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Stoßdämpfer für Teleskopfederungen, insbesondere für Fahr-und Motorräder
Die Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer für Teleskopfederungen, insbesondere für
Fahr- und Motorräder, und ist gekennzeichnet durch eine oder mehrere Schraubenfedern
in Kombination mit einer oder mehreren Ringfedern zur Stoßdämpfung.
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Es sind bereits Kombinationen von Ringfedern mit Schraubenfedern zur
Abfederung und Stoßdämpfung von Anhängern für Lastkraftfahrzeuge bekannt. Bei diesen
Ausführungen wird der Ringfeder eine kurze Schraubenfeder zur Aufnahme der schwächeren
Stöße vorgeschaltet. Als Hauptfederelement arbeitet hier die Ringfeder aus geschlossenen
Innen- und Außenringen mit kegeligen Berührungsflächen. Bei axialer Belastung der
Ringfeder wird zwischen den Kegelflächen der einzelnen Ringe Reibungsarbeit verrichtet
und bei der Entlastung der Ringfeder wird die rückwirkende Kraft durch die Reibungsarbeii
wirkungsvoll abgebremst bzw. gedämpft. Zu Abfederungszwecken bei Fahrzeugrädern
für Landfahrzeuge ist die Ringfeder allein ungeeignet.
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Die Vorrichtung zur Abfederung der Fahrgestelle von Fahrzeugen gemäß
der Erfindung verwendet als Hauptfeder eine Schraubenfeder. Konzentrisch innerhalb
der Schraubenfeder ist eine Ringfeder aus geschlossenen Innen- und Außenringen mit
Kegelflächen vorgesehen, welche als Stoßdämpfer für die Rückstoßkräfte der Schraubenfeder
dient. Das Hauptmerkmal der Erfindung Rist darin zu sehen, daß zusätzlich zu der
bekannten Reibungsarbeit zwischen den Kegelflächen der Ringfeder die Reibung in
der Bohrung der Innenringe
in Verbindung mit einem Führungsbolzen
und die Reibung am Zylinderumfang der Außenringe in Verbindung mit der Bohrung einer
Führungshülse stoßdämpfend nutzbar gemacht wird. Zu diesem Zweck ist der Ringfedersatz
gekapselt, und zwar sitzen die Innenringe mit wenig Spiel auf dem Führungsbolzen
und die Außenringe mit wenig Spiel in der Führungshülse.
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Bei axialer Belastung des Ringfedersatzes nach einem bestimmten Einfederungsweg
der Schraubenfeder werden die Innenringe radial gleichmäßig gestaucht und die Außenringe
radial gleichmäßig gedehnt, wodurch das Spiel zwischen der Bohrung der Innenringe
und dem Führungsbolzen und das Spiel zwischen der Zylinderfläche der Außenringe
und der Bohrung der Führungshülse aufgehoben wird und mit zunehmender Einfederung
der Schraubenfeder progressive Reibungsarbeit erzeugt wird, welche bei der Ausfederung
die Rückstellkräfte der Schraubenfeder wirkungsvoll dämpft. Die federnde Vorrichtung
kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß erst nach einer anfänglichen alleinigen
Beanspruchung der Schraubenfeder ein Zusammenwirken mit dem Ringfedersatz zustande
kommt oder aber daß eine gemeinsame Beanspruchung beider Federelemente von Anfang
an eintritt. Für den Ringfedersatz können Einrichtungen vorgesehen werden, die es
ermöglichen, die Dämpfung in weiten Grenzen zu ändern. So kann z. B. als Dämpfung
nur die Reibung der Innenringe zwischen den Bohrungen der Innenringe auf dem Führungsbolzen
und den Kegelflächen oder aber die Dreifachreibung zwischen den Bohrungen auf den
Führungsbolzen, den Kegelflächen und den Zylinderflächen der Innen-und Außenringe
in der Führungshülse wirken. Mit den Mitteln der Erfindung lassen sich die verschiedensten
Formen der Charakteristik der Federung erreichen, wobei sich alle Zwischenstufen
von einer weichen zu einer harten Federung treffen lassen. In der praktischen Anwendung
der neuen Federvorrichtung zeigen sich weitere Vorteile, die die bisher bekannten
Federelemente nicht aufweisen. Insbesondere ergibt sich durch die konzentrische
Anordnung des Ringfedersatzes innerhalb der Schraubenfeder eine geringe Baugröße
der Gesamtvorrichtung und trotzdem ein großer Federweg, so daß diese besonders vorteilhaft
zur Abfederung von Fahr- und Motorrädern Verwendung finden kann. Eine weitere Ausbildung
des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß die Ringfeder nicht sofort zur Dämpfwirkung
gelangt, sondern daß bei Fahrzeugen kleine, ein bestimmtes Maß nicht überschreitende
Schwingungen ungedämpft bleiben sollen, um ein weiches Fahren zu gewährleisten.
Diesen Forderungen entsprechen die nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung
dargestellten Federvorrichtungen nach der Erfindung.
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Die Federvorrichtung gemäß der Erfindung läßt sich auch so gestalten,
daß mehr als eine Schraubenfeder und mehr als ein Ringfedersatz zusammenwirken.
Auch können statt der geschlossenen Ringfedern solche mit Schlitzen verwendet werden,
wenn ein bestimmtes Federdiagramm erreicht werden soll.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in Ausführungsbeispielen dargestellt.
Es zeigt Fig. I einen Längsschnitt durch die Federvorrichtung, bei welcher der Ringfedersatz
durch eine weiche Schraubenfeder abgestützt wird, Fig. 2 einen Längsschnitt durch
die Vorrichtung, bei der der Ringfedersatz beiderseitig als Dümpfung wirkt und die
Hauptdämpfung erst nach einem bestimmten Federweg der Schraubenfeder durch einen
zusätzlichen Ringfedersatz, vorzugsweise mit inneren Schlitzringen, in Wirkung tritt,
Fig. 3 den Einbau der Federvorrichtung nach Fig. 2 in einer Teleskopgabel für Motorräder,
Fig. 4 die Federvorrichtung nach Fig. I als Motorrad-Hinterradfederung, Fig. 5 eine
Ausführungsform eines Ringfedersatzes, bei welcher die Innenringe kreisbogenförmige
oder ballige Außenkonturen, die Außenringe dagegen die bekannten inneren Kegelflächen
zeigen.
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Bei dem in Fig. I und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist I die Haüptschraubenfeder,
welche mit dem unteren Zylindergehäuse 2 und mit dem oberen Zylindergehäuse 3 durch
Einschrauben verbunden ist und wobei beide Gehäuse teleskopartig ineinandersitzen.
Der Führungsbolzen 4 mit Gewindeansatz 5 und Anschlußauge 6 ist mit dem unteren
Zylindergehäuse 2 verschraubt. Zentrisch über dem Führungsbolzen 4 sitzt eine Schraubenfeder
7 zur Abstützung des Ringfedersatzes, der aus den geschlossenen Innenringen 8 und
den geschlossenen Außenringen 9 zusammengesetzt ist. Der Ringfedersatz 8, 9 sitzt
mit etwas Spiel in der Führungshülse Io und ist unten durch einen verschiebbaren
Abschlußring II in Verbindung mit einem Sprengring I2 gegen Herausfallen gesichert.
Der Ringfedersatz 8, 9, mit der Führungshülse Io, dem Abschlußring II und dem Sprengring
I2 ist über den Führungsbolzen 4 gesteckt. Der Abschlußdeckel I3 ist auf das Zylindergehäuse
3 aufgeschraubt und somit auch die Führungshülse Io festgelegt. Zur Abstützung und
Einstellung einer zweckmäßigen Vorspannung für den Ringfedersatz 8, 9 sitzt zentrisch
im Abschlußdeckel I3 die Gewindeglocke I4.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und 3 unterscheidet sich von dem
Beispiel nach Fig. I dadurch, daß der Ringfedersatz 8, 9 als Stoßdämpfer zweifach
wirkend ist und durch die Bewegung des Führungsbolzens 4 in beiden Richtungen axial
beaufschlagt wird. Ferner ist anstatt der weichen Schraubenfeder 7 zur Betätigung
des Ringfedersatzes 8, 9 ein weiterer Ringfedersatz aus geschlossenen Außenringen
I6 und vorzugsweise geschlitzten Innenringen I7 vorgesehen, der aber erst nach Zurücklegung
eines bestimmten Weges X1 der Hauptschraubenfeder r den Ringfedersatz 8, 9 zur Dämpfung
betätigt. i ist die Hauptschraubenfeder in dem unteren Zylindergehäuse 2 und dem
oberen Zylindergehäuse 3. Der :Führungsbolzen 4 mit unterem Gewindeansatz 5 und
Anschlußauge6 besitzt
am oberen Ende zusätzlich ein Gewinde zur
Aufnahme einer einstellbaren Ringmutter 4b für den Ringfedersatz 8, 9.
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Der Ringfedersatz 8, 9 sitzt in der Führungshülse Io und wird unten
von dem verschiebbaren Abschlußring II in Verbindung mit dem Sprengring I2 gestützt.
Oben wird der Ringfedersatz 8, 9 gleichfalls durch einen Abschlußring II mit Sprengring
I2 gesichert. Als Abschluß dient eine Gewindekappe I5 mit Anschlußauge I8.
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In Fig. 5, einer besonderen Ausführungsform eines Ringfedersatzes,
sind 27 die geschlossenen oder auch geschlitzten Innenringe mit kreisbogenförmigen
oder balligen Außenflächen und 28 die geschlossenen Außenringe mit inneren beiderseitigen
Kegelflächen. Die kreisbogenförmige oder ballige Gestaltung der Außenflächen der
Innenringe 27 in Verbindung mit den kegeligen Innenflächen der Außenringe 28 des
Ringfedersatzes hat den Vorteil, daß Ungenauigkeiten in den Kegelflächen der Außenringe
durch die Kugelform der Innenringe ausgeglichen werden und eine kardanbewegliche
Einstellung des gesamten Ringfedersatzes erfolgt. Auch zur Änderung der Dämpfungscharakteristik
kann die neue Kugelform der Innenringe vorteilhaft angewandt werden, da zwischen
den Berührungsflächen der Innen- und Außenringe weniger Reibung erzeugt wird. Ferner
wird dadurch das oftmals eintretende Festsitzen bzw. Festklemmen der Außen- und
Innenringe mit kegeligen Berührungsflächen vermieden und ein besseres Entspannen
der Ringe gewährleistet: Wie aus der Fig. 3 ersichtlich, ist die Federvorrichtung
beispielsweise in einer Teleskopgabel für Motorräder eingebaut. Die Gewindekappe
I5 mit Anschlußauge I8 ist mittels eines Schraubenbolzens oberhalb der Teleskopgabel
angelenkt, die am Steuerkopf des Motorrades angeordnet ist. Leichte Fahrbahnstöße
werden ohne Betätigung des Ringfedersatzes allein durch die Hauptschraubenfeder
I weich federnd ohne Dämpfung aufgenommen. Bei stärkeren Stößen in Pfeilrichtung
kommt nach Zurücklegung des Federweges X1 der unten auf dem Führungsbolzen 4 sitzende
Ringfedersatz I6, I7 mit geschlitzten Innenringen gegen den Abschlußring II zum
Anliegen und betätigt bei weiterer Durchfederung den Ringfedersatz 8, 9 in axialer
Richtung, wodurch durch die kegeligen Berührungsflächen der Ringe die Innenringe
progressiv radial gestaucht und die Außenringe progressiv radial gedehnt werden
und somit die Innenringe 8 mit zunehmender Pressung an dem Führungsbolzen 4 zum
Anliegen und die Außenringe 9 mit zunehmender Pressung an der inneren Wandung der
Führungshülse Io zum Anliegen kommen, so daß bei der Ausfederung die starken Rückstellkräfte
der Hauptschraubenfeder I gedämpft werden. Sollte bei stärksten Stößen die Rückfederung
über die Anfangsstellung hinausgehen, so wird bei der Ausführungsform nach Fig.2
der als Dämpfer vorgesehene Ringfedersatz 8, 9 in Verbindung mit dem Führungsbolzen
4 und der Ringmutter 4b in entgegengeestzter Richtung betätigt. Die verschiedenen
Ausführungsformen gestatten, daß sowohl die Charakteristik der Federung als auch
die der Dämpfung in weiten Grenzen geändert werden kann.