DE9307587U1 - Gefederte Räder oder Rollen - Google Patents

Description

Gefederte Räder oder Rollen

Die Neuerung betrifft gefederte Räder oder Rollen und ähnliche Maschinenbauelemente wie beispielsweise Gleiter mit verzögerter Rückstellgeschwindigkeit.

Gefederte Räder oder Rollen und ähnliche Antriebs- und Leitelemente werden bei einer Vielzahl von Maschinen und Transportgeräten als integrierte oder auswechselbare Elemente, insbesondere in Form von Lenk- oder Bockrollen benötigt. Ein wichtiger Anwendungsbereich gefederter Rollen sind schwere Transportgeräte wie z.B. Gabelstapler oder ähnliche Fahrzeuge. Die Rollensysteme bestehen aus einem Gehäuse mit feststehenden oder lenkbaren Befestigungselementen wie im Drehkranz bei Lenkrollen und einer Gabel zur Befestigung des Radkörpers sowie einer Federwippe und einem Federpaket im Gehäuse. Die Last wird über das Rad in die Wippe auf das Federpaket geleitet, wobei je nach Belastung eine oder mehrere Federn eingebaut sein können, um die für die jeweilige Belastung erforderliche Federrate zu erreichen. Heute werden relativ große Federwege bevorzugt, da derartige Federn relativ sensibler ansprechen als Kurzfederungen und außerdem ein erschütterungsdämpfender und leiser Lauf erwünscht ist.

Es hat sich aber in der Praxis gezeigt, daß gefederte Räder oder Rollen bei beispielsweiser starker Belastung des Transportfahrzeuges und unterschiedlichen Bodenunebenheiten dazu neigen, das Fahrzeug aufzuschaukeln; bei Gabelstaplern unter Belastung wird dieser Zustand vom Fachmann als "Entengang" bezeichnet. Dieses Aufschaukeln ist denkbar unerwünscht, denn es führt nicht nur zum vorzeitigen Verschleiß am Gerät, sondern auch zu starken Erschütterungen bei den transportierten Lasten, was beispielsweise inbesondere beim Transport von elektronischen Geräten und anderen sensiblen Waren vermieden werden muß.

Man hat schon versucht, diese Nachteile gefederter Räder, Rollen oder ähnlicher Elemente, die im folgenden zusammenfassend als Rollen bezeichnet werden, dadurch zu beheben, daß man in üblicher Weise in die Lenkgehäuse einen kleinen hydraulischen Dämpfer einbaut. Derartige hydraulische Dämpfer sind aber relativ kostenaufwendig und im übrigen, wie die Erfahrung gezeigt hat, den robusten Anforderungen bei Schwertransportgeräten nur begrenzte Zeit gewachsen.

Es besteht daher noch ein Bedürfnis nach gefederten Rollen, die mit einem kostengünstigen, dauerhaften und reparaturfreundlichen Dämpfer ausgestattet sind.

Neuerungsgemäß werden nunmehr gefederte Räder oder Rollen vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die Feder selbst mit einem die Rückstellgeschwindigkeit reduzierenden Verzögerungselement versehen ist.

Das Aufschaukeln gefederter Rollen und ähnlicher Bewegungselementen läßt sich überraschenderweise in einfacher Art dadurch verhindern, daß die Rückstellgeschwindigkeit eines belasteten Federelementes durch reibendes Gleiten an einem außen an der Feder anliegenden oder in der Federspirale einliegenden Verzögerungselement kontrolliert wird. Durch die Verzögerung der Rückstellung und die kontrollierte Abgabe der Bewegungsenergie an das Verzögerungselement kann ein Aufschaukeln in einfacher und zuverlässiger Weise verhindert werden.

Die einfachste Lösung gemäß Neuerung besteht darin, daß in die Druckfeder ein aus elastischem Material bestehendes Verzögerungselement in Form eines der Druckfeder entsprechenden zylindrischen Körpers eingelegt wird, wobei der Durchmesser dieses Verzögerungselementes geringfügig größer ist als der

Durchmesser der Federspirale. Dadurch wird die Feder durch die Querdehnung aufgrund des Verzögerungselementes radial etwas verformt, was allerdings auf das Ansprechen der Feder bei Belastung kaum nennenswerten Einfluß hat. Bei der Rückstellung der Feder reibt das Federmaterial in gleitender Weise an dem elastischen Zylinder des Verzögerungselemtes entlang, so daß eine sprunghafte Rückstellung und damit ein Aufschaukeln mit Sicherheit vermieden wird. Bei einer zylindrischen Druckfeder, die normalerweise einer Federführung bedarf, kann beispielsweise das Verzögerungselement auch mehrteilig ausgebildet sein, beispielsweise als Einsatz in die Spirale, wobei aber die beiden Enden dieses Einsatzes konisch zulaufen können und mit der ebenfalls konisch ausgestalteten Federzentrierung bei Belastung zusammenwirken, wobei, da der Durchmesser der konischen Enden der Federzentrierung geringfügig größer als der Durchmesser der Enden des Verzögerungselementes ist, eine zusätzliche Querdehnung erzielt wird.

Entsprechende Verzögerungselemente lassen sich nicht nur bei zylindrisch gebauten Spiralfedern verwenden, sondern auch bei Federn mit anderer Geometrie, beispielsweise bei konischen Federn oder auch bei sogenannten progressiven Federn, bei denen die Federspannung in unterschiedlichem Maße zu- bzw. abnimmt.

Umfangreiche Tests haben ergeben, daß in der Regel eine hinreichende Verzögerung erzielt wird, wenn der Durchmesser des innenliegenden Verzögerungselementes im Vergleich zum Federdurchmesser etwa 5 % größer ist. Dieser Wert läßt sich aber variieren in Abhängigkeit von der Art der verwendeten Werkstoffe, der geometrischen Form der Federn und des Verzögerungselementes und der Größe bzw. Länge des Federweges.

Das Verzögerungselement muß nach der neuerungsgemäßen Lösung nicht zwingend in der Feder einliegend sein, sondern es kann auch die Feder von außen umfassen, beispielsweise als Mantel aus elastischem Material. Eine Reduzierung der Rückstellgeschwindigkeit ergibt sich dadurch, daß die Spirale und das umgebende Material in einem gleitend-reibenden Eingriff zueinander stehen, der bei Belastung ein sofortiges Ansprechen der Feder ermöglicht, aber die Rückstellgeschwindigkeit deutlich reduziert.

Die Federn können als Druck- oder Zugfedern ausgebildet sein und sie können ebenso wie das Verzögerungselement nachstellbar sein bzw. unter Vorspannung gesetzt werden. Als Material für die Federn können die üblichen Metalle eingesetzt werden, aber es sind auch Federn aus unterschiedlichen Kunststoffen oder synthetischen Kautschuken oder anderem für Federn geeignetem Material einsetzbar. Das Verzögerungselement, das entweder von innen oder von außen an den Federspiralen anliegt, kann vorzugsweise ein elastisches Material sein, wofür sich insbesondere verschiedene Kunststoffe, aber auch synthetische Kautschuke eignen. Besonders bewährt haben sich Polyurethanelastomere, wie sie beispielsweise von der Firma Bayer AG unter der Marke "Vulkollan" in den Handel gebracht werden.

Das Verzögerungselement kann aber auch nicht verformbar sein und beispielsweise aus einem relativ abriebfesten Metall bestehen. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn die Feder selbst aus Elastomeren oder synthetischen Kautschuken hergestellt ist.

Im folgenden wird die Neuerung anhand der Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine schematischer Darstellung des Querschnitts durch eine Rolle ohne Belastung

Fig. 2 zeigt dieselbe Rolle unter Belastung

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform des Verzögerungselementes

Fig. 4 zeigt ein Federpaket mit ein- und außenliegenden Verzögerungselementen.

Wie sich aus Fig. 1 und 2 ergibt, ist schematisch und nicht vollständig eine Rolle dargestellt, die aus Gehäuse 1 mit der Befestigungs- oder Aufnahmeplatte 2, Gabel 4 und Radkörper 3 besteht. Im Inneren des Lenkgehäuses 1 ist zwischen Wandung und Federwippe die Feder 5 angebracht, die über die konisch zulaufenden Zapfen 6 und 7 zentriert wird. Inliegend in der Feder ist das Verzögerungselement 8, das im Durchschnitt so dimensoniert ist, daß der Feder 5 ein leichte Querdehnung vorgegeben wird.

Unter Belastung wird die Feder 5 zusammengepreßt, wobei die kegelstumpfförmigen Federzentrierungen 6 und 7 das Verzögerungselement 8 bei Höchstbelastung fast berühren. Sobald die Belastung aufhört, entspannt sich die Feder wieder und geht in den in Fig. 1 dargestellten Zustand über, wobei aber die Rückstellgeschwindigkeit aufgrund des Verzögerungselementes 8 deutlich reduziert wird.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform von Feder mit innenliegendem Verzögerungselement 8 dargestellt, wobei in diesem Fall das Verzögerungselement hohl gestaltet ist, so daß nur die Wandungen an der Federspirale 5 anliegen. Die Enden des Verzögerungselementes sind jeweils konisch eingezogen und entsprechen in ihrer Konizität der Konizität der Federzentrierungen 6 und 7, so daß diese sich unter Last in das Verzögerungselement 8 hineinpressen können. Dadurch

wird die Querdehnung der Feder 5 zusätzlich erhöht und die RückStellgeschwindigkeit erniedrigt.

In Fig. 4 ist ein Federpaket aus den unterschiedlich dimensionierten Federn 5 und 9 dargestellt, wobei die Feder 5 innenliegend mit einem Verzögerungselement 8 und außenliegend den Raum bis zur Feder 9 ausfüllend mit einem Verzögerungselement 10 versehen ist. Das Federpaket umgibt außen um die Feder 9 ein weiteres Verzögerungselement 11, das die Feder 9 einschließt. Bei Entlastung gehen daher sowohl die Feder 5 wie auch die Feder 9 in ihre Ursprungslage zurück, wobei jeweils die Energieübertragung an die innen- bzw. außenliegenden Verzögerungselemente erfolgt und dadurch die Rückstellgeschwindigkeit sehr stark reduziert wird.

Claims (17)

Schutzansprflche

1. Gefederte Räder oder Rollen oder ähnliche Maschinenbauteile, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (5, 9) mit einem die Rückstellgeschwindigkeit reduzierenden Verzögerungselement (8, 10, 11) versehen ist.

2. Räder oder Rollen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungselement (8) innenliegend in der Federspirale (5) angebracht ist.

3. Räder oder Rollen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungselement (8) einen geringfügig größeren Durchmesser als die Federspirale (5) aufweist.

4. Räder oder Rollen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungselement (10, 11) außerhalb der Feder (5, 9) diese umfassend und angebracht ist.

5. Räder oder Rollen nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungselement (8, 10, 11) mit der Feder in (5, 9) gleitendreibenden Eingriff steht.

6. Räder oder Rollen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungselement (8, 10, 11) mehrteilig ist.

7. Räder oder Rollen nach 1 bis 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungselement (8) und die Federzentrierung (6, 7) in Eingriff sind.

8. Räder oder Rollen nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungselement (8, 10, 11) aus elastischem Material besteht.

9. Räder oder Rollen nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungselement (8, 10, 11) aus Kunststoff oder synthetischen Kautschuken besteht.

10. Räder oder Rollen nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungselement (8, 10, 11) aus nicht verformbarem Material besteht.

11. Räder oder Rollen nach Anspruch 1 bis 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungselement (8, 10, 11) aus Metall besteht.

12. Räder oder Rollen nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder aus Metall, Kunststoff oder synthetischen Kautschuken besteht.

13. Räder oder Rollen nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (5, 9) als Zug- oder Druckfeder ausgebildet ist.

14. Räder oder Rollen nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (5, 9) als solche mit gleichbleibenden oder mit unterschiedlichem Durchmesser und/oder unterschiedlichen Geometrien ausgebildet ist.

15. Räder oder Rollen nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (5, 9) als progressive Feder ausgebildet ist.

16. Räder oder Rollen nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß Feder (5, 9) und/oder Verzögerungselement (8, 10, 11) nachstellbar sind.

17. Räder oder Rollen nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß Feder (5, 9) und/oder Verzögerungselement (8, 10, 11) unter Vorspannung setzbar sind.