewicht einer großen Feder vermindert werden. Dies führt zu einer Vergeringerung der Dimensionierung der Bauteile und spart bei einer Ver­ wendung im Bereich von Fahrzeugen Energie ein, da das eingesparte Baugewicht nicht beschleunigt und abge­ bremst werden muß.

Zur Vorgabe definierter Andruckkräfte in einem Aus­ gangszustand wird vorgeschlagen, daß mindestens eine der Federn von einer Vorspannung beaufschlagbar ist.

Eine Bereitstellung von Bewegungsbereichen ohne Feder­ kraftbeaufschlagung erfolgt dadurch, daß für mindestens eine der Federn ein Freilauf vorgesehen ist.

Eine raumsparende Anordnung wird dadurch bereitge­ stellt, daß mindestens eine der Federn als Drehfeder ausgebildet ist.

Eine mechanisch einfache Führung kann dadurch erfolgen, daß die Feder mit einem Mitnahmebolzen versehen ist, der in einer Führungsnut geführt ist.

Zur Realisierung einer mechanischen Speicherung der Federkräfte ist es möglich, daß für den Mitnahmebolzen in einem gespannten Zustand der Feder eine Aufnahmeaus­ nehmung vorgesehen ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Feder als Linearfeder ausgebildet ist.

Zur Vorgabe komplexer Kraft-Weg-Diagramme ist es mög­ lich, daß mindestens zwei Federn vorgesehen sind.

Eine Vergrößerung des Freiraumes bei der Vorgabe von Kraftentfaltungen erfolgt dadurch, daß für die Federn unterschiedliche Einschaltpunkte vorgesehen sind.

Weiterhin ist es möglich, daß für die Federn unter­ schiedliche Ausschaltpunkte vorgesehen sind.

Bei einer Anwendung im Bereich von Drehscharnieren ist es insbesondere zweckmäßig, daß das Halteelement als eine Hülse ausgebildet ist.

Eine gegenüber von Verschmutzungen gekapselte und mechanisch einfache Ausführungsform wird dadurch be­ reitgestellt, daß der Läufer innerhalb des hülsenför­ migen Halteelementes geführt ist.

Bei bestimmten Anwendungen ist es aber auch möglich, daß der Läufer außenseitig zum Halteelement geführt ist.

Zur Bereitstellung von Hubsystemen ist es zweckmäßig, daß mindestens eine der Federn als Spiralfeder ausge­ bildet ist.

Eine einfache Realisierung der Kraftabspeicherung kann dadurch erfolgen, daß die Feder in einem gespannten Zustand mit einem Druckelement in einer Aufnahme des Halteelementes ablegbar ist.

Zur Bereitstellung annähernd kontinuierlicher Kraftent­ faltungen ist vorgesehen, daß mindestens zwei Federn in Bewegungsrichtung überlappende Arbeitsbereiche aufwei­ sen.

Zur Ermöglichung unterschiedlicher Kraftentfaltungen an vorgebbaren Wirkorten wird vorgeschlagen, daß eine pro­ grammierbare Entladung der Federn vorgesehen ist.

Eine weitere Vergrößerung der Freizügigkeit bei der Vorgabe von zurückzulegenden Wegen erfolgt dadurch, daß für die Federn vorgebbare Zwischenablagestellen vorge­ sehen sind.

Eine zweckmäßige Gestaltung der mechanischen Program­ mierung erfolgt dadurch, daß eine Führungsnut zur Füh­ rung eines Mitnahmebolzens der Feder in Quer- und Längssegmente unterteilt ist.

Zur Verbilligung der Fertigung wird vorgeschlagen, daß mehrere Federn jeweils separaten Arbeitsmodulen zuge­ ordnet sind und das mindestens zwei Arbeitsmodule in Wirkrichtung hintereinander angeordnet sind.

Eine weitere Variante besteht darin, daß mindestens eine der Federn als Gasdruckfeder ausgebildet ist.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß mindestens eine der Federn als Spiralfeder ausgebildet ist, die im Bereich eines ihrer Enden an einer Drehach­ se festgelegt ist.

Ein mechanisch einfacher und robuster Aufbau wird da­ durch bereitgestellt, daß für die Federn eine permanen­ te Parallelschaltung vorgesehen ist.

Für eine Anwendung im Bereich von Drehscharnieren, ins­ besondere im Bereich von Scharnieren für landwirt­ schaftliche Geräte, Anhänger oder Lastkraftwagen, wird vorgeschlagen, daß die Federn im Bereich eines Endes an einer Hülse und im Bereich eines weiteren Endes an ei­ ner Welle festgelegt sind.

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

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer als Drehgelenk ausgebildeten und mit Drehfedern versehenen Vorrichtung,

Fig. 2 eine andere Darstellung der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Bereiches zur Führung und Ablage eines Federmitnahmebol­ zens,

Fig. 4 eine Darstellung einer Führung des Federmit­ nahmebolzens bei einer Verwendung von linearen Zug- oder Druckfedern,

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Darstellung einer Vorrichtung mit mehrfach unterteiltem Program­ mierweg,

Fig. 6 eine Darstellung einer Ankopplung der Schub­ stange der Vorrichtung gemäß Fig. 5 an ein Drehgelenk,

Fig. 7 einen beispielhaften Verlauf für eine program­ mierte Kraftentfaltung entlang eines zu durch­ laufenden Weges,

Fig. 8 eine Prinzipdarstellung zur Vorgabe eines Pro­ grammierweges mit Freilauf,

Fig. 9 eine vergrößerte Darstellung eines anderen Programmierweges,

Fig. 10 eine weitere Variante zur Realisierung der Erfindung,

Fig. 11 eine Vorrichtung, bei der eine Drehfeder in eine Mehrzahl von Einzelfedern unterteilt ist,

Fig. 12 eine weitere Variante zur Realisierung eines Programmierweges mit Freilauf,

Fig. 13 eine Führungshülse mit Vorspannrastungen und einem Führungsschlitz für Federenden,

Fig. 14 eine Prinzipdarstellung zur Veranschaulichung von entlang eines zu durchlaufenden Weges ab­ legbaren Federn, die im Bereich eines Endpunk­ tes schwenkbar angeordnet sind
und

Fig. 15 ein Kraft-Weg-Diagramm zur Veranschaulichung einer weiteren programmierbaren Kraftentfal­ tung entlang eines zu durchlaufenden Weges.

Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein Drehgelenk (1), das eine Tragwelle (2), eine Federauf­ nahmehülse (3) sowie eine Vorspannhülse (4) aufweist. Durch eine Verdrehung der Vorspannhülse (4) relativ zur Federaufnahmehülse (3) können innerhalb der Federauf­ nahmehülse (3) angeordnete Federn mit einer Vorspannung beaufschlagt werden. Es ist beispielsweise möglich, die Vorspannhülse (4) mit Arretierausnehmungen (5) zu ver­ sehen und hierdurch eine gerasterte Vorspannung zu er­ möglichen.

An einem aus der Federaufnahmehülse (3) herausragenden Ende der Tragwelle (2) ist ein Mitnehmer (6) befestigt, der einen Kopplungsstab (7) trägt. Der Kopplungsstab (7) kann Drehmomente auf ein zu positionierendes Teil übertragen bzw. von diesem Teil erzeugte Momente in das Drehgelenk (1) einleiten.

Fig. 2 veranschaulicht in einer anderen Darstellung die Funktionen des Drehgelenkes (1) gemäß Fig. 1. Insbeson­ dere ist erkennbar, daß der Mitnehmer (6) eine Füh­ rungsnut (8) für einen Mitnahmebolzen (9) aufweist, der von innerhalb der Federaufnahmehülse (3) angeordneten Federn (10) erzeugte Kräfte auf den Mitnehmer (6) über­ trägt. Insbesondere ist daran gedacht, die Führungsnut (8) so auszubilden, daß mindestens ein Freilauf reali­ sierbar ist. Beispielsweise kann der Freilauf zu einem Beginn der Bewegung vorgesehen sein. Darüber hinaus ist es aber auch ebenfalls möglich, zu Beginn der Bewegung bereits eine Vorspannung zu realisieren.

Nach einer vorgebbaren Verdrehung des Mitnehmers (6) relativ zur Federaufnahmehülse (3) wird der Mitnahme­ bolzen (9) in eine Aufnahmeausnehmung (11) übergeben und dort abgelegt. Hierdurch erfolgt keine weitere Kraftbeaufschlagung des Mitnehmers (6) und dieser kann sich frei weiter bewegen. Bei einer Bewegung des Mit­ nehmers (6) in entgegengesetzter Richtung wird der Mit­ nahmebolzen (9) bei einer Anordnung von Aufnahmeaus­ nehmung (11) und Führungsnut (8) nebeneinander wieder in den Bereich des Mitnehmers (6) überführt und beauf­ schlagt den Mitnehmer (6) mit den gespeicherten Feder­ kräften. Zur Erleichterung eines Wechselns des Mitnah­ mebolzens (9) zwischen der Führungsnut (8) und der Aufnahmeausnehmung (11) ist es möglich, auf dem Mitnah­ mebolzen (9) eine Rolle zu führen, die an den jeweils vorgesehenen Flanken abrollt.

Fig. 3 zeigt in einer vergrößerten Darstellung noch einmal die Anordnung des Mitnahmebolzens (9) im Bereich der Führungsnut (8) und der Aufnahmeausnehmung (11).

Insbesondere ist erkennbar, daß im Bereich der Füh­ rungsnut (8) sowie der Aufnahmeausnehmung (11) schräge Auflaufflanken (12, 13) angeordnet sind. Die Auflauf­ flanken (12, 13) erleichtern einen Übergang des Mitnah­ mebolzens (9), da aufgrund der einwirkenden Federkräfte durch die Auflaufflanken (12, 13) jeweils quer zur Bewe­ gungsrichtung ausgerichtete Kraftkomponenten entfaltet werden, die den Übergang des Mitnahmebolzens (9) unter­ stützen.

In Fig. 4 ist eine andere Ausführungsform dargestellt, bei der statt Drehfedern Linearfedern, beispielsweise Zug- oder Druckfedern, verwendet werden. Der Mitnahme­ bolzen (9) wird hierbei in einer linear ausgebildeten Führungsnut (8) bewegt und in einer Aufnahmeausnehmung (11) abgelegt, die im wesentlichen quer zur Führungsnut (8) ausgerichtet ist.

In Fig. 5 wird eine weitere Ausführungsform veranschau­ licht. Die Führungsnut ist hier entlang einer Führungs­ hülse angeordnet. Es sind ein erster Mitnehmer (14) und ein zweiter Mitnehmer (15) vorgesehen. Die Kraftentfal­ tung kann beispielsweise derart erfolgen, daß eine er­ ste Stufe (16) bei einem Drehwinkel von 80 Grad und eine zweite Stufe (17) bei einem Drehwinkel von 50 Grad aktiviert wird. Zur Positionierung der Mitnahmebolzen (9) sind Haltenasen (18, 19) vorgesehen. Für einen Win­ kelbereich ab 40 Grad kann ein erster Freilauf (20) und für einen Winkelbereich ab 10 Grad ein zweiter Freilauf (21) vorgesehen sein. Die Feder (10) ist innerhalb der Federaufnahmehülse (3) angeordnet. Eine Kraftauskopp­ lung erfolgt über eine Kraftübertragungsstange (22). Die Freilaufbereiche (20, 21) sind im wesentlichen als Schlitze ausgebildet, die sich in Richtung einer Längs­ achse (23) erstrecken.

Fig. 6 veranschaulicht die Ankopplung der Kraftübertra­ gungsstange (22) an ein Rad (24), das auf einer Achse (25) aufsitzt. Im Bereich des Rades (24) ist eine Quer­ stange (26) befestigt, die über eine Buchse (27) mit der Kraftübertragungsstange (22) gekoppelt ist. Hier­ durch ist eine Umsetzung der Längsbewegung der Kraft­ übertragungsstange (22) in eine Drehbewegung des Rades (24) möglich. Auf der Grundlage der Figurenbeschreibung zu Fig. 5 wird das Rad (24) ab einem Drehwinkel von 80 Grad mit einer Spannung beaufschlagt, die bei 40 Grad in einen Freilauf übergeht. Bei 50 Grad setzt die Spannung des zweiten Elementes ein, das bei 10 Grad mit seinem Freilauf versehen ist.

Fig. 7 zeigt beispielhaft einen generierbaren Kraftver­ lauf in einem Diagramm, das eine Kraftachse (28) sowie eine Wegachse (29) aufweist. Es ist eine Vorspannung (30) vorgesehen, die zunächst linear entlang des zu durchlaufenden Weges gesteigert wird. Zu einem Um­ schaltpunkt (31) setzt ein Freilauf ein, der noch von einer zweiten Feder überlagert ist, die ebenfalls zum Umschaltpunkt (31) bereits eine Vorspannung aufweist. Hinter dem Umschaltpunkt (31) erfolgt dann bis zu einem Endpunkt (32) wieder ein linearer Kraftanstieg. Ab dem Endpunkt (32) ist wiederum ein Freilauf wirksam, der eine Rückführung der Kraftbeaufschlagung auf Null zur Folge hat.

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfin­ dung. Ein hülsenförmiger Standkörper (33) ist in einem Innenraum mit einer Feder (34) versehen. Über ein Ein­ stellelement (35) ist ein Federdruck vorgebbar. Auf dem Standkörper (33) ist eine kraftaufnehmende Hülse (36) geführt. Eine Kraftabnahme erfolgt seitlich an der kraftaufnehmenden Hülse (36). Ein programmierbarer Schaltweg (37) kann als Schlitz im Bereich des Standkörpers (33) sowie der kraftaufnehmenden Hülse (36) ausgebildet sein. Die Feder greift über einen Mitnehmer (38) in den Schaltweg (37) ein. Im Bereich einer Rastung (39) ist der Mitnehmer (38) nach einer Spannung der Feder (34) ablegbar. Grundsätzlich können mehrere derartige Standkörper (33) mit kraftaufnehmender Hülse (36) hintereinander geschaltet werden. Grundsätzlich ist es ebenfalls möglich, zusätzliche äußere Federn um den Standkörper (33) herum anzuordnen.

Alternativ zu der Verwendung von Federn (34), die als Zug- oder Druckfedern ausgebildet sind, ist es auch möglich, andere kraftspeichernde Elemente einzusetzen. Beispielsweise ist eine Verwendung von Gasdruckfedern möglich. Gleichfalls ist es möglich, vorgegebene Ra­ sterpositionen vorzusehen. Als Führungselemente können auch federbelastete Rollen oder Räder verwendet werden, die in einem Träger abrollen.

Fig. 9 zeigt in einer vergrößerten Darstellung noch einmal die wesentlichen Funktionselemente gemäß Fig. 5. Insbesondere ist deutlich erkennbar, daß die Führungs­ schlitze im Bereich von rohrartigen Elementen angeord­ net sind. Es wird in der Zeichnung zwischen einem Läu­ ferrohr (40) und einem Programmrohr (41) unterschieden. Durch die Vorgabe des Schaltweges (37) im Bereich des Programmrohres (41) ist es möglich, beliebige Arbeits­ wege einzeln einzugeben und an einen jeweiligen Bedarf anzupassen. Das Läuferrohr (40) kann als kraftaufneh­ mende Hülse entsprechend programmiert werden. Bei­ spielsweise ist es möglich, die eingebaute Feder (34) derart zu programmieren, daß ein erster zu durchlaufen­ der Weg bis zu einer ersten Stufe reicht. Im Anschluß an die erste Stufe setzt der erste Freilauf (20) ein. Anschließend wird der zweite Mitnehmer (15) wirksam und zieht die angekoppelten Teile in den Bereich der zweiten Stufe (17). Anschließend wird der zweite Frei­ lauf (21) wirksam.

Es ist beispielsweise möglich, den programmierten Weg auf einen Drehwinkel von 180 Grad auszulegen. Wird das entsprechend angelenkte Rad über 180 Grad gedreht, so wird ein vollständiger Bewegungsablauf auf 360 Grad vollendet und die beispielsweise als Druckfeder ausge­ bildete Feder (34) zieht entsprechend dem Programm die zuvor positionierten Bauteile zurück.

Insbesondere ist es möglich, über einen gesamten vorge­ sehenen Spannweg Zwischenspeicherungen vorzusehen. Im Bereich des Läuferrohres (40) wird hierbei die ge­ wünschte Programmierung vorgenommen. Entlang eines rea­ lisierbaren Spannweges können beliebig viele Zwischen­ speicherungen vorgenommen werden. Die Programmierung kann sowohl im Bereich des Läuferrohres (40) als auch im Bereich des Programmierrohres (41) erfolgen.

Eine weitere Variante der Erfindung ist in Fig. 10 dar­ gestellt. Der grundsätzliche Aufbau ähnelt der Darstel­ lung gemäß Fig. 8. Es ist ebenfalls im Bereich eines Standkörpers (33) eine Feder (34) angeordnet, die von einem Einstellelement (35) vorspannbar ist. Das Ein­ stellelement (35) greift mit einem Schaft (42), der ein Außengewinde (43) aufweist, in ein Innengewinde (44) eines Bodenteiles (45) des Standkörpers (33) ein. In­ nerhalb eines Innenraumes (46) des Standkörpers (33), der die Feder (34) aufnimmt, ist ein Halterungsbecher (47) angeordnet, in den ein Ende der Feder (34) einge­ führt ist. Der Halterungsbecher (47) ist mit dem Schaft (42) verbunden.

Bei einer Verstellung des Einstellelementes (35) wird der Halterungsbecher (47) in Richtung der Längsachse (23) positioniert und überträgt dabei die vorzugebende Vorspannung auf die Feder (34). Ebenfalls ist erkenn­ bar, daß der Mitnehmer (38) mit einem Arbeitsbecher (48) gekoppelt ist, der das dem Halterungsbecher (47) abgewandte Ende der Feder (34) aufnimmt. Bei einer Positionierung des Mitnehmers (38) wird der mit diesen verbundene Arbeitsbecher (48) verstellt und bringt ent­ sprechende Spannkräfte auf die Feder (34) auf.

Fig. 11 zeigt eine Variante der Erfindung, bei der in­ nerhalb einer Federaufnahmehülse (3) eine Mehrzahl von Federn (10) angeordnet sind, die als Drehfedern ausge­ bildet sind. Im konkreten Ausführungsbeispiel sind acht Federn (10) innerhalb der Federaufnahmehülse (3) ange­ ordnet. Die Federn (10) sind jeweils im Bereich eines Endes an der Federaufnahmehülse (3) festgelegt. Ein weiteres Ende der Federn (10) ist mit einer Welle (49) verkoppelt. Die Welle (49) ist drehbeweglich in einem Träger (50) geführt und die Federaufnahmehülse (3) ist relativ zum Träger (50) unbeweglich festgelegt. An der Welle (49) ist ein Gewichtskörper (51) befestigt, der eine den Kräften der Federn (10) entgegengesetzte Ge­ genkraft an der Welle (49) entfaltet.

Wird beispielsweise jede der Federn (10) so dimensio­ niert, daß eine maximale Federkraft von 20 kp entfalt­ bar ist, so ergibt sich durch die Addition der Wirkung der acht Federn eine Gesamtkraft von 160 kp. Gegenüber einer grundsätzlich möglichen Verwendung einer einheit­ lichen Feder mit einer maximalen Federkraft von 160 kp bietet die Verwendung von acht separaten Federn (10) den Vorteil, daß insgesamt das Baugewicht verringert werden kann, da im Bereich jeder der Federn (10) nur relativ geringe Kräfte entfaltet werden. Die Stärke des Materials der Federn (10) kann hierdurch reduziert wer­ den.

Grundsätzlich ist es möglich, eine beliebige Anzahl von Federn (10) innerhalb der Federaufnahmehülse (3) anzu­ ordnen. Die Unterteilung der erforderlichen Federkraft auf Einzelfedern (10) kann somit nach den jeweiligen Einsatzrandbedingungen erfolgen. Auch bei dieser Vor­ richtung ist es möglich, eine Vorspannbarkeit der Fe­ dern (10) zu realisieren. Der Federvordruck kann da­ durch verstellt werden, daß eine entsprechende Anord­ nung der Federaufnahmehülse (3) im Bereich des Trägers (5) erfolgt. Insbesondere ist daran gedacht, den Träger (50) als einen Tragrahmen auszubilden.

In Fig. 12 ist eine weitere Variante einer linearen Anordnung der Vorrichtung veranschaulicht. Im Bereich eines Standkörpers (33) ist wiederum eine Feder (34) angeordnet, die von einem Einstellelement (35) vor­ spannbar ist. Zur Positionierung des Einstellelementes (35) sind Schrauben (52) vorgesehen. An den Standkörper (33) angekoppelt ist eine Zugeinrichtung (53). Die Zug­ einrichtung (53) kann beispielsweise als eine Kette ausgebildet sein. Außenseitig um den Standkörper (33) herum ist eine Dämpfungsfeder (54) angeordnet, die als Aufpralldämpfer wirkt. Die Dämpfungsfeder (54) drückt die Kraftaufnahmehülse (36) zurück, wenn diese in den Bereich der Dämpfungsfeder (54) gelangt.

An die Kraftaufnahmehülse (36) ist wiederum eine Kraft­ abnahme angekoppelt, beispielsweise eine Kraftübertra­ gungsstange (22). Eingezeichnet ist in Fig. 12 ein zur Verfügung stehender Spannweg (55). Bei einer Bewegung der kraftaufnehmenden Hülse (36) relativ zum Standkör­ per (33) steht zunächst ein Freilauf (56) zur Verfü­ gung, während dessen die Feder (34) nicht druckbeauf­ schlagt wird. Nach einem Erreichen des Spannweges (55) wird über den Mitnahmebolzen (9) sowie eine angekoppel­ te Druckplatte (57) eine Spannung der Feder (34) durchgeführt. Im Bereich der Rastung (39) wird der Mit­ nahmebolzen (9) nach erfolgter Spannung abgelegt, so daß eine Kraftentlastung verursacht wird.

Fig. 13 zeigt in einer Seitenansicht die Vorspannhülse (4), die mit den Arretierungsausnehmungen (5) versehen ist. Die Vorspannhülse (4) weist einen Längsschlitz (58) auf, in den Federenden (59) einer Mehrzahl von Federn (10) eingreifen. Bei einer Verdrehung der Vor­ spannhülse (4) erfolgt eine gleichzeitige Vorspannung aller Federn (10). Grundsätzlich ist es ebenfalls denk­ bar, statt eines linearen Längsschlitzes (58) einen konturierten Schlitz (58) zu verwenden, der bei einer Verdrehung der Vorspannhülse (4) unterschiedliche Fe­ dern (10) unterschiedlich vorspannt.

Fig. 14 zeigt in einer Querschnittdarstellung die An­ ordnung eines relativ zu einem stationären Halteelement (60) beweglichen Läufers (61). Das Halteelement (60) weist eine Aussparung (62) auf, in der eine Feder (63) über ein Gelenk (64) verschwenkbar gelagert ist. In einem verschwenkten Zustand ist die Feder (63) mit ei­ nem Druckelement (65) gegen eine Andruckfläche (66) des Läufers geführt, die als Begrenzung einer Ausnehmung (67) des Läufers ausgebildet sein kann. Bei einer Bewe­ gung des Läufers (61) in einer Spannrichtung (68) wird die Feder (63) zusammengedrückt und in einem gespannten Zustand mit dem Druckelement (65) im Bereich einer Auf­ nahme (69) abgelegt, die im Bereich des stationären Halteelementes (60) angeordnet ist. In diesem Zustand wird von der Feder (63) Energie gespeichert und es er­ folgt keine weitere Kraftbeaufschlagung des Läufers (61). Der Läufer (61) kann hierdurch von der Feder (63) unbelastet weiter in Spannrichtung (68) bewegt werden und weitere Federn (63) spannen.

Bei einer Entladung der Federn (63) wird der Läufer (61) entgegen der Spannrichtung (68) bewegt. Die vorge­ sehenen Federn (63) greifen dabei nacheinander bzw. einander sich zeitlich überlappend am Läufer (61) an und können diesen über einen weiten Weg entgegen der Spannrichtung (68) befördern. Auch bei einem großen derartigen Hubweg sind somit nur relativ gering dimen­ sionierte und damit auf geringem Bauraum unterbringbare Federn (63) erforderlich.

Fig. 15 zeigt ähnlich zur Fig. 7 ein weiteres Kraft- Weg-Diagramm, das bezüglich der Kraftachse (28) und der Wegachse (29) eingetragen ist. Bis zu einem Umschalt­ punkt (70) erfolgt keine Kraftbeaufschlagung durch ei­ nen entsprechenden Freilauf. Ab dem Umschaltpunkt (70) setzt eine Feder ein und baut linear eine Kraft auf. Von einem Umschaltpunkt (70) an wird die erste Feder festgesetzt und eine zweite Feder wirksam, die mit einer Vorspannung versehen ist. Ab dem Umschaltpunkt (72) wird zur vorher aktivierten Feder eine mit Vor­ spannung versehene weitere Feder aktiviert. Ab dem Um­ schaltpunkt (73) wird wiederum ein Freilauf wirksam, von dem sämtliche Federn erfaßt sind. Ab dem Umschalt­ punkt (74) erfolgt dann wieder ein linearer Kraftan­ stieg durch Aktivierung einer weiteren Feder. Durch die entsprechende Kombination einer Mehrzahl von Federn lassen sich nahezu beliebige Kraft-Weg-Diagramme reali­ sieren. Bei einer geeigneten Kombination von Zug- und Druckfedern lassen sich auch entgegengesetzte Kräfte abspeichern.

Sowohl bei der Verwendung von Drehfedern als auch bei der Verwendung von linearen Federn ist es möglich, vor­ bestimmte Arretierungen vorzusehen. Beispielsweise kön­ nen Federkränze mit Sperren, Querstifte oder vergleich­ baren Bauelemente eingesetzt werden. Alternativ zur Verwendung von L-förmigen Schlitzen zur Ablage von ge­ spannten Federn ist es auch möglich, andersartig aus­ gebildete Ablageelemente einzusetzen. Beispielsweise ist es möglich, feststehende Einrastkörper einzusetzen oder kraftaufnehmende Einrastscheiben zu verwenden.

Zusätzlich zur Verwendung der Federn ist es möglich, mechanische Arretierungselemente vorzusehen. Beispiels­ weise ist es möglich, Arretierungen über Zapfen vorzu­ sehen, die in U-förmige Nuten eingreifen. Die Arretie­ rung kann beispielsweise automatisch nach einem Führen des Zapfens in den Bereich der Nut erfolgen. Zur Freigabe kann eine Knopfauslösung vorgesehen sein, die von einem Benutzer betätigt wird und mit Hilfe dessen der Zapfen wieder aus der Nut herausgedrückt wird. Zur Realisierung der Arretiervorrichtungen sind aber auch eine Vielzahl anderer Ausführungsformen denkbar, bei­ spielsweise Zahnscheiben oder anders gestaltete Profile.

Claims (27)

1. Drehgelenk für mindestens zwei relativ zueinander bewegliche Teile, beispielsweise für Ladeklappen von Fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem der Teile (60, 61) ein Lagerelement zur Halte­ rung eines Anschlagsbereiches einer Feder (10, 63) angeordnet ist, die die Teile (60, 61) entlang min­ destens eines Teiles der Bewegung gegeneinander verspannt.

2. Drehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Federn (10, 63) von einer Vorspannung beaufschlagbar ist.

3. Drehgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für mindestens eine der Federn (10, 63) ein Freilauf vorgesehen ist.

4. Drehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Fe­ dern (10, 63) als Drehfeder ausgebildet ist.

5. Drehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Feder (10, 63) mit einem Mitnahmebolzen (9) versehen ist, der in einer Führungsnut (8) geführt ist.

6. Drehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß für den Mitnahmebolzen (9) in einem gespannten Zustand der Feder (10, 63) eine Aufnahmeausnehmung (11) vorgesehen ist.

7. Drehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Feder (10, 63) als Linearfeder ausgebildet ist.

8. Drehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Federn (10, 63) vorgesehen sind.

9. Drehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß für die Federn (10, 63) unterschiedliche Einschaltpunkte vorgesehen sind.

10. Drehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß für die Federn (10, 63) unterschiedliche Ausschaltpunkte vorgesehen sind.

11. Vorrichtung zur Kraftspeicherung in Federspeichern, bei der ein räumlicher Arbeitsbereich durch einen zurücklegbaren Weg bei einem Zusammendrücken von mindestens einer Feder des Federspeichers aufge­ spannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß entlang des Arbeitsbereiches in Wirkrichtung mindestens zwei Federn (63) angeordnet sind, die bei einem Zusam­ mendrücken beziehungsweise Entspannen zeitlich nacheinander beaufschlagt werden, daß zur Beaufsch­ lagung der Federn (63) mindestens ein stationäres Halteelement (60) sowie ein beweglicher Läufer (61) vorgesehen sind, daß eine zeitlich zuerst gespannte Feder (63) derart abgelegt wird, daß entlang eines weiteren Weges des Läufers (61) keine weitere Kraftbeaufschlagung zwischen Läufer (61) und Halte­ element (60) durch diese Feder (63) erfolgt und daß eine Reaktivierung der abgelegten Federn (63) zeit­ lich nacheinander bei einer Rückwärtsbewegung des Läufers (61) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß das Halteelement (60) als eine Hülse aus­ gebildet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Läufer (61) innerhalb des hülsenförmigen Halteelementes (60) geführt ist.

14. Vorrichtung nach einem der Anspruch 11 oder 12, da­ durch gekennzeichnet, daß der Läufer (61) außensei­ tig zum Halteelement (60) geführt ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Fe­ dern (63) als Spiralfeder ausgebildet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß die Feder (63) in einem gespannten Zustand mit einem Druckelement (65) in einer Aufnahme (69) des Halteelementes (60) ableg­ bar ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Federn (63) in Bewegungsrichtung überlappende Arbeitsbe­ reiche aufweisen.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß eine programmierbare Ent­ ladung der Federn (63) vorgesehen ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß für die Federn (63) vor­ gebbare Zwischenablagestellen vorgesehen sind.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Führungsnut zur Füh­ rung eines Mitnahmebolzens (9) der Feder (63) in Quer- und Längssegmente unterteilt ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 20, da­ durch gekennzeichnet, daß mehrere Federn (63) je­ weils separaten Arbeitsmodulen zugeordnet sind und das mindestens zwei Arbeitsmodule in Wirkrichtung hintereinander angeordnet sind.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 21, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Fe­ dern (63) als Gasdruckfeder ausgebildet ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 22, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Fe­ dern (63) als Spiralfeder ausgebildet ist, die im Bereich eines ihrer Enden an einer Drehachse fest­ gelegt ist.

24. Vorrichtung zur Kraftspeicherung in Federspeichern, bei der ein räumlicher Arbeitsbereich durch einen zurücklegbaren Weg bei einem Zusammendrücken von mindestens einer Feder des Federspeichers aufge­ spannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die im Be­ reich des Federspeichers angeordneten Federn (10, 63) mindestens bei einer Entladung der Feder­ kraft in Wirkrichtung zueinander parallelschaltbar angeordnet sind.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeich­ net, daß für die Federn (10, 63) eine permanente Parallelschaltung vorgesehen ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Federn (10, 63) im Bereich eines Endes an einer Hülse und im Bereich eines weiteren Endes an einer Welle festgelegt sind.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens ein me­ chanisches Arretierelement zur Fixierung mindestens eines beweglichen Elementes relativ zu mindestens einem unbeweglichen Element vorgesehen ist.