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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Aufhängungseinheit entsprechend
des Oberbegriffteiles des unabhängigen
Anspruchs 1 und ein Fahrzeug, die dasselbe aufweist. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung eine Feder, die in der Lage ist, das
Knicken (das Rumpfbiegen zu einer Mittellinie einer Feder) zu der
Zeit der Kontraktion zu reduzieren, eine Aufhängungseinheit, die mit der
Feder versehen ist und ein Fahrzeug, z. B. Motorräder, die
mit der Aufhängungseinheit
versehen ist.
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In
den letzten Jahren sind Motorräder,
die spezielle Vorhaben, z. B. für
Rennen oder dergleichen verwendet werden, mit Federn für Aufhängungseinheiten
oder dergleichen versehen worden, die aus Titan hergestellt worden
sind, um im Gewicht leicht zu sein, wenn mit herkömmlichen
Federn, die aus Fe hergestellt sind, verglichen wird. Z. B. kann
in dem Fall des Vorsehens einer – Titan Feder für die Aufhängungseinheit
ein Gewicht um 200 bis 500 g (bei kontanter Feder) im Vergleich
mit herkömmlichen
Federn, die aus Fe hergestellt worden sind, reduziert werden (
US 2002/01 051 27 A1 ).
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Jedoch
in dem Fall, wo eine Feder, die aus einem Material hergestellt worden
ist, das eine hohe Materialfestigkeit hat, durch eine Feder, die
aus einem Material mit einer niedrigen Materialfestigkeit hergestellt
worden ist, ersetzt werden soll, z. B. in einem Fall, wo eine Feder,
die aus Fe hergestellt worden ist, und die in vorhandene Aufhängungsvorrichtungen
montiert war, durch eine Feder, die aus Titan hergestellt worden
ist und die dieselbe Federkonstante wie die der aus Fe hergestellten
Feder hat, ersetzt werden soll, muss der Drahtdurchmesser erhöht werden,
um die Festigkeit der Feder, die aus Titan hergestellt worden ist,
sicher zu stellen.
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Demzufolge
wird ein Spalt zwischen einem Zylinder, der einen Stoßdämpfer einer
Aufhängungseinheit
bildet, und einer Feder, die aus Titan hergestellt worden ist, und
die somit ersetzt wird, vermindert, so dass die Befürchtung
besteht, dass die Feder, die aus Titan hergestellt worden ist, sich
einem Ausknicken zu der Zeit der Kontraktion unterzieht, um mit
dem Zylinder in Kontakt zu kommen.
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Hierauf
zeigt die
US 2002/0105127
A1 eine Aufhängungseinheit
entsprechend eines Oberbegriffteiles von Anspruch 1. Es wird eine
Feder vorgeschlagen, die gebildet ist, um eine zentrale Achse derselben
zu biegen und die jeweils eine erste Windung an beiden Enden derselben
im Verhältnis
zu den Federlagerteilen, jeweils geneigt bei einem vorbestimmten
Winkel, hat. Jedoch birgt der Aufbau mit einer zentralen Achse der
gebogenen Feder eine Befürchtung,
dass ein Zustand, der zu dem Knicken äquivalent ist, zu einer Zeit
der Kontraktion der Feder hervorgebracht wird und die Feder in Kontakt
mit einem Zylinder kommt, der den Stoßdämpfer bildet, wenn dieser für die Aufhängungseinheit
verwendet wird.
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Die
Erfindung ist im Hinblick auf die zuvor beschriebene Situation ersonnen
worden und hat ihr Ziel, eine Aufhängungseinheit, die in der Lage
ist, das Ausknicken zu der Zeit der Kontraktion zu reduzieren, während der
Aufbau einfach ist, und ein Fahrzeug zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird in einer erfinderischen Weise durch eine Aufhängungseinheit
gelöst,
die die Kombination der Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 hat.
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Vorzugsweise
sind die Bereiche der jeweils ersten Windungen an beiden Endseiten
der Feder ungefähr ± 45° im Verhältnis zu
den Punkten der maximalen Biegung in dem kontrahierten Zustand gebildet.
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Außerdem wird
vorzugsweise die Anzahl der gesamten Windungen der Feder durch die
folgende Formel (1) oder (2) repräsentiert. N = n + 0,75 (1) N = n – 0,25 (2)
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Wo
N: Anzahl der Windungen einer feder und n: ganzzahlig.
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Außerdem noch
wird vorzugsweise die Anzahl der gesamten Windungen der Feder (1)
durch die folgende Formel (3) oder (4) repräsentiert N = (n + 0,75) ± 0,125 (3) N = (n – 0,25) ± 0,125 (4)wo N die
Anzahl der gesamten Windungen einer Feder und n ganzzahlig ist.
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Vorteilhafterweise
ist ein Federabstandshalter an der Feder montiert, wobei der Federhalter
einen Kontaktschutzabschnitt aufweist, der konfiguriert ist, das
Anschlussende der ersten Windung vom in Kontaktkommen mit der zweiten
Windung zu hindern.
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Außerdem ist
die Feder vorteilhafterweise aus einem Material mit einer niedrigeren
Materialfestigkeit als Fe, vorzugsweise hergestellt aus Titan, gefertigt.
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Außerdem noch
kommt vorteilhafterweise zumindest ein Federlagerteil mit einem
Ende oder beiden Enden der Feder in Kontakt, wobei das Federlagerteil
aus Fe und/oder aus Al gefertigt ist.
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Vorzugsweise
ist ein Abstandshalter, hergestellt aus einem Kunststoff, zwischen
die Feder und das Federlagerteil eingesetzt.
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Die
zuvor erwähnte
Aufgabe wird außerdem in
einer erfinderischen Weise durch ein Fahrzeug, insbesondere durch
ein Motorrad, gelöst,
dass eine Aufhängungseinheit
entsprechend zumindest einem der zuvor erwähnten Ausführungsbeispiele aufweist.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung in größerer Ausführlichkeit in Bezug auf mehrere Ausführungsbeispiele
derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei:
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1 eine
Seitenansicht ist, die einen Teil eines Fahrzeuges (eines Motorrades
vom Geländefahrzeug-Typ)
entsprechend eines Ausführungsbeispieles
zeigt;
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2 eine
teilweise Querschnittsdarstellung ist, die eine Aufhängungseinheit
entsprechend des Ausführungsbeispieles
zeigt;
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3 eine
teilweise Querschnittsdarstellung ist, die eine weitere Aufhängungseinheit
entsprechend eines Ausführungsbeispieles
zeigt;
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4 eine
perspektivische Ansicht ist, die ein Knicken einer Feder zeigt;
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5 ein
Balkendiagramm ist, das die Beziehung zwischen einer Anzahl der
gesamten Windungen einer Feder, die aus Simulationsdaten berechnet
wird, und einem Wölbungswert
zeigt;
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6 ein
Balkendiagramm ist, das die Beziehung zwischen einer Anzahl der
gesamten Windungen einer Feder eines Prototyps und einem Wölbungswert
zeigt;
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7 ein
Kurvendiagramm ist, das die Größen des
Knickens an jeweiligen Punkten von mehreren Arten von Federn, die
voneinander in der Anzahl der Windungen verschieden sind, zeigt;
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8 Draufsichten
von beiden Enden einer Feder zeigt, um die Beziehung zwischen einer
Anzahl der gesamten Windungen einer Feder und dem Knicken dazustellen;
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9 eine
perspektivische Ansicht ist, die einen Federabstandshalter zeigt,
der an der Feder entsprechend eines Ausführungsbeispieles montiert ist;
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10 eine
perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem der
Federabstandshalter an der Feder entsprechend eines Ausführungsbeispieles
montiert ist; und
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11 eine
perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem der
Federabstandshalter und ein Federlagerungsteil an der Feder entsprechend
eines Ausführungsbeispieles
montiert sind.
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Nachstehend
werden eine Aufhängungseinheit,
eine Feder und ein Fahrzeug entsprechend eines Ausführungsbeispieles
in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Zuerst werden ein Ausführungsbeispiel
einer Aufhängungseinheit
und ein Fahrzeug, die mit der vorliegenden Feder versehen sind,
in Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben.
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1 ist
eine Seitenansicht, die einen Teil eines Fahrzeuges (eines Motorrades
vom Geländefahrzeug-Typ)
entsprechend eines Ausführungsbeispieles
zeigt. Auch sind die 2 und 3 Teilschnitts-,
Querschnittsdarstellungen, die eine Aufhängungseinheit entsprechend
des Ausführungsbeispieles
zeigt.
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In
der 1 bezeichnet die Bezugszahl 100 eine
hintere Armlagerung eines Motorrades vom Geländefahrzeug-Typ, wobei eine
hintere Armhalterung 104b schräg von einem Fahrzeug und nach
unten eines Fahrzeugrahmens 104 angeordnet ist, um auseinander
zu gehen und sich vertikal zu erstecken, und ein Luftfilter 107 ist
angeordnet in einem Raum, der durch einen Sitz, linke und rechte
Sitzschienen und linke und rechte Sitzstreben, die nicht gezeigt sind,
umgeben wird. Der Luftfilter 107 ist derart aufgebaut,
dass ein Element für
das Filtern von Luft in einem Luftfiltergehäuse 107a angeordnet
ist.
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Ein
Hinterarm 110 ist durch eine Schwenkwelle 111 schwenkbar
an einem hinteren und unteren Ende der hinteren Armhalterung 104b gelagert,
um frei auf oder ab zu schwingen, und ein Hinterrad 112 ist
an einem hinteren Ende des hinteren Arms 110 Zapfengelagert.
Der hintere Arm 110 ist aufgebaut, um ein Quadrat-förmiges Kreuzrohr 110b zwischen den
vorderen Enden der linken und rechten Armabschnitte 110a, 110a zu
verbinden. Das Kreuzrohr 110b ist in einer Position so
nahe wie möglich
zu dem Hinterrad 112 angeordnet, um einen Spalt zwischen
ihm und einer vorderen Kante des Hinterrades auf ein Minimum zu
bringen, wodurch ein Radbasis verkürzt wird und die Festigkeit
und die Steifigkeit, die für
den Hinterradarm 110 erforderlich sind, gesichert werden.
Zusätzlich
können
die rechten und linken Armabschnitte 110, 110a und
das Kreuzrohr 110b mittels Gießens einstückig gebildet werden.
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Weiterhin
ist ein Kettengehäuse 105,
das einen oberen Abschnitt einer Antriebskette abdeckt, an dem linken
Arm abschnitt 110a angeordnet. Eine vordere Kante 105a des
Kettengehäuses 105 ist
an einer oberen Oberfläche
des Kreuzrohres 110b positioniert. Zusätzlich kann das Kettengehäuse 105 aus der
Konstruktion weggelassen werden.
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Eine
einzige Aufhängungseinheit 114 vom Umkehr-Typ
ist zwischen dem Fahrzeugrahmen 104 und dem hinteren Arm 110 und
einer Mittellinie eines Fahrzeuges angeordnet. Die Aufhängungseinheit 114 enthält hauptsächlich,
wie in der 2 gezeigt, einen Zylinder 115,
eine Kolbenstange 116, einen Reservoir tank 117,
eine Titan-Feder (eine Feder) 1 und eine Verbindungseinrichtung 118 (siehe
die 1).
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Der
Zylinder 115 ist, wie in der 1 gezeigt, mit
einer Halterung 104a an dem hinteren und oberen Ende der
hinteren Armhalterung 104b verbunden. Auch ist, wie in
der 2 gezeigt, der Zylinder 115 an einer äußeren Umfangsoberfläche in die
Richtung zu einem oberen Ende desselben mit einem Außengewinde 115a versehen,
und eine Verriegelungsmutter 115b und ein Federlagerteil 2 sind
jeweils auf dem Außengewinde 115a verschraubt.
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Die
Kolbenstange 116 ist mit einem Kolben (nicht gezeigt) verbunden
in den Zylinder 115 gleitbar eingesetzt und springt nach
unten von dem Zylinder 115 vor. An einem unteren Ende der
Kolbenstange 116 sind metallische Federlagerteile 2 montiert,
die mit dem Federlagerteil 2, den Lastlagerteilen 116a, 116b,
die das Federlagerteil 2 lagern, und einem Verbindungsabschnitt 116c paarweise
sind.
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Der
Reservoir tank 117 ist mit einem Inneren des Zylinders 115 über einen
Drucköl-Strömungskanal
(nicht gezeigt) verbunden, um eine Erhöhung oder eine Verminderung
im Druckölvolumen
in dem Zylinder 115 zu vermindern, wenn sich die Kolbenstange 116 erstreckt
oder zurückzieht.
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Die
Titan-Feder ist an dem Zylinder 115 und der Kolbenstange 116 außerhalb
montiert und wird durch ein Paar der oberen und unteren Lagerteile 2, 2 gehalten.
Die Vorspannung der Titan-Feder kann durch Verändern einer Position, in der
die Verriegelungsnut 115b und das Federlagerteil 2 zusammen geklemmt
sind, geregelt werden. An der Titan-Feder 1 ist ein Federabstandshalter 5 (siehe
die 9 bis 11) entsprechend des Ausführungsbeispieles, das
später
beschrieben wird, montiert.
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Die
Verbindungseinrichtung 118 enthält, wie in der 1 gezeigt,
eine erste Verbindung 120, die an einem unteren Ende der
hinteren Armhalterung 104b schwenkbar montiert ist, und
eine zweite Verbindung 121, die an einer unteren Oberfläche des Kreuzrohres 110b montiert
ist. Die Kolbenstange 116 ist mit dem hinteren Arm 110 durch
das Verbinden des Verbindungsabschnittes 116c der Kolbenstange 116 mit
der ersten Verbindung 120 der Verbindungseinrichtung 118 verbunden.
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Hierin
enthält
das zuvor beschriebene Federlagerteil 2 ein metallisches
Teil mit einem Flanschabschnitt 2b, das eine Last der T-Feder 1 trägt, wobei
das Teil mit einem zylinderförmigen
Rumpfabschnitt 2a (siehe die 1 für den Rumpfabschnitt 2a und
den Flanschabschnitt 2b). Eines der Federlagerteile 2 ist
auf einer Innenseite des Rumpfabschnittes 2a mit einem
Innengewinde (nicht gezeigt) versehen, das auf dem Außengewinde 115a des
Zylinders 115 verschraubt ist.
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Das
Federlagerteil 2 lagert beide Enden der Titan-Feder, um
eine Last derselben zu tragen (z. B. eine Last von 7500 N zu der
Zeit des Fahrens im Gelände),
wie in der 2 gezeigt. Zusätzlich entspricht die
Oberfläche
des Flanschabschnitts 2b, die gegen die Titan-Feder 1 anliegt,
der „Federlageroberfläche", die die Last der
Titan-Feder 1 trägt.
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Entsprechend
des Ausführungsbeispieles sind
die jeweiligen Federlagerteile 2, die mit beiden Enden
der Titan-Feder 1 in Kontakt sind, aus Fe hergestellt,
um dadurch eine elektrolytische Korrosion, die durch den Kontakt
zwischen unterschiedlichen Metallen entsteht, zu verhindern. D.
h., Fe ist im Potentialunterschied im Verhältnis zu Titan relativ klein, wenn
mit anderen Metallen verglichen wird, und in dem Fall, wo die jeweiligen
Federlagerteile 2 aus Fe hergestellt sind, ist es möglich, die
elektrolytische Korrosion des Federlagerteils 2 zu verhindern,
während
die Lebensdauer für
eine Belastung der Titan-Feder 1 gesichert
wird.
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Auch
können,
wie in der 3 gezeigt, die jeweiligen Federlagerteile 3 aus
Aluminium hergestellt werden und die Abstandshalter 4,
die aus Kunststoff hergestellt werden, können zwischen beide Enden der
Titan-Feder 1 und der jeweiligen Federlagerteile 3 eingesetzt
werden. Mit solch einem Aufbau kann die elektrolytische Korrosion
der Titan-Feder 1 und
der Federlagerteile 3, die aus Aluminium hergestellt werden,
verhindert werden und eine Gewichtserleichterung einer Aufhängungseinheit
kann durch Ausbilden der jeweiligen Federlagerteile 3 aus Aluminium
erreicht werden.
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Nachstehend
wird die Titan-Feder 1 entsprechend des Ausführungsbeispieles
in bezug auf die 4 bis 8 beschrieben.
Zusätzlich
wird für
den Zweck der Erleichterung der Erläuterung die Titan-Feder 1 entsprechend
des Ausführungsbeispieles
nachstehend einfach als „Feder 1" bezeichnet. Auch
können,
während
die 4 bis 8 nur eine Feder mit ausgebildeten
Merkmalen entsprechend der Lehre der vorliegenden Anmeldung zeigen,
aber auch eine Feder (ein Vergleichsbeispiel), die keine ausgebildeten
Merkmale als ein Vergleichsbeispiel hat, beide Federn als die „Feder 1" in der Erläuterung bezeichnet
werden.
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4 ist
eine perspektivische Darstellung, die das Ausknicken einer Feder
veranschaulicht. 5 ist ein Balkendiagramm, das
eine Beziehung zwischen einer Anzahl der gesamten Windungen einer
Feder, die aus Simulationsdaten und einem Wölbungswert berechnet wird,
darstellt. 6 ist ein Balkendiagramm, das
die Beziehung zwischen einer Anzahl der gesamten Windungen einer
Feder eines Prototyps und einem Wölbungswert darstellt. 7 ist
ein Kurvendiagramm, das die Größe des Ausknickens
an den jeweili gen Punkten mehrerer Arten von Federn darstellt, die
voneinander in der Anzahl der gesamten Windungen verschieden sind. 8 zeigt Draufsichten
von beiden Enden einer Feder, um die Beziehung zwischen einer Anzahl
der gesamten Windungen einer Feder und dem Ausknicken darzustellen.
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In
der 4 bedeutet das Ausknicken der Feder 1 im
Wesentlichen das Biegen des Rumpfes im Verhältnis zu einer Mittellinie
der Feder 1, das erzeugt wird, wenn die Feder kontrahiert
wird (siehe die gepunkteten Linien in der Figur). Die Erfinder der
vorliegenden Anmeldung haben die Anzahl der Windungen, den Drahtdurchmesser
und die gesamte Länge und
die Befestigung oder die nicht-Befestigung (des oberen und unteren
Punktschlupfes) von beiden Enden der Feder 1 in die Betrachtung
einbezogen, um gleichzeitig die Ursache für das Entstehen der Auswölbung zu
simulieren, und haben herausgefunden, dass ein Einfluss einer Anzahl
der gesamte Windungen der Feder 1 beträchtlich ist und der Einfluss
infolge anderer Faktoren weniger beträchtlich ist.
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Ausführlich dargestellt,
die Größen des
Ausknickens wurden in Bezug auf neun Arten von Federn 1 in
dem Bereich einer Anzahl aller Windungen von 7.25 bis 8.25 (siehe
die 5) simuliert und auf der Grundlage der Ergebnisse
der Simulation wurde ein Experiment an Federn von sechs Arten von
Prototypen, die sorgfältig
in dem Bereich der Anzahl aller Windungen von 7.75 bis 8.3 ausgewählt worden
sind (siehe 6) vorgenommen. Zusätzlich wurde
in der Simulation eine Länge
bei der Zeit des Zusammenziehens (des Hubes) auf 150.0 mm festgelegt.
Da andererseits in dem Experiment an den Prototypen ein Kontakt
zwischen den Drahtabschnitten in der Nachbarschaft des vollen Hubes
erzeugt worden war, um das Ausknicken zu bestimmen, wurde eine Länge zu der
Zeit des Zusammenziehens auf 112.5 mm festgelegt.
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Als
ein Ergebnis von sowohl der Simulation, als auch dem Experiment
an den Prototypen wurde herausgefunden, dass die Größen des
Ausknickens durch die Anzahl aller Windungen der Federn 1 beeinflusst
wird. Weiter wurde herausgefunden, dass die Feder 1, die
eine Aufhängungsfeder
ist, sich einem geringeren Ausknicken in einem Fall der gesamten
Windungen von 7.75 unterzieht.
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Hierauf
wurden die Größen des
Ausknickens an den jeweiligen Punkten eines Aufwickelns außerdem in
Bezug auf neun unterschiedliche Arten von Federn 1 simuliert,
die dieselben waren, wie die Anzahl der gesamten Windungen wie diejenigen
in der zuvor beschriebenen Simulation (siehe 7). In der 7 zeigt
eine Abszissenachse die jeweiligen Punkte eines Aufwickelns von
einem Ende einer Feder zu dem anderen Ende derselben, und eine Ordinatenachse
zeigt die Größen des
Ausknickens. Dementsprechend kann es in die Betrachtung einbezogen werden,
dass die Formen der Kurven von den jeweiligen Kurvendiagrammen in
der Fig. gekrümmte
Kurven der Federn anzeigen, wenn das Ausknicken ohne Kontakt erfolgt.
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Als
ein Ergebnis der Simulation ist es deutlich geworden, dass wenn
eine Anzahl aller Windungen 7.625, 7.75und 7.875 beträgt, eine
Endseite und die andere Endseite der Feder 1 voneinander
in der Richtung des Biegens zu der Zeit des Zusammenziehen unterschiedlich
sind und im Wesentlichen kein großes Ausknicken hervorgerufen
wird. Im Gegensatz dazu ist es herausgefunden worden, dass wenn eine
Anzahl aller Windungen anders als 7.625, 7.75 und 7.875 ist, eine
Endseite und die andere Endseite der Feder 1 einander in
der Richtung des Biegens zu der Zeit des Zusammenziehens überlappen
und ein im Wesentlichen großes
Ausknicken hervorgerufen wird, um sich in eine Richtung zu biegen.
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Hierauf
ist es als das Ergebnis der gewissenhaften Überprüfung durch die Erfinder der
vorliegenden Anmeldung in Betracht gezogen worden, dass die Punkte
P1 und P2 des maximalen Biegens zu der Zeit des Zusammenziehens
der Feder 1 in der Nachbarschaft von diesen Positionen
an den jeweils ersten Windungen 11, 21 an einer
Endseite der Feder 1 vorhanden sind, die ungefähr 225° in den Richtungen zu
den zweiten Windungen (siehe die zweiten Windungen 12, 22)
von den Anschlussenden 11a, 21a bilden.
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Hiernach
zeigen die Punkte P1, P2 des maximalen Biegens diese Punkte an den
jeweiligen ersten Windungen 11, 21 an, die maximale
Verlagerungen erfahren, wenn sie einer Drucklast unterworfen werden.
Es wir in Betracht gezogen, dass die Punkte P1, P2 des maximalen
Biegens Startpunkte bilden, wenn sich die Feder 1 einem
Ausknicken unterzieht. Zusätzlich
ist es in Betracht gezogen worden, dass die Punkte P1, P2 des maximalen
Biegens nicht mit den Punkten in Übereinstimmung sind, die ungefähr 225° in den Richtungen
zu den zweiten Windungen von den anschlussenden 11a, 21a bilden,
sondern in der Nachbarschaft von ungefähr 225° vorhanden sind.
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Hierauf
haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung herausgefunden, dass
diese Bereiche (siehe die schraffierten Abschnitte in der 8)
der jeweiligen ersten Windun gen 11, 21 auf einer
Endseite und auf der anderen Endseite der Feder 1, die
ungefähr ± 45° im Verhältnis zu
den Positionen von ungefähr
225° in
den Richtungen zu den zweiten Windungen von den Anschlussenden 11a, 21a bilden, oder
die Punkte P1, P2 des maximalen Biegens zu der Zeit des Zusammenziehens,
die eine Anzahl aller Windungen darstellen, einander nicht überlappen. Mit
solch einer Konstruktion wurden eine Endseite und die andere Endseite
der Feder 1 voneinander in der Richtung des Biegens zu
der Zeit des Zusammenziehens unterschiedlich gemacht und das Ausknicken
konnte im Wesentlichen nicht hervorgerufen werden.
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Zum
Vorsehen für
die Konstruktion wird eine Anzahl aller Windungen der Feder 1 durch
die folgende Formel (1) oder (2) repräsentiert. N = n + 0.75 (1) N = n – 0.25 (2)wo N: Anzahl
aller Windungen einer Feder und n: ganzzahlig ist.
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Wie
in einer Draufsicht von 8 für (0.75) gezeigt, bei einer
Feder 1, die eine Anzahl N aller Windungen hat, die mit
der Formel (1) oder (2) übereinstimmt,
sind diese Bereiche der jeweiligen ersten Windungen 11, 21,
die ungefähr ± 45° relativ
zu den Positionen von ungefähr
225° in
den Richtungen zu den zweiten Windungen von den Anschlussenden 11a, 21a,
oder die Punkte P1, P2 des maximalen Biegens zu der Zeit des Zusammenziehens,
auf gegenüberliegenden
Seiten positioniert und überlappen einander
nicht. In diesem Fall sind die Biegerichtungen zu der Zeit des Zusammenziehens
zueinander auf einer Endseite und der anderen Endseite der Feder 1 gegenüberliegend,
um am meisten das Ausknicken zu reduzieren.
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Auch
kann eine Anzahl aller Windungen der Feder 1 durch die
folgende Formel (3) oder (4) repräsentiert werden. N = (n + 0.75) ± 0.125 (3) N = (n – 0.25) ± 0.125 (4)wo N: Anzahl
aller Windungen einer Feder und n: ganzzahlig ist.
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Wie
in einer Draufsicht der 8 für (0.625) oder (0.875) gezeigt, überlappen
bei einer Feder 1, die eine Anzahl N aller Windungen hat,
die der Formel (3) oder (4) genügen, diejenigen
Bereiche der jeweils ersten Windungen 11, 21,
die ungefähr
45° im Verhältnis zu
den Positionen von ungefähr
225° in den
Richtungen zu den zweiten Windungen von den Anschlussenden 11a, 21a oder
den Punkten P1, P2 des maximalen Biegens zu der Zeit des Zusammenziehens
bilden, einander nicht. Auch in diesem Fall sind die Richtungen
des Biegens zu der Zeit des Zusammenziehens an einer Endseite und
der Anderen Endseite der Feder 1 einander entgegengesetzt,
um ein Reduzieren des Ausknickens zu ermöglichen.
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Im
Gegensatz dazu ist es in dem Fall, wo eine Anzahl aller Windungen
der Feder 1 aus den folgenden Formeln (5) bis (9) hergeleitet
werden kann, in den Draufsichten der 8 für (0.5),
(0.375), (0.25), (0,125) oder (0) gezeigt. D. h., diese Bereiche der
jeweils ersten Windungen 11, 21 der Feder 1,
die ungefähr ± 45° im Verhältnis zu
den Positionen von ungefähr
225° in
den Richtungen zu den zweiten Windungen von den Anschlussenden 11a, 21 abilden,
oder die Punkte P1, P2 des maximalen Biegens zu der Zeit des Zusammenziehens überlappen
einander teilweise oder vollständig.
Als ein Ergebnis überlappen
die Richtungen des Biegens zu der Zeit des Zusammenziehens einander
auf einer Endseite und der anderen Endseite der Feder 1,
so dass im Wesentlichen ein großes
Ausknicken erzeugt wird, um in eine Richtung zu biegen. N = n + 0,5 (5) N = n + 0,375 (6) N = n + 0,25 (7) N = n + 0,125 (8) N = n (9)wo
N: die Anzahl aller Windungen einer Feder und n: ganzzahlig ist.
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Mit
der Feder 1 entsprechend des Ausführungsbeispieles macht es eine
einfache Konstruktion, in der eine Anzahl aller Windungen eingestellt wird,
um die Biegerichtungen zu der Zeit des Zusammenziehens von einer
Endseite und der anderen Endseite verschieden zu machen, möglich, das
Biegen des Rumpfes im Verhältnis
zu der Mittellinie der Feder 1 in eine Richtung, d. h.,
das Ausknicken, effektiv zu reduzieren.
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Dementsprechend
ist es, wenn die Feder 1 für eine Aufhängungseinheit 114 eines
Fahrzeuges, z. B. eines Motorrades, verwendet wird, möglich, das Ausknicken
der Feder 1 in der Aufhängungseinheit 114 und
dem Fahrzeug wirksam zu reduzieren.
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Als
ein Ergebnis ist es in dem Fall, wo eine Feder mit einem kleinen
Drahtdurchmesser, die aus Fe hergestellt ist, und die in einer vorhandenen
Aufhängungseinheit 114 montiert
ist, durch die Feder, die aus Titan hergestellt ist, die im Drahtdurchmesser größer als
die Feder, die aus Fe hergestellt worden ist, ersetzt wird, auch
möglich,
das Ausknicken der Titan-Feder wirksam zu reduzieren, um einen Kontakt mit
dem Zylinder 115 der Aufhängungseinheit 114 zu verhindern.
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Noch
bevorzugter kann die Feder 1 (die Ti-Feder) entsprechend
des Ausführungsbeispieles daran
einen Federabstandshalter, gezeigt in den 9 bis 11,
montieren. 9 ist eine perspektivische Ansicht,
die einen Federabstandshalter, der an der Feder montiert ist, entsprechend
des Ausführungsbeispieles
zeigt. 10 ist eine perspektivische
Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem der Federabstandshalter
an der feder entsprechend des Ausführungsbeispieles montiert ist. 11 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem der
Federabstandshalter und ein Federlagerteil an der Feder entsprechend
des Ausführungsbeispieles
montiert sind.
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In
der 9 enthält
der Federabstandshalter 5 hauptsächlich ein elastisches Eingriffsstück (einen Halteabschnitt) 52,
das fortlaufend an einer Seite eines plattenförmigen Kontaktverhinderungsabschnittes 51 gebildet
ist, um sich nach unten und nach außen gebogen zu erstrecken,
und die Klinken 53, 54, die vorspringend in einem
vorbestimmten Intervall auf einer Spitzenendseite des Kontaktverhinderungsabschnittes
vorgesehen sind.
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Die
Dicke L1 des Kontaktverhinderungsabschnittes 51 wird so
gewählt,
um keine Nachteile bei der Montage hervor zu rufen, wenn mit einem
Spalt 12 zwischen der ersten Windung 11 (21)
und der zweiten Windung 12 (22) einer Feder 1 entsprechend des
in der 10 gezeigten Ausführungsbeispieles verglichen
wird, um es somit möglich
zu machen, den Kontaktverhinderungsabschnitt 51 in den
Spalt 12 einzusetzen und anzuordnen. Auch ist der Kontaktverhinderungsabschnitt 51 bogenförmig, um
im Wesentlichen denselben Krümmungsradius
zu haben wie der der ersten Windung 11 und der zweiten
Windung 12 der Feder 1. Außerdem ist eine stufenweise Aussparung 51a an
jenem Abschnitt des Kontaktverhinderungsabschnittes 51 vorgesehen,
der einem Anschlussende 11a (21a) der ersten Windung 11 entspricht,
und die Aussparung 51a ist kleiner in der Dicke als der
verbleibende Abschnitt ausgebildet.
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Eine
innere Umfangsoberfläche 52a des elastischen
Eingriffsstückes 52 ist
im Querschnitt bogenförmig,
um einer inneren Umfangsoberfläche
der zweiten Windung 12 der Feder 1 zu entsprechen.
Um somit zu ermöglichen,
die innere Umfangsoberfläche der
zweiten Windung 12 elastisch zu halten. Außerdem ist
die inneren Umfangsoberfläche 52a des
elastischen Eingriffsstückes 52 ein
wenig kleiner im Krümmungsradius
als die innere Umfangsoberfläche der
zweiten Windung 12 der Feder 1, so dass selbst in
dem Fall, wo ein Abmessungsfehler im Durchmesser der zweiten Windung 12 auftritt,
eine ausreichende Kraft zum Halten erhalten wird.
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Ein
Klinkenpaar 53, 54 enthält die Stückteile, die in der Höhe und in
der Dicke voneinander verschieden sind, und die Klinke 53 ist
in der Höhe
groß und
in der Dicke klein gemacht, wenn mit der Klinke 54 verglichen
wird, und empfindlich gegenüber
einer Verformung während
der Anwendung einer Last von oben. Auch ist die Klinke 53 im
Wesentlichen im Querschnitt dreieckig, um eine große Dicke
auf einer Basisseite derselben zu haben, wodurch es schwer ist,
sie während
einer Anwendung einer Last von der Seite zu verformen. Solch eine
Klinke 53 liegt gegen das Ende 11a der ersten
Windung 11 der Feder 1 an, um den Federabstandshalter 5 daran
zu hindern, sich in die Richtung zu der zweiten Windung 12 zu
bewegen.
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Auch
ist die Klinke 54 in der Höhe klein und in der Dicke groß hergestellt,
wenn mit der Klinke 53 verglichen wird, und ist anfällig gegenüber einer
Verformung während
der Anwendung einer Last von oben, während die Verformung geringer
als bei der Klinke 53 ist. In dem Fall, wo die Federlagerteile 2, die
in der 11 gezeigt sind, an dem Anschlussende 11a der
ersten Windung 11 der Feder 1 montiert sind, wird
in der Richtung der ersten Windung 11 der Feder 1 ein
Raum nach oben verengt, so dass eine Bewegung des Federabstandshalters 5 in
die Richtung zu der ersten Windung 11 durch die Klinke 54 verhindert
wird.
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Es
wird eine Erläuterung
zu einem Montageverfahren des Federabstandshalters 5 an
der Feder 1 gegeben, der in einer zuvor beschriebenen Weise aufgebaut
ist. Wie in der 10 gezeigt, wenn der Kontaktverhinderungsabschnitt 51 des
Federabstandshalters 5 in den Spalt 12 zwischen
der ersten Windung 11 und der zweiten Windung 12 der
Feder 1 eingesetzt ist, wird das elastische Eingriffsstück 52 des
Federabstandshalters 5 veranlasst, mit der inneren Umfangsoberfläche der
zweiten Windung 12 der Feder 1 in Eingriff zu
kommen, um somit temporär daran
den Federabstandshalter 5 einzuklinken.
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Danach
wird, wie in der 11 gezeigt, das Montieren des
Federabstandshalters 5 durch das Montieren der Federlagerteile 2 an
der ersten Windung 11 der Feder 1 abgeschlossen.
D. h., der Rumpfabschnitt 2a des Federlagerteils 2 wird
an den inneren Umfang der ersten Windung 11 der Feder 1 gedrückt, um
den Torus-förmigen
Flanschabschnitt 2b zu veranlassen, gegen das Anschlussende 11b der
ersten Windung 11 der Feder 1 anzuliegen. Dadurch
hält der
Rumpfabschnitt 2a des Federlagerteils 2 den Federabstandshalter
von innen der Feder 1 nieder, so dass ein Herauskommen
von innen der Feder 1 verhindert wird. Auch liegt das elastische
Eingriffsstück 52 gegen
die innere Umfangsoberfläche der
zweiten Windung 12 an, um das herauskommen des Federabstandshalters 5 nach
außen
der Feder 1 zu verhindern.
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In
dem Fall, wo der Federabstandshalter 5 an der Feder 1 montiert
ist, verhindert ein einfacher Aufbau zuverlässig den Kontakt zwischen dem
Anschlussende 11 der ersten Windung 11 und der
zweiten Windung 12 der Feder 1, die aus Ti oder
dergleichen hergestellt und in der Oberflächenhärte niedrig ist, um eine Verbesserung
in der Lebensdauer zu erreichen. Dementsprechend ist es, gemeinsam
mit der Wirkung des Reduzierens des Ausknickens in der Feder 1 entsprechend
dieses Ausführungsbeispieles möglich, die
Feder 1, die Aufhängungseinheit 114 und
das Fahrzeug, die außerdem
in der Zuverlässigkeit
hoch sind, zu schaffen.
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Auch
ist die Dicke L1 des Kontaktverhinderungsabschnittes 51 als
eine Dicke festgelegt, die keine Unbequemlichkeit im Hinblick des
Montierens hervorruft, wenn mit dem Spalt L2 zwischen der ersten
Windung 11 und der zweiten Windung 12 der Feder 1 verglichen
wird, in dem der Kontaktverhinderungsabschnitt 51 montiert
ist. Dadurch kann der Federabstandshalter 5 in dem Spalt 12 zwischen
der ersten Windung 11 und der zweiten Windung 12 der Feder 1 zuverlässig montiert
werden.
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Außerdem ist
es bei dem Federabstandshalter 5 entsprechend des Ausführungsbeispieles
durch das elastische Eingriffsstück 52 mit
der inneren Umfangsoberfläche
der zweiten Windung 12 der Feder 1 möglich, den
Federabstandshalter 5 in dem Spalt 12 zwischen
der ersten Windung 11 und der zweiten Windung 12 der
Feder 1 stabil zu halten. Dadurch wird das Montieren des
Federabstandshalters 5 an der Feder 1 sehr leicht
gemacht.
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Zusätzlich ist
die Erfindung nicht auf die Aufhängungseinheit,
die die Feder aufweist, und auf das Fahrzeug entsprechend der zuvor
beschriebenen Ausführungsbeispiele
begrenzt. Z. B. ist die Feder entsprechend der Ausführungsbeispiele
nicht auf die zuvor beschriebenen Titan-Feder begrenzt, sondern kann
das Ausknicken in verschiedenen Federn, die anders als die Titan-Feder
sind, reduzieren. Auch kann die Feder entsprechend der technischen
Lehre umfassend in anderen Einheiten, als für die Aufhängung, angewandt werden.
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Außerdem ist
ein Federabstandshalter an der Feder entsprechend der technischen
Lehre nicht auf einen Federabstandshalter entsprechend des Ausführungsbeispieles
begrenzt, sondern kann auf verschiedene Federabstandshalter, u.
a. auf die, die in der Patentanmeldung Nr. 2004-364417, auf der Grundlage,
auf der die Priorität
der vorliegenden Patentanmeldung beansprucht wird, angewandt werden.
Zusätzlich
ist sie, während
das Fahrzeug in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeilen als ein Motorrad
beschrieben worden ist, nicht darauf begrenzt. Außerdem enthält der Ausdruck „Fahrzeug", in dem die vorliegende
Aufhängungseinheit
und die Feder anwendbar sind, Motorräder und Automobile. Ausführlich beschrieben
enthält
ein Motorrad Fahrräder mit
einem Motor (Motorräder)
und Roller, wobei „Motorrad" insbesondere ein
Fahrzeug bedeutet, das in der Lage ist, eine Kurvenfahrt mit einer
geneigten Karosserie auszuführen.
Demzufolge ist in „Motorrad" ein Fahrzeug, von
dem zumindest das Vorderrad oder das Hinterrad aus zwei oder mehreren
Rädern gefertigt
ist und das zu den Dreirädern
gehört,
und sind Vierradfahrzeuge (oder mehr) im Hinblick auf die Anzahl
der Reifen enthalten. Außerdem
ist zusätzlich zu „Motorrad" der vorhandene Federabstandshalter in
so genannten Fahrzeugen zum Aufsitzen anwendbar, z. B. in Schneemobilen,
Vierrad-Buggys (ATV: Geländefahrzeug).
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In
der zuvor vorgenommenen Beschreibung zeigt (u. a.) ein Ausführungsbeispiel
einer Feder, deren Anzahl aller Windungen eingestellt wird, um die Biegerichtungen
zu der Zeit des Zusammenziehens von einer Endseite und der anderen
Endseite verschieden zu machen.
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Bei
der Feder entsprechend der technischen Lehre macht es eine einfache
Konstruktion, in der eine Anzahl aller Windungen eingestellt wird,
um die Biegerichtungen zu der Zeit des Zusammenziehens an einer
Endseite und der anderen Endseite verschieden zu ma chen, möglich, das
Biegen des Rumpfes relativ zu der Mittellinie der Feder in eine Richtung,
d. h., das Ausknicken, effektiv zu reduzieren.
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Die
Beschreibung zeigt außerdem
ein Ausführungsbeispiel
einer Feder, wobei diese Bereiche der jeweils ersten Windungen auf
einer Seite und der anderen Seite derselben, die ungefähr ± 45° im Verhältnis zu
den Positionen von ungefähr
225° in
den Richtungen zu den zweiten Windungen von den Anschlussenden bilden,
vorliegend eine Anzahl aller Windungen, die einander nicht überlappen,
und wobei die Biegerichtungen zu der Zeit des Zusammenziehens an
einer Endseite und der anderen Endseite verschieden gemacht sind.
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Entsprechend
eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung wird eine Feder
gezeigt, wobei diese Bereiche der jeweils ersten Windungen auf einer
Endseite und der anderen Endseite derselben, die ungefähr ± 45° im Verhältnis zu
den Punkten des maximalen Biegens zu der Zeit des Zusammenziehens
bilden, die vorhandene Anzahl aller Windungen einander nicht überlappt,
und die Biegerichtungen zu der Zeit des Zusammenziehens auf einer
Endseite und der anderen Endseite verschieden gemacht sind.
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Entsprechend
eines weiteren Aspektes der Ausführungsbeispiele
ist eine Feder vorgesehen, deren Anzahl aller Windungen durch die
folgende Formel (1) oder (2) repräsentiert wird N = n + 0.75 (1) N = n – 0.25 (2)wo N: Anzahl
aller Windungen einer Feder und n: ganzzahlig ist.
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Entsprechend
eines weiteren Aspektes der Ausführungsbeispiele
zeigt die Beschreibung eine Feder, von der eine Anzahl aller Windungen
durch die folgende Formel (3) oder (4) repräsentiert wird N = (n + 0.75) ± 0.125 (3) N = (n – 0.25) ± 0.125 (4)wo N: Anzahl
aller Windungen einer Feder und n: ganzzahlig ist.
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Vorzugsweise
montiert eine der Federn, die in einer oben beschriebenen Weise
strukturiert ist, daran einen Federabstandshalter mit einem Kontaktverhinderungsabschnitt,
der ein Anschlussende der ersten Windung daran hindert, mit der
zweiten Windung in Kontakt zu kommen.
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Die
Beschreibung zeigt außerdem
ein Ausführungsbeispiel
einer Aufhängungseinheit,
die eine der Federn aufweist, die in der zuvor beschriebenen Weise
strukturiert ist.
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Vorzugsweise
ist die Feder aus Titan hergestellt und einem Federlagerteil, das
mit einem Ende oder mit beiden Enden der Feder in Kontakt ist, ist aus
Fe hergestellt.
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Weiter
ist vorzugsweise die Feder aus Ti hergestellt, wobei ein Federlagerteil,
das mit einem Ende oder mit beiden Enden der Feder in Kontakt ist,
aus Aluminium hergestellt ist, und ein Federabstandshalter, der
aus Kunststoff hergestellt ist, zwischen die Feder und dem Federlagerteil
eingesetzt ist.
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Die
zuvor vorgenommene Beschreibung zeigt außerdem ein Ausführungsbeispiel,
das eine Aufhängungseinheit
aufweist, die mit einer der Federn, die in der zuvor beschriebenen
Weise strukturiert ist, versehen ist.
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Demzufolge
ist es, wenn die Feder für
eine Aufhängungseinheit
eines Fahrzeuges verwendet wird, möglich, effektiv das Ausknicken
der Feder in der Aufhängungseinheit
und dem Fahrzeug zu verhindern.
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Die
Beschreibung oben zeigt insbesondere ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel,
um eine Feder zu schaffen, die in der Lage ist, das Ausknicken zu der
Zeit des Zusammenziehens zu reduzieren, während es im Aufbau, in einer
Aufhängungseinheit
und in einem Fahrzeug einfach ist.
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Eine
Feder entsprechend der Lehre der zuvor vorgenommenen Beschreibung
ist ein derartiger Aufbau, dass die Anzahl aller Windungen eingestellt wird,
um die Biegerichtungen zu der Zeit des Zusammenziehens auf einer
Endseite und der anderen Endseite unterschiedlich ist. Vorzugsweise überlappen diejenigen
Bereiche der ersten jeweiligen Windungen 11, 21 auf
einer Endseite und der anderen Endseite, die ungefähr ± 45° im Verhältnis der
Positionen von ungefähr
225° in
den Richtungen der zweiten Windungen von den Anschlussenden 11a, 21a bilden,
die eine Anzahl von Windungen darstellen, einander nicht, und die
Biegerichtungen zu der Zeit des Zusammenziehens sind auf einer Endseite
und der anderen Endseite unterschiedlich gemacht. Weiter überlappen auch
diejenigen Bereiche der jeweils ersten Windungen 11, 21 auf
einer Endseite und der anderen Endseite, die ungefähr ± 45° im Verhältnis zu den
Positionen des maximalen Biegens zu der Zeit des Zusammenziehens
bilden, einander nicht, wobei die vorhandene Anzahl aller Windungen
einander nicht überlappt
und wobei die Biegerichtungen zu der Zeit des Zusammenziehens von
einer Endseite und der anderen Endseite unterschiedlich gemacht
sind.