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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Federelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Es ist bereits bei Rennrodeln bekannt, die Kufen mit Feder elementen
in Form von Schraubendruckfedern in Verbindung mit hydraulischen oder pneumatischen
Stoßdämpfern auszustatten, wie dies auch beim Kraftfahrzeugbau üblich ist. Durch
die Anwendung derartiger Federelemente sollte erreicht werden, daß bei einer Abwärtsfahrt
von unten nach oben auf die Kufen laufend einwirkende Stöße als Folge von zufällig
auftretenden Bodenwellen so verarbeitet werden, daß der Rennrodel stets seine Bodenberührung
über die Kufen beibehält. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die Abfahrtszeiten eines
Rennrodels umso langsamer sind, äe häufiger der Rennrodel aufgrund von Bodenwellen
durch die Luft springt. Durch die bekannten Federelemente wurden indessen keine
zufriedenstellenden Ergebnisse erreicht, weil die üblichen hydraulischen oder pneumatischen
Stoßdämpfer erst bei bestimmten Mindesthüben ansprechen, die wiederum auf normalen
Rodelbahnen nur in einem mäßig hohen Anteil auftreten. Bei Kraftfahrzeugen spielt
dieser Gesichtspunkt eine geringe Rolle, weil praktisch jedes Kraftfahrzeug mit
tuftbereifung ausgestattet ist, die ein bestimmtes Maß an Bodenhaftung gewährleistet,
und weil darüber hinaus ein eventuelles Springen des Kraftfahrzeuges auf sehr welliger
Fahrbahn für die Energiebilanz praktisch außer Betracht bleiben kann. Bei einem
Sportgerät, wie
es ein Rennrodel darstellt, sind dagegen bei einer
Abfahrt Zeitgewinne im Bereich von Hundertstelsekunden sehr erheblich.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines gegenüber dem Stand
der Technik verbesserten Federelementes, insbesondere für Rennrodel, Skeletons und
Bobs, welches eine verbesserte Bodenhaftung gewährleistet und ermöglicht, daß die
von dem Kufenfahrzeug durch Stöße aufgenommene Energie möglichst weitgehend in kinetische
Abfahrtsenergie umgesetzt wird. Erreicht wird dies durch die kennzeichnenden Iierkmale
des Patentanspruchs 1.
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Durch die Verwendung eines gemischtzelligen (d.h.
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offene und geschlossene Zellen umfassenden) Pufferkörpers läßt sich
die Eigendämpfung auf ideale Werte für das betreffende Kufenfahrzeug abstimmen.
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Durch die Weiterbildungen nach den Patentansprüchen 2, 3 und 4 lassen
sich weitgehend optimale Werte für die Federelemente an Kufenfahrzeugen im sportlichen
Einsatz erzielen.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. la einen Rodel nach dem Stand der Technik beim Auffahren auf eine
Bodenwelle, in Seitenansicht zu zwei verschiedenen Zeitpunkten tl und t2, Fig. Ib
eine Darstellung analog Fig. 1, jedoch
für einen mit erfindungsgemäßen
Federelementen ausgestatteten Rodel, Fig. 2a ein Ausführungsbeispiel eines Rennrodels
nach dem Stand der Technik in einer vertikalen Schnittebene parallel zur Fahrzeugquerachse
sowie in hälftiger Darstellung, Fig, 2b einen Rennrodel in analoger Darstellung
wie Fig. 2a, welcher durch eine verhältnismäßig geringfügige Abwandlung mit einem
erfindungsgemäßen Federelement ausgestattet wurde, Fig. 3 einen Rennrodel in einer
Darstellung analog Fig. 2a oder 2b, welcher von vornherein konstruktiv mit einem
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Federelementes ausgestattet ist, Fig.
4 einen Skeleton in perspektiviszher Darstellung, welcher mit einem Paar erfindungsgemäßer
Federelemente ausgestattet ist, Fig. 5 und 6 äe eine Bobkufenbaueinheit, welche
jeweils mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Federelementes ausgestattet
ist, jeweils in Seitenansicht.
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Gemäß Fig. la erfolgt bei einem Rodel nach dem Stand der Technik,
wenn auf eine Bodenwelle W aufgefahren wird, eine Energieaufnahme durch (nicht veranschaulichte)
Federelemente unter der Einwirkung einer Kraft K1 zu einem Zeitpunkt tl.
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Uberläuft der Rodel die anstiegseitige Flächenwendelinie KW der Bodenwelle
W, so erfolgt eine Energieabgabe der in den Federelementen gespeicherten Energie
gemäß einer Kraft K2, was bereits vor der Kuppe der Bodenwelle W oder unmittelbar
dahinter zu einem Abheben der Kufen des Rodels vom Boden, d.h. zu einem unerwünschten
Springen führen kann Ist einmal die Bodenhaftung verlorengegangen, so wird die in
den Federelementen gespeicherte Restenergie nicht mehr auf den Boden gebracht, geht
also im Sinne einer Abwärtsbeschleunigung verloren.
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Es sind daher Verhältnisse anzustreben, wie sie in Fig. Ib dargestellt
sind. An der Anstiegseite der Bodenwelle W erfolgt unter der Einwirkung einer Kraft
E1 zum Zeitpunkt tl wiederum eine Energieaufnahme seitens der Federelemente des
Rodeis.
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Vermöge entsprechend abgestimmter Dämpfung wird aber diese Energie
erst nach Überlaufen der Kuppe der Bodenwelle W zu einem Zeitpunkt t2' unter der
Einwirkung der Kraft K2 abgegeben. Es wird also die in den Federelementen gespeicherte
Energie weitgehend wieder in kinetische Energie des Rodels umgesetzt.
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Gemäß Fig. 2a umfaßt ein Rodel zwei oder mehrere Querstege 1, von
denen jeder an beiden Enden mit einem Längsholm 2 verbunden ist. Von jedem Quersteg
verläuft eine Kufenstütze 3 aus Rechteckstahl schräg nach unten und außen. An ihrem
unteren Bereich greift die Kufenstütze 3 in einen rechteckigen Schlitz 4 einer Holzkufe
5 ein. Die Holz-
kufe 5 ist an ihrer bodenseitigen Fläche mit einem
Stahlband 6 belegt, das seinerseits an seiner Unterseite wiederum eine Schicht 7
aus Spezialstahl aufweist, welche eine Lauffläche bildet. Die Breite und Länge des
Schlitzes 4 ist größer als diejenige der Kufenstütze 3, wobei der dadurch gebildete
Zwischenraum rundum durch eine Gummimanschette 8 ausgefüllt ist. Die Kufenstütze
3 ist in der Holzkufe 5 durch eine Querschraube 9 fixiert, welche durch eine Querbohrung
der Holzkufe 5, der Gummimanschette 8 sowie der Kufenstütze 3 verläuft.
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Hierbei ist wesentlich, daß der Durchmesser der Querbohrung der Kufenstütze
3 den Außendurchmesser der Querschraube 9 nicht wesentlich übersteigt.
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Infolgedessen ist die Kufe 5 gegenüber der Kufenstütze 3 in Vertikalrichtung
nicht abgefedert, sondern es vermag lediglich die Kufe 5 gegenüber der Kufenstütze
3 eine sehr geringfügige Kippbewegung auszuführen. Diese Kippbewegung ist deshalb
erforderlich, weil ein Rennrodel durch Gewichtsverlagerung der Schultern und durch
Hochheben des einen oder anderen Längsholmes 2 am vorderen Ende, d.h. durch eine
Verwindung, gesteuert wird. Durch die Gummimanschette 8 wird erreicht, daß in jeder
Verwindungsstellung der Rodel seine Spur unverändert hält, d.h. daß die beiden Kufen
möglichst konstante Abstände behalten.
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In Fig. 2b sind gleiche oder analoge Teile wie in Fig. 2a mit gleichen
Bezugsziffern versehen und gegebenenfalls nicht gesondert erläutert. Um von einem
Rodel nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 2a zu einem mit erfindungsgemäßen Feder-
elementen
ausgestatteten Rodel nach Fig. 2b zu gelangen, wird der in Fig. 2a bereits angedeutete
Schlitz 4 tiefer ausgefräst, so daß er bis zur oberen Fläche des Stahlbandes 6 reicht.
Auf die untere Stirnfläche der Kufenstütze 3 wird eine rechteckige Druckplatte 10
geschweißt. Das Volumen des Schlitzes 4 wird durch einen gemischtzelligen Pufferkörper
11 aus elastischem Kunststoff mit einer Eigendämpfung von 15-25 % bei Betriebstemperatur
(d.h. etwa 0 bis -100C) ausgefüllt. Die Querbohrung der Kufenstütze 3 zur Aufnahme
der Schraube 9 wird zu einem Langloch 12 ausgeweitet.
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Danach vermag die Kufe 5 unter Beibehaltung der wesentlichen Eigenschaften
wie bei dem bekannten Sc'.itten gemäß Fig. 2a zusätzlich eine Federbewegung in Richtung
eines Doppelpfeiles Pf1 auszuführen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind gleiche oder analoge
Bauelemente wie in Fig. 2a, 2b mit gleichen Bezugsziffern versehen und gegebenenfalls
nicht gesondert erläutert. Eine Kufe 5 nebst Stahlband 6 und Spezialstahlschicht
7 ist über einen Lenker 14 mittels eines Lagers 15 an die Unterseite des Quersteges
1 angelenkt. An der Außenseite des Quersteges 1 ist zusätzlich zu dem (nicht veranschaulichten)
Längssteg 2 (vgl. Fig. 2a, 2b) eine Kolben/Zylinder-Baueinheit 16 vorgesehen, deren
Zylinderraum mit einem Pufferkörper 11 ausgefüllt ist, wie er bereits in Verbindung
mit Fig. 2b erwähnt wurde. Eine Kolbenstange 17 der Kolben/Zylinder-Baueinheit 16
ist mit der Kufe 5 über eine Ankerplatte 18 fest verbunden und vermag
in
einem kleinen Winkelbereich zu kippen, um eine Schwingbewegung des Lenkers 14 zu
ermöglichen.
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Der Skeleton gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von einem Rennrodel bekanntlich
dadurch, daß er auf dem Bauch gefahren wird und ein praktisch verw windungsfreies
Fahrgestell aufweist. Gleichwohl sind auch in Fig. 4 zum Zwecke einer klareren systematischen
Darstellung analoge Bauelemente wie in Fig. 2a, 2b, 3 mit gleichen Bezugsziffern
versehen und gegebenenfalls nicht gesondert erläutert. Die Kufen 5 des Skeletons
sind jeweils mittig über eine Kolben/Zylinder-Einheit 16 gegen den zugeordneten
Längsholm 2 abgestützt.
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Die in Fig. 5 und 6 veranschaulichten Kufenbaueinheiten sind über
je ein Gelenk 20 mit einem (nicht veranschaulichten) Bobfahrgestell verbunden. Jede
Kufenbaueinheit weist einen Kufen träger 21 auf, an dessen vorderem und hinterem
Ende je ein Ende einer gebogenen Kufe 22 geführt ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist jedes Ende einer Kufe
22 in Zusammenwirkung mit einer Kolben/Zylinder-Einheit 16, deren Zylinderraum mit
einem Pufferkörper 11 analog demjenigen nach Fig. 2b oder 3 gefüllt ist. Die Vorspannung
des Pufferkörpers 11 kann beim vorliegend betrachteten Beispiel mittels einer Stellschraube
24 in Verbindung mit einem Stellkolben 25 erfolgen. Zusätzlich kann auch noch die
Mitte der Kufe 22 gegenüber dem Kufenträger 21 durch eine Kolben/
Zylinder-Baueinheit
16' abgestützt sein.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 sind die Enden der Kufe 22
mit den Enden des Kufenträgers 21 gelenkig, jedoch nicht federnd verbunden. Die
Mitte der Kufe 22 ist über einen Pufferkörper 11 analog demjenigen nach Fig. 2b,
3 oder 5 abgestützt, wobei der Pufferkörper 11 durch einen zentralen Vorsprung 26
der Kufe 22 zentriert ist.