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Abfederung zweiseitig geführter Räder, insbesondere von einspurigen
Fahrzeugen, wie Motorräder und Fahrräder Bet kadabfederun-en \-oti Straßenfahrzeugen
werden eine Reihe von Forderungen gestellt. Zunächst soll die Feder bei allen vorkommenden
Belastungsfällen, insbesondere auch bei der kleinsten Belastung, d. li. Leergewicht
des Fahrzeuges, genügend weich sein. Weiterhin soll die anschließende 1)urchfederung
bis zur Höchstlast klein sein, um die Straßenlage des Fahrzeuges möglichst unverändert
zu halten. Nlit der Frequenz der Eigenschwingung ist in dein verhältnismäßig engen
Bereich zu bleiben, der erfahrungsgemäß die größte Fahrbequemlichkeit \-erspricht.
Ferner sollen die Schi,#-ingungen, in die die abgefederten Fahrzeugteile durch auf
die Räder ausgeübte Stöße versetzt werden, rasch abklingen, und zwar bei Vollast
möglichst noch schneller als bei 1,eerlast, um eine gute Bodenhaftung der Räder
zu erreichen und damit die Fahrsicherheit zu erhöhen. Schließlich muß die
Ab-
federung konstruktiv so einfach sein, daß sie den bei einspurigen Fahrzeugen,
wie Motorrädern, in dieser Hinsicht zu stellenden besonderen Anforderungen gerecht
wird.
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Die bisher bekannten Abfederungen genügen diesen Forderungen jedenfalls
in ihrer Gesamtheit nicht. Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch
gelöst, daß einerseits die Federung in die teleskopartig ausgebildeten Schenkel
der Radhaltegabel eingebaut ist und andererseits aus zu einer Säule vereinigten
Puffern aus Gummi o. dgl. elastischem Werkstoff besteht Die Puffer können
dabei
aus Vollzylindern mit an den Stirnenden angeordneten Verbindungsstücken bestehen,
die von einvulkanisierten Platten gebildet sein können, deren eine mit einem Gewindezapfen
und deren andere init entsprechendem Muttergewinde versehen sind. Durch Verbindung
der Puffersäulen mit den abzufedernden Gliedern der Haltegabel kann die Federung
auf Druck und Zug beansprucht werden.
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Auf diese Weise ist eine Abfederung geschaffen, die konstruktiv sehr
einfach ist und praktisch keinerlei Wartung bedarf. Die Gummifedern haben ein größeres
spezifisches Arbeitsvermögen als Federn aus Stahl. Sie sind also entweder im Gewicht
leichter, oder bei gleichem Gewicht ist der Ausnutzungsgrad kleiner und damit die
Lebensdauer länger. Außerdem hat ein plötzlich auftretender Bruch bei -Guminidruckfederung
nicht so unmittelbare und schwere Folgen wie bei Schraubenfedern. Weiterhin hat
Gummi eine weit größere Werkstoffdimpfung als Stahl. Diese Dämpfung sowie die Weichheit
bzw. Härte der Federung kann bei Gummifedern im Gegensatz zu Stahlfedern schon allein
durch die Verwendung unterschiedlicher Gummisorten bei gleicher Raumbeanspruchung
der Federelemente in sehr weitem Umfange veränderlich gehalten und damit den verschiedensten
Forderungen angepaßt werden. Die einzelnen Puffer können deshalb vorzugsweise untereinander
gleiche Abmessungen haben, aber aus Gummi mit verschiedenen Federungs- und Dämpfungseigenschaften
bestehen. Gummi ist weiterhin praktisch unzusammendrückbar, d. h. es setzt
dem Versuch einer Volumenverringerung einen erheblich größeren elastischen Widerstand
entgegen als bloßen Formänderungen. Diese besondere Eigenschaft wird erfindungsgemäß
in Verhindung mit der Rohrführung dazu benuzt, uni durch Anlegen der Puffer beim
Zusammendrücken an die Rohrwandung ein rasches Abklingen der Federung bei Stöäen
zu erreichen. Die Federung wird nach Beginn des Anlegens der Puffer an die Rohrwandung
zunehmend härter, bis schließlich Blockierung eintritt. Die so erzielbare Progressivität
der Federung hängt, vom Abstand der Puffer von der Rohrinnenwand und deren Beschaffenheit
sowie von der Gestalung der Puffermalitelfläche ab, läßt sich also konstruktiv leicht
und weitgehend beeinflussen. überdies wird durch das Anlegen der Puffer an die Rohrwandung
eine zusätzliche Dämpfung erzielt, die mit der bereits erwähnten Werkstoffdämpfung
einen besonderen Stoßdämpfer erübrigt.
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Die Gummipuffer selbst können erfindungsgemäß entweder aus kurzen
Körpern bestehen, deren jeder an seinen Enden Kupplungsstücke aufweist, oder aber
vorteilhafter aus einheitlichen Gummisäulen, die auf ihrer Länge in gleichförmigen
Abständen zur Verhinderung des Ausknickens mit eingebetteten Führungsscheiben und
nur an ihren Enden mit Kupplungsstücken versehen sind. Die Mantelform der Puffer
kann sattelförmig nach der 'Mitte zu eingeschnürt sein, wenn ein gleichzeitiges
Anlegen des Puffers an die Rohrwandung auf einem größeren Teil seiner Länge erstrebt
wird. Sie kann aber auch vorteilhaft zylindrisch sein, wenn inan gerade c171
Anlegen zunächst nur in der Mitte bewirken will, uni die 1)2iilil)fuiig
allmählich zu steigern. Aus (lern gleichen Grunde kann der Querschnitt sich von
der Mitte nach den Enden hin verjüngen, vorteilhaft in der Weise, daß die Verjüngung
in nächster -Nähe der Führungsscheiben wieder aufgehoben wird. Eine besonders wirksame
und lange Pufferfederung läßt sich erfindungsgemäß dadurch erreichen, daL3 die Puffersäulen
ini inneren Kolbenrohr untergebracht werden, wobei sie mit ihrem einen Ende an dem
die Radachse aufnehmenden Ende der Gabelschenkel befestigt sind und am anderen Ende
an elnem in das Innenrohr eintauchenden Teil des äußeren Führungsrohres der Teleskop-abel.
Dabei empfiehlt es sieh, bei den teleskopartig inew.iiidergeführten Rohren der Gabelschenkel
die Anordnung so zu treffen, daß die inneren, eintauchenden Kolbelirohre den oberen
Teil, die äußeren Rohre dagegen den unteren Teil der Gabelschenkel bilden. wodurch
die Tauchrohre gegen Verschmutzung Ueschützt werden. Der Schutz gegen ein Eindringen
von Schmutz in die Rohrführung kann dadurch vollendet Nverden. daß der unmittelbar
oberhalb der äußeren Rohre liegende und in diese eintauchende Teil der Kolbenrohre
durch eine balgartige Schutzhülle abgedeckt wird. Die an ihren unteren Enden die
f-a-er für die Radachse tragenden äußeren Rohre sind vorteilhaft an ihren oberen
Elnden durch ein Joch \-erl)ulideii. wodurch eine erhebliche zusätzliche \'ersteifung
der Gabel und eine sehr Anordnung des Schutzbleches für das von derGabel auizunehinende
Rad erzielt wird.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in mehreren Ausführungsbei,;pielen
dargestellt, und zwar zeigt Fig. i eine --Motorradgabel teils in Ansicht, teils
im Längsschnitt, Fi-. 2 in gleicher Darstellung, aber größerem Maßstab eine zweite
Ausführun(1 einer Gabel. Fig. 3 eine dritte Ausführung eines Gabelschenkels
im Längsschnitt.
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Fig.4 einen einzelnen Puffer lin 1-:'tii"sschiiitt und größerem Älaßstabe,
Fig. 5 eine weitere Ausführung eines einzelnen Puffers in Ansicht.
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Die beiden Schenkel 5, 6 der Radgabel nach Fig. i sind durch
Joche oder Brillen 7, 8 untereinander und mit dein Steuerk-opfrohr
9 eines Nfotorradrahmens verbunden. Jeder Schenkel besteht aus zwei teleskopartig
ineinandergeführten Rohren io, ii, von denen die inneren sogenannten Kolbenrohre
ii unten die Radachse 12 tragen und unter Zwischenschaltung besonderer Führungsbüchseii
13, 14 in den äußeren Rohren, den sogenannten Scheiden io, geführt sind. 1)ic Scheiden
sind nach unten leicht konisch verjüngt gestaltet und am oberen Ende durch ein eingesetztes
Kopfstück 1,3 abgedeckt. Zwischen diesem und der Endmutter 16
des Kolbenrohres
ii ist eine Guininiptifferfederung
eingeschaltet, die aus einzelnen
Gumtnipuffern 17 gemäß Fit'. 4 bestellt. \\-eiche untereinander und mit den Endstücken
1.5, 16 fest gekuppelt sind, so daß die Gurnmifederung auf Zug und Druck beanspruchbar
ist. Bei der .\usführung nach Fig. i und 4 ist jeder Puffer von eitieni runden,
sattelförmig ein-.lclez()f,Cllell VOllwandigen Gummistück gebildet, das an seinen
Stirnwänden init aufvulkanisierten Metallscheiben 18. ig versehen ist, die in der
Mitte eine eingedrückte VertiefUng 2o aufweisen. Von (]en Endscheibeti ist die Scheibe
18 mit einem Ge-%\-iii(le7aj)feii 21 und die andere Scheibe ig mit eiiietii entsprechenden
Muttergewinde 22 ausgerüstet. Die einzelnen Puffer 17 sind zu einer Siule
veruini-t. Durch die mögliche Zugfederung der Sätile wird auch die Rückstellkraft
des abzufedernden lZades aufgenonimen. Die Ausführung ergibt bei geringer Bauhöhe
eine einwandfreie Führtuig des Innenrohres. Dadurch (laß die Ptifiers,*-iule oder
die einzelnen Pufferglieder von oben *her in (las Außenrohr eingebaut bzw. aus-.#,el)atit
werden können. katin es schwach zugespitzt werden. was der Gabel nicht nur ein gefälliges
Ausselleu gibt, sondern auch zu einer Gewichtsersparnis führt. Die einzelnen
Puffer können zur Erzielung \-crscliio(lerier Fe(leruiigs- und Dämpfungseigenschaften
aus unterschiedlichen Gummisorten besteheu. Selbst \\-eiiii nur *,5 oder
6 unterschiedliche Sortcii vorhanden sind, so ergibt das schon eine so ',Wiglichkeit
von Abstufungen, daß die Federiiii,- bei einfacher Montage allen Forderungen oder
#%#'ünschen angepaßt werden kann.
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Die eiiie besonders #-orteilhafte Ausführung verauschaulichende Fig.
2 zeigt eine Radgabel, bei der dic Gununifederiiiig nicht \-oii einzelnen miteinander
kuppelbaren Puffern. sondern von durchgehenden SäUlell 23 gebildet wird,
die auf ihrer Länge in Abständeti mit durch Vulkanisation eiligebetteten Führungsscheiben
2-1 aus festem \Verkstoff, beispielsweise Metall, ausgerüstet sind. Die st'##rlereii
Endscheiben 2#5, 26 sind mit den sie abstützen(len Teilen der Telesl<opgabel
fest, aber Iiisbar verbunden. Ini Gegensatz zu der Ausführiiii- nach Fh
,. i sind die Außenrohre io' unten und die darin eintaucheiiden Innen- oder
Kolbenrohre i L' oben angeordnet. Dementsprechend werden die 1,agerhalter
27 für die Radachse von den unteren Enden der Außenrohre getragen, deren
obere Enden durch citi zusätzliches Joch 28 fest verbunden sind. Die Verbindung
erfolgt durch Verschweißen der jochaullen 20 mit den Außenrohren. Der Vorteil dieser
Rohratiordnung liegt darin, daß die Rohrführung gegen l'indringen von Schmutz von
unten her sicher geschützt ist. Weiterhin ist das Schutzblech des Vorderrades ani
Joch 28 zu befestigen, so daß es dauernd einen festen Abstand vom Rade aufweist.
Durch die Anordnung der Gummifederiiii- 23 in den Innenrohren i i',
die unter Einschaltung von Führungshüchsen 13', 14' in den Außenrohren gleiten,
können sich die Gummi-S:ÜA1C11 23 nahezu über die ganze Länge der Gabel erstrecken,
so daß eine besonders wirksame Federung erzielt wird. Nach unten sind die Säulenfedern
23 an rohrförtnigen, in die Innenrohre eintauchenden Kolben 3o abgestützt,
deren untere Enden fest mit den Lagerhaltern 27 zu verbinden sind. Die die
Gabelschenkel mit dem Steuerkopfrolir g' verbindenden Brillen 7', 8' sind
mit ihren Augen auf an den Innenrohren angeschweißten Winkelbüchsen 31,
32 durch Ringmuttern 33 oder Kappenmuttern 34 gehalten. Um die Innenrohre
auf ihren eintauchenden Teilen gegen Verschmutzung zu schützen, können diese Teile,
wie in Fig. 2, linke Hälfte, gezeigt, durch Bälge 35 abgedeckt sein, die
an dem einen Ende am Joch 28 und am andern an der Brille 8' befestigt
sind.
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Bei der Ausführung nach Fig. 3 wird die Gummifederung ähnlich
wie in Fig. 2 von Säulen 23' gebildet, die jedoch nicht einstückig, sondern
je aus zwei Teilstücken zusammengesetzt sind. Die Endscheiben 25', 26'
der Säulenstücke weisen ähnlich der Ausführung Fig. 4 Kupplungselemente in Form
von Gewindezapfen und entsprechenden Muttergewinden auf. Im übrigen sind auch hier
die Puffersäulen 23' in den Kolbenrohren ii' angeordnet, die jedoch im Gegensatz
zu Fig. 2 nicht oben, sondern wie in Fig. i unten sich befinden und die Lager für
die Radachse tragen. Dementsprechend sind die Außenrohre i« oben angeordnet und
tragen die Brillen 7', 8', während die Kolbenrohre i i' von unten her in
die Außenrohre io' eintauchen. Die Gummisäulen sind unten am Boden der Kolbenrohre
i i' befestigt und oben mit dem unteren Ende von in die Kolbenrohre eingreifenden
rohrförmigen Kolben 30' verbunden.
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Bei den Ausführungen nach Fig. 2 und 3 haben die einzelnen
Puffer die Form gerader Zylinder. Ihr Abstand von der Innenwandung des Kolbenrohres
ist so bemessen, daß nach einem gewissen Zusammendrücken der Puffersäulen ein allmäh-1
iches Anlegen der Puffer an die Innenwandung und damit die gewünschte Dämpfung und
Verstärkung der Federung eintritt. Die zylindrischen Gummipuffer verformen sich
nämlich unter zunehmender Belastung zu tonnenförmigen Körpern mit wachsendern Durchmesser.
Bei einem bestimmten Belastungspunkt kommt der größte Durchmesser des zusammengedrückten
Puffers an der Innenwandung des Kolbenrohres zur Anlage. Durch die einsetzende Reibung
wird der gewünschte überproportionale Verlauf der Kennlinie noch verstärkt, bis
gegen Ende des Zusammendrückens sich die Gummipuffer voll an die Rohrwandung anlegen
und die Federung allmählich blockieren. jedoch ist die Federung so bemessen, daß
die im praktischen Betrieb auftretenden Kräfte bei weitem nicht ausreichen, jene
Blockstellung zu erreichen, so daß auch bei plötzlichen Überbeanspruchungen ein
bartes Aufschlagen oder -plötzliches Blockieren vermieden wird.
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Wie schon erwähnt, sind die dargestellten Ausführungen nur beispielsweise
Verwirklichungen der Erfindung und diese nicht darauf beschränkt, son-(lern auch
andere Ausführungen und Anwendungen möglich. Das gilt insbesondere hinsichtlich
der Art
der Anordnung der Rohre und ihrer Führung. Ferner könnte,
um ein bestimmes Anlegen der Puffer an der Rohrwandung zu erreichen, der Mantel
der Puffer 17' gemäß Fig. 5 in der Mitte 36 ausgebaucht sein, so daß
hier mit Sicherheit zuerst ein Anlegen der Puffer und damit eine große Gleichförmigkeit
auf der ganzen Länge der Federsäule erzielt werden.