DE957908C - Federeinrichtung zum Abfedern von schwingenden Massen, beispielsweise für Sättel von Zweiradfahrzeugen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 7. FEBRUAR 1957

V 6152 II163g

Die Erfindung betrifft eine Federeinrichtung zur Schwingungsdämpfung oder zur Lösung sonstiger Abfederungsaufgaben, insbesondere für exzentrisch zur Aufhängung angreifende schwingende Massen, gegebenenfalls Fahrzeugsättel, bei denen der Träger der schwingenden Masse zur Vermeidung eines festliegenden Drehpunktes ausschließlich über elastische Mittel mit dem ungefederten Teil verbunden ist.

Es ist bekannt, schwingende Massen, beispielsweise den Fahrer auf einem Fahrzeugsattel so abzufedern, daß ein Sattelteil ohne Verwendung einer konstruktiv festliegenden Drehachse nur mit elastischen Mitteln federnd abgestützt ist. Nach einer bekannten Anordnung wird z.B. ein Sattel an einem Träger befestigt, dessen Ende ausschließlich in zwei über und unter dem Träger angeordneten Gummiblöcken abgestützt ist. Schwingt der Sattel im Betrieb in senkrechter' Richtung, so wird der untere Gummiblock vorwiegend auf Druck, der obere vorwiegend auf Zug beansprucht. Eine etwa gleiche Anordnung zeigt zusätzliche Bolzen, die senkrecht durch den Sattelträger und die Gummipolster gehen. Bei einem anderen bekannten Sattel liegt das Ende des Sattelträgers zwischen zwei senkrechten, kreisrunden Gummischeiben. Schwingt

der Sattel in senkrechter Richtung, so werden beide Gummischeiben vornehmlich torsionsartig beansprucht.

Die bekannten Anordnungen — mit Ausnahme der mit den senkrechten Bolzen — haben an sich den Vorteil, daß die schwingende Masse Schwingungen aller Frequenzen mit verschiedenen Richtungen frei folgen kann, da sie ja nicht gezwungenermaßen um eine freie Drehachse schwingen muß.

ίο Mit diesen Anordnungen können auch Stöße in Fahrtrichtung aufgefangen werden.

Demgegenüber haben die bekannten Anordnungen aber den schwerwiegenden Nachteil, daß mit ihnen keine genügende Seitensteifigkeit erreicht werden kann. Dies ist insbesondere bei Fahrzeugsätteln höchst unangenehm, da bekanntermaßen bei Zweiradfahrzeugen zur Führung und Beherrschung der Maschine eine innige Verbindung zwischen Fahrer und Maschine — der sogenannte »Körper-

ao scnluß« — vorhanden sein muß. Bei Sätteln, die nach der vorstehend geschilderten bekannten Art und Weise aufgebaut sind, wird der Fahrer jedoch das Gefühl bekommen, er schwimme auf der Maschine. Eine Beherrschung und Führung der Maas schine wird damit unmöglich gemacht. Dies ist im Hinblick auf die Verkehrssicherheit ein ausschlaggebender Nachteil, ganz abgesehen davon, daß sich aus dem Unsicherheitsgefühl des Fahrers auch noch rein psychologische Folgerungen ergeben können.

Hier setzt nun die Erfindung ein. Erfindungsgemäß werden bei den bereits beschriebenen —kurz »drehpunktfrei« genannten — Federeinrichtungen, zu beiden Seiten des Trägers der schwingenden Masse, also quer zur Hauptschwingungsrichtung, nebeneinander auf Schub beanspruchbare eigengedämpfte Federelemente, beispielsweise aus Gummi, angeordnet, deren Ausdehnung zur Erzielung einer geringeren Schwingarmbewegung senkrecht zur Hauptschwingungsebene in Längsrichtung des Schwingarmes wesentlich größer sein muß als ihre Höhe.

Dadurch bekommt die Federeinrichtung hinsichtlich ihrer Federungseigenschaften eine ganz bevorzugte Richtung. Nach diesem Prinzip abgefederte Fahrzeugsättel können in senkrechter Richtung frei mit jeder Frequenz schwingen, während sie gleichzeitig gegenüber Beanspruchungen quer zur Hauptschwingebene, d. h. also quer zur Fahrzeuglängsachse eine sehr große Steifigkeit aufweisen. Dadurch.

wird der Körperschluß zwischen Fahrer und Fahrzeug außerordentlich günstig beeinflußt und vor allem dem Unsicherheitsgefühl des Fahrers in grundsätzlicher Weise abgeholfen. Die Führung des Fahrzeuges wird damit wieder verkehrssicher.

Es ist zwar bekannt, Fahrzeugräder mit Hilfe eines Schwingarmes abzufedern, der an. einer oder zwei langen Gummischubfedern angreift. Jedoch ist bei der bekannten Anordnung der Schwingarm im Fahrzeugrahmen drehbar gelagert. Diese Anordnung hat also eine festliegende Drehachse und mithin auch eine bestimmte Eigenfrequenz. Außerdem gehen durch die Drehachse immer Stöße in den abgefederten Teil ein.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist als Federelement ein einheitliches Gummimetallteil vorgesehen und zwischen einem den Träger der schwingenden Masse aufnehmenden Führungsteil und einem anderen Teil, beispielsweise dem Fahrzeugrahmen selbst, angeordnet. Die elastischen Gummiblöcke sind mittels eines Kleb- oder Haftvorganges mit den Metallteilen verbunden.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung, und zwar für die federnde Aufhängung eines Fahrzeugsattels, beschrieben. Es ist naturgemäß auch möglich, beispielsweise das Hinterrad oder Vorderrad eines Motor- oder Fahrrades oder ein sonstiges Maschinenteil nach demselben Prinzip abzufedern. In den Figuren ist im einzelnen dargestellt in

Fig. ι a die Seitenansicht einer erfmdungsgemäßen federnden Aufhängung in schematischer Darstellung,

Fig. ι b ' ein Schnitt längs der Linie A-B durch die Anordnung nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 2 ein Ausschnitt aus der Anordnung nach Fig. ι mit prismatischem Querschnitt der Gummiblöcke,

Fig. 3 a und 3 b ein Schnitt durch eine andere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes mit 90 · einer Führungsschiene und einem reiterartigen Sattelträger,

Fig. 3 c die Seitenansicht der Ausführungsform nach Fig. 3 a und 3 b in schematischer Darstellung.

Nach Fig. ι a und 1 b sind auf dem schematisch angedeuteten Fahrzeugrahmen 1 mittels eines Zwischenstückes 2 die Befestigungslaschen. 3 festgeschraubt. Das Zwischenstück 2 ist so geformt, daß seine obere Fläche 4, auf der die Befestigungslaschen ruhen, einen Winkel von etwa 40⁰ mit der Waagerechten bildet. Diese Anordnung hat den Zweck, den für die Durchfederung zur Verfügung stehenden Raum zu erhöhen und ein Aufschlagen des Sattelträgers 7 auf dem Fahrzeugrahmen 1 beim starken Durchfedern zu verhindern. Man kann zu diesem Zweck auch den Sattelträger 7 gekröpft ausbilden. Oder aber man gibt gleich den als Feder-' elemente verwendeten Gummiblöcken eine Keilform.

Als federnde Elemente sind Gummiblöcke 5 vor- 110 ■ gesehen. Diese liegen in der Fahrzeuglängsachse nebeneinander und können eine leichte V-Stellung haben. Ihre äußeren Flächen sind mit den Befestigungslaschen 3 festhaftend verbunden. Die inneren Flächen der Gummiblöcke 5 sind mit dem hülsen- 1x5 förmig ausgeführten FührungsteH 6 festhaftend verbunden. In dem Führungsteil 6 ist der Sattelträger 7 geführt und ihm gegenüber mit Hilfe der Verstellschraube 8 verstellbar befestigt. Der Sattelträger 7 ist hier mit nach unten offenem U-förmigen Querschnitt ausgebildet. Der Führungsteil 6 muß sich naturgemäß diesem Umriß anpassen. Er umfaßt zur besseren Führung die U-Schenkel des Sattelträgers 7 noch mit seinen Lappen 9.

Naturgemäß können die Federelemente verstellbar ausgebildet sein. Damit man den Sattel allen

Bedingungen hinsichtlich seiner Federungseigenschaften anpassen kann, sind Verstellmittel vorgesehen, mit denen man jedes Federelement einzeln oder beide zusammen in Längs- oder Querrichtung verstellen kann. Die Verstellmittel können auch so ausgebildet sein, daß man die Verstellung während der Fahrt vornehmen kann.

Eine andere Gestaltung von Führungsteil 6 und Sattelträger 7 ist ebenfalls möglich. So kann man beispielsweise den Führungsteil für den Sattelträger 7 dachartig ausbilden und die äußeren Flächen der Gummiblöcke 5..an.ihm festhaften. Die inneren Flächen der Gummiblöcke sind dann an einem oder gegebenenfalls zwei Teilen festgehaftet, die der Befestigung am Fahrzeugrahmen dienen. Hierbei und auch bei anderen Anordnungen kann man naturgemäß auch eine andere V-Stellung der Gummiblöcke wählen.

Zur Verstellung des Hebelarmes des Sattelträgers ist ein nicht gezeichnetes Langloch im Führungsteil 6 und eine Verstellschraubc 8 vorgesehen, deren Gegenmutter 10 am Sattelträger 7 verschweißt ist. Am freien Ende 11 des Sattelträgers 7 ist in nicht näher dargestellter Weise der Sattel selbst befestigt.

Im Betrieb schwingt der Sattelträger 7 vorwiegend in einer vertikalen Ebene mit dem auf ihm angeordneten Sattel wie an sich bekannt um einen Drehpunkt, der keine konstruktiv feste Lage hat.

Der Drehpunkt -kann mithin je nach der Frequenz der Schwingungen seine Lage ändern. Durch die Ausbildung der federnden Elemente wird erreicht, daß die Federeinrichtung gegenüber Beanspruchungen in seitlicher Richtung quer zur Fahrzeuglängsachse die größte Steifigkeit aufweist.

Wird der Sattel durch eine leichte Person belastet, so kann der Sattelträger 7 so weit wie möglich ausgezogen werden,' d. h. der Hebelarm des Lastangriffspunktes in bezug auf die neutrale Faser der Gummiblöcke wird möglichst groß gemacht, um den Federweg vollständig auszunutzen. Wird dagegen der Sattel mit einer schweren Person belastet, so werden die Gummiblöcke 5 infolge des stark vergrößerten Lastmomentes bereits in Ruhe so stark ausgelenkt, daß für die Abfederung nur noch ein restlicher kleiner Federweg zur Verfügung steht. Der Sattelträger 7 müßte in diesem Falle auf den Fahrzeugrahmen 1 aufstoßen.

Um dies zu vermeiden, wird der Sattelträger 7 so verstellt, daß der Hebelarm des Lastangriffspunktes verkürzt wird. Damit wird also für verschiedene Gewichtsbelastungen ein etwa gleiches Lastmoment in bezug auf die neutrale Faser der Gummiblöcke erzielt, so daß für verschiedene Gewichte eine etwa gleiche Federauslenkung bei statischer Belastung die Folge ist. Damit wird eine sehr gute Anpassung der Abfederung an die jeweilige Belastung ermöglicht.

Nach Fig. 2 weisen die Gummiblöcke 5' einen annähernd prismatischen Querschnitt auf, der dadurch erzielt wird, daß die Schenkel der Befestigungslasche 3' keinen rechten, sondern einen spitzen Winkel miteinander bilden. Dadurch wird eine bei wachsender Belastung rasch steigende Federhärte erzielt, vor allem aber können damit Quetschfalten in den Randzonen vermieden werden. Man wird dabei die Gummiblöcke so ausbilden, daß die längeren Randfasern dort liegen, wo die größere Quetschfalte zu erwarten wäre, d. h. unter Umständen kann also auch ein stampfer Winkel der Laschen 3' zweckmäßig sein. Weiterhin kann man auch den Führungsteil 6 oder beide Teile geneigt ausbilden. Der Gesamtaufbau der Vorrichtung entspricht sonst dem nach Fig. 1 a und 1 b.

Nach Fig. 3 a bis 3 c sind die Befestigungslaschen 12 in bereits beschriebener Weise auf einem nicht dargestellten Zwischenstück befestigt. Die Schenkel der Befestigungslaschen bilden in diesem Falle einen spitzen Winkel. Sie können naturgemäß auch rechtwinklig ausgebildet sein. Mit den Befe^tigungslaschen 12 sind die äußeren Flächen der Gummiblöcke 13 festhaftend verbunden. Ihre inneren Flächen sind mit dem Führungsteil 14 festhaftend verbunden. Der Führungsteil 14 ist als Flacheisen ausgebildet. Er kann aber auch — wie durch die Strichlinie angedeutet — als T-Eisen mit oben oder unten liegendem Querbalken oder auch als Doppel-T-Eisen ausgebildet sein, wodurch eine bessere Quersteifigkeit erzielt würde.

Der Sattelträger 15 ist reiterartig über den Führungsteil 14 geschoben und besteht bei der dargestellten Ausführungsform aus einem U-förmig zusammengebogenen Flacheisen, an dem in. nicht näher dargestellter Weise der Sattel selbst befestigt ist. Die Form des Sattelträgers 15 muß sich naturgemäß dem Umriß des Führungsteiles 14 anpassen. Im Sattelträger ist eine Klemmschraube 16 angeordnet, mit deren Hilfe er in dem Langloch 17 des Führungsteiles· verstellt werden kann. Diese Ausführungsform hat den Vorteil einer schmaleren Bauweise.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist die gleiche wie die der Vorrichtung nach Fig. 1 a und ι b. Bei allen Abfederungen dieser Art besitzen die Gummiblöcke im .Bereich ihrer Haftflächen einen Querschnitt, der größer ist als der die Federung übernehmende Querschnitt. Dadurch wird ein größeres Haftvermögen erreicht und verhindert, daß die Gummiblöcke an den gefährdeten Stellen ausreißen.

Bei beiden Ausführungsformen kann an Stelle des Langloches auch ein Schlitz vorgesehen sein, so daß auf diese Weise der Sattelträger vom Führungsteil abgezogen und der Sattel damit ausgewechselt werden kann. Es wird unter Umständen zweckmäßig sein, diese Sattelabfederung mit einer an sich bekannten Stoßdämpfereinrichtung zu verbinden.

Claims (17)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Federeinrichtung zum Abfedern von schwingenden Massen, die durch, eine Art Schwingarm ausschließlich über elastische Mittel mit dem ungefederten Teil verbunden. sind, beispielsweise für Sättel von Zweiradfahrzeugen od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß zu

   beiden Seiten des Schwingarmes durch die Hauptschwingbewegung vornehmlich auf Schub beanspruchbare, eigengedämpfte Federelemente angeordnet sind, deren Ausdehnung zur Erzeugung einer geringeren Schwingarmbewegung senkrecht zur Hauptschwingebene in Längsrichtung des Schwingarmes wesentlich größer ist als ihre Höhe.
2. 2. Federeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente aus Gummiblöcken bestehen, die mittels eines an sich bekannten Kleb- oder Haftvorganges mit Metallteilen festhaftend verbunden sind.
3. 3. Federeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Federelemente Gummiblöcke und diesen parallel geschaltete Metallfedern angeordnet und entweder die Gummiblöcke oder, die Metallfedern einstellbar ausgebildet sind.
4. 4. Federeinrichtung nach einem der Ansprüche ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement als einheitliches Gummimetallteil aus zwei Gummiblöcken (5, 5') gebildet ist, deren einander zugekehrte Flächen mit dem Schwingarm über ein Führungsteil (6) verbunden sind, und deren äußere Flächen über je ein Metallteil (3, 12) am'nicht schwingenden Teil, z. B. am Fahrzeugrahmen (1), befestigt sind.
5. 5. Federeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummiblöcke (13) direkt mit dem Schwingarm (14) ohne Führungsteil festhaftend verbunden sind.
6. 6. Federeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement als einheitliches Gummimetallteil aus zwei Gummiblöcken (5, 13) gebildet ist, deren einander zugekehrte Flächen am nicht schwingenden Teil, z. B. am Fahrzeugrahmen, und deren äußere Flächen am Schwingarm direkt oder über ein'Führungsteil festgelegt sind, wobei der Schwingarm oder Führungsteil dachartig ausgebildet sein kann.
7. 7. Federeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente in Richtung des Schwingarmes und/oder quer dazu gemeinsam oder getrennt einstellbar sind.
8. 8. 'Federeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummiblöcke (5, 5', 13') im' Schnitt quer zum Schwingarm, wie an sich bekannt, einen zumindest angenähert parallelogrammförmigen oder prismatischen Querschnitt aufweisen.'
9. 9. Federeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummiblöcke (5, 5', 13) im Schnitt quer zum Schwingarm giebelförmig gegeneinander geneigt sind.
10. 10. Federeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren (3', 12) und/oder die inneren Metallteile derart gegeneinander geneigt sind, daß die Randfasern der Gummiblöcke (5', 13) ungleich lang sind.
11. 11. Federeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummimasse der Gummiblöcke, wie an sich bekannt, um so härter ist, je näher sie den Metallteilen benachbart ist.
12. 12. Federeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummiblöcke an ihren Haftflächen, wie an sich bekannt, einen Querschnitt aufweisen, der größer ist als der die Federung selbst übernehmende mittlere Querschnitt.
13. 13. Federeinrichtung für Fahrzeugsättel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der einheitliche Gummimetallteil mit Hilfe seiner Metallteile (3, 12) in einer Neigung von beispielsweise 40⁰ zur Waagerechten am Fahrzeugrahmen (1), gegebenenfalls unter Verwendung eines Zwischenstückes (2), befestigt ist.
14. 14. Federeinrichtüng nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung der Neigung die Gummiblöcke selbst keilförmig ausgebildet sind.
15. 15. Federeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingarm (7) als nach unten offener U-Träger ausgebildet und in dem seine Außenflächen hülsenartig umfassenden Führungsteil in seiner Längsrichtung verschiebbar gelagert ist.
16. 16. Federeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Schwingarm (14) verstellbar ein reiterartiger Träger (15) für die schwingende Masse bzw. den Fahrzeugsattel befestigt ist.
17. 17. Federeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Federelementen eine an sich bekannte Stoßdämpfereinrichtung verbunden ist.

    In Betracht gezogene Druckschriften:
    österreichische Patentschriften Nr. 151 822,

    158745; deutsche Patentschriften Nr. 697 494, 834 652; USA.-Patentschrift Nr. 2 303 567;
    französische Patentschrift Nr. 841 602;
    britische Patentschrift Nr. 648 320;
    belgische Patentschrift Nr. 501 902.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

    © 609 578/81 7.56 (609 782 1. 57)