FEDERUNGSEINRICHTUNG

Federungseinrichtung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Federungseinrichtung entsprechend dem Ober- begriff des Anspruchs 1.

Aus den Patentschriften US 2 443 900, US 2 721 766 und DE-PS 567 164 sind Federungseinrichtungen für Rollen und Räder bekannt. Diese Einrichtungen weisen eine in Bezug zur Radachse exzentrisch angeordnete Trag- achse auf, um welche die Nabe des Rades schwenken kann. Ein federndes Element stützt die Nabe gegenüber einem fest stehenden Teil ab. Fährt das Rad gegen ein Hindernis, so führt die Nabe eine Schwenkbewegung aus, wodurch das Rad dem Hindernis ausweicht.

Der Nachteil dieser bekannten Federungseinrichtungen liegt in der Schwierigkeit, eine platzsparende und kostengünstige Ausführung zu verwirklichen, die es ermöglicht, ein Federungsverhalten zu erreichen, das einer ganz bestimmten vorgegebenen Federkennlinie entspricht. Meist erfordert die vorgegebene Federkennlinie eine Federdimensionierung, die im vorgegebe- nen Bauraum nicht untergebracht werden kann. Auch erweisen sich die Herstellung und der Zusammenbau als aufwendig, weil die Konstruktion aus vielen Teilen besteht. Die aus der Patentschrift US 5 493 755 bekannte Federungseinrichtung verwendet ein Federelement aus Elastomer, welches auf Torsion beansprucht wird. Diese Ausführung erlaubt keine großen Schwenkwinkel und belastet außerdem das Material auf eine Weise, die das Volumen des Federelementes nicht optimal ausnutzt. Es kommt zu einer Überlastung der äußeren Zone, während innen liegende Bereiche noch nicht optimal belastet sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Federungseinrichtung der hier vorliegenden Art so weiterzuentwickeln, dass der erforderliche Herstellungsaufwand gegenüber bisher bekannten Federungseinrichtungen verringert wird, dass ein modularer Aufbau möglich ist und dass die Kennlinie der Federung mit einfachen Mitteln veränderbar ist. Die Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Federungseinrichtung aus wenigen Bauteilen, und ohne großen Bauraum zu beanspruchen, hergestellt werden kann. Das Federelement wird lediglich auf Druck oder Schub belastet. Als Widerlagerelement kann ein einfaches längliches Bauteil mit zum Beispiel rundem Querschnitt verwendet werden. An der Radaufnahme sind nur zwei Durchbrüche für die Aufnahme des Widerlagerelementes erforderlich. Ge- genüber einer konventionellen Rolle ohne jegliche Federung erhöht sich der Aufwand an Bauteilen lediglich um 3 Elemente, nämlich um den Nabenkörper, das Federelement und das Widerlagerelement. Außerdem kann das Federelement aufgrund des modularen Aufbaues der Federungseinrichtung beim Einbau der Rolle den zu erwartenden Anforderungen entsprechend ausgewählt (Federkennlinie) und später auch mit wenig Aufwand ausgewechselt werden. Das Material des Federelementes wird optimal ausgenutzt, wobei bei langer Lebensdauer im begrenzten Bauraum des Nabenkörpers eine Federung mit einem großen Arbeitsvermögen realisiert werden kann.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Explosionsdarstellung einer Ausführung mit zwei Lagern;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung von Fig. 1 bei unbelastetem Zustand; Fig. 3 eine Schnittdarstellung von Fig. 2 in belastetem Zustand;

Fig. 4 und 5 je eine Explosionsdarstellung einer Ausführung für ein einzelnes Lager sowie

Fig. 6 eine seitliche Ansicht von Fig. 5.

Die nachfolgend beschriebenen Federungseinrichtungen 1 lassen sich bei Rädern 7 verwirklichen, die von beliebig gestaltbaren Radaufnahmen getragen werden.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 zeigt eine Federungseinrichtung 1, die beispielsweise an einer als Lenkrolle ausgebildeten Laufrolle 2 vorgese- hen ist. Die um eine vertikale Achse 5 verschwenkbare Laufrolle 2 weist eine Radaufnahme 3 auf, die zum Tragen eines auf einer horizontalen Achse 6 (Laufachse) drehbar gelagerten Rades 7 und zum Tragen der Federungseinrichtung 1 bestimmt ist. Die Federungseinrichtung 1 weist einen zylindrischen Nabenkörper 9, ein Federelement 19 und ein Widerlagerelement 18 auf. Das Rad 7 ist mit einem zur horizontalen Achse 6 konzentrisch angeordneten zylindrischen Durchbruch 8 ausgestattet, der zur Aufnahme des Nabenkörpers 9 bestimmt ist, wobei der Außendurchmesser des Nabenkörpers 9 geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des zylin- drischen Durchbruches 8. Der Nabenkörper 9 besitzt zwei auf Abstand gehaltene zylindrische Lagersitze 10, die zur Aufnahme von zwei bevorzugt als Wälzlager ausgebildeten Lagern 15 bestimmt sind, wobei die Lager 15 im zylindrischen Durchbruch 8 passgenau eingesetzt sind. Der Nabenkörper 9 weist einen horizontal verlaufenden Raum 11 in Form eines bogenförmi- gen Schlitzes auf, durch den das im Beispiel als Stab ausgebildete Widerlagerelement 18 hindurchgeführt ist. Im Raum 11 ist auch das Federelement 19 untergebracht, das beispielsweise als Elastomer ausgebildet ist und mit dem Widerlagerelement 18 zusammenwirkt. In einem Abstand zum Raum 11 weist der Nabenkörper 9 eine horizontal verlaufende Durchgangsboh- rung 12 auf, die zur Aufnahme einer Tragachse 17 vorgesehen ist, mit deren Hilfe das Rad 7 an den Gabelschenkeln 4 der Radaufnahme 3 befestigbar ist. Jeder Gabelschenkel 4 weist zu diesem Zweck einen horizontal verlaufenden ersten Durchbruch 20 auf, um die Tragachse 17 an den Gabelschenkeln 4 fixieren zu können. In einem Abstand zu den ersten Durchbrüchen 20 ist an jedem Gabelschenkel 4 je ein zweiter horizontal angeordneter Durchbruch 21 vorgesehen, wobei der Durchbruch 21 zur Aufnahme und zum Fixieren des Widerlagerelementes 18 vorgesehen ist. Befestigungsmittel der üblichen Art dienen zum Arretieren der Tragachse 17 und des parallel zur Tragachse 17 angeordneten Widerlagerelementes 18 an den Gabelschenkeln 4. Der Nabenkörper 9 ist dabei mit geringem seitlichen Spiel zwischen den Gabelschenkeln 4 angeordnet. In montiertem Zustand der Federungseinrichtung 1 liegt das Federelement 19 entweder bereits mit leichtem Druck am Widerlagerelement 18 an oder es ist aus Gründen einer leichteren Montage zwischen dem Federelement 19 und dem Widerlager- element 18 ein kleines Spiel gewählt. Bei Belastung des Rades 7 vollführt der Nabenköφer 9, und damit das Rad 7, eine Schwenkbewegung, so dass das im Raum 11 formschlüssig untergebrachte Federelement 19 gegen das ortsfest angeordnete Widerlagerelement 18 gedrückt wird. Bei diesem Ein- federungsvorgang wird das Federelement 19 verformt und nimmt Energie auf. Entlastet man das Rad 7, gibt das Federelement 19 Energie ab, so dass das Rad, einem Ausfederungsvorgang gleich, in die Ausgangsposition zurückkehrt. Das Federelement 19 kann auch so ausgeführt sein, dass es sowohl am Nabenköφer 9 als auch an der Radaufnahme 3 befestigt ist.

Anhand der Figuren 2 und 3 lässt sich die Wirkung der Federungseinrichtung 1 treffend beschreiben. Die Laufrolle 2 ist jeweils in Seitenansicht und teilweise geschnitten dargestellt. Auf die in Fig. 2 dargestellte Laufrolle 2 wirkt keine Tragkraft, während die gleiche Laufrolle 2 in der Darstellung nach Fig. 3 einer Tragkraft ausgesetzt ist, die das begrenzte Verschwenken des Rades 7 mit dem Nabenköφer 9 um die horizontale Achse 6 der Tragachse 17 bewirkt. Die letztendlich auf das Rad 7 einwirkende Tragkraft drückt das Rad 7, in der Zeichnung rechtsdrehend, um das Maß A nach oben, wobei das in den Gabelschenkeln 4 abgestützte Widerlagerelement 18 gegen das Federelement 19 drückt und dieses ein Stück weit zusammen- presst. Ist die auf das Rad 7 einwirkende Tragkraft gering, weicht auch das Rad 7 nur geringfügig aus und Maß A ist kleiner. Ist die Tragkraft hingegen groß, bewirkt diese ein starkes Ausweichen des Rades 7 und ein dementsprechend starkes Zusammenpressen des Federelementes 19. Das Zusam- menpressen des Federelementes 19 verursacht somit ein stoßdämpfendes Abfedern des Rades 7, so dass die Federungseinrichtung 1 in vorteilhafter Weise insgesamt ein Abfedern der Laufrolle 2 bei in der Praxis auftretenden Stößen und Belastungen bewirkt.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Nabenköφer 9 zweiteilig und symmetrisch ausgebildet ist, so dass das Rad 7 auch mit nur einem Lager 15 ausgestattet werden kann. Im Beispiel ist für jeden Nabenköφer 9 ein Federelement 19 vorgesehen. Ein mit diesen Teilen ausgestattetes Rad 7 lässt sich in eine Radaufnahme 3 zum Beispiel so einbauen, wie dies in den Figuren 1 bis 3 beschrieben ist.

Fig. 5 und Fig. 6 zeigen eine Ausführung, bei welcher der Nabenköφer 9 zweigeteilt ist und die beiden Hälften 13 des so ausgebildeten Nabenkörpers 9 identisch sind und jeweils eine Zunge 14 mit Rastverzahnung an der Innenseite und eine Zunge 14 mit Rastverzahnung an der Außenseite aufweisen, wobei die Zungen 14 so angeordnet sind, dass beim Einsetzen der beiden Hälften 13 des Nabenköφers 9 in den Innenring 16 des Lagers 15 die Zunge 14 mit Rastverzahnung an der Innenseite der einen Hälfte 13 jeweils in die gegenüberliegende Zunge 14 mit Rastverzahnung an der Außenseite der anderen Hälfte 13 eingreift. Eine fein gestufte Rastverzahnung ermöglicht es, mit nur einer Ausführung eines Nabenköφers 9, Lager 15 unterschiedlicher Breite zu verwenden. Das Federelement 19 ist platzspa- rend zwischen den beiden Hälften 13 des Nabenköφers 9 untergebracht. Die beschriebene Anordnung lässt sich in ein Rad 7 einbauen und das so gestaltete Rad 7 entsprechend der eingangs beschriebenen Weise an einer Radaufhahme 3 befestigen.

Alternativ kann als Federelement 19 eine Schenkelfeder vorgesehen werden, deren eines Ende im Nabenköφer 9 eingreift und deren zweites Ende die Tragachse 17 so fest umschlingt, dass ausreichender Reibschluß erreicht wird oder auf eine andere geeignete Weise mit einem festen Teil verbunden ist.

Ebenfalls alternativ ist es möglich, auf das Rad 7 zu verzichten und die Funktion des Rades 7 auf wenigstens ein Lager 15 zu übertragen. Bei Verwendung von nur einem Lager 15 als Radersatz wäre dann der Nabenköφer 9 durch zwei ineinander verrastbare Hälften 13 zu bilden, siehe Fig. 5 und in den Innenring 16 eines Lagers 15 einzusetzen. Diese Anordnung lässt sich ebenfalls in eine Radaufnahme 3 einbauen. Schließlich ist es denkbar, anstelle von nur einem Widerlagerelement 18 ein weiteres derartiges Element vorzusehen, wobei jedes Widerlagerelement 18 ortsfest an einer entsprechend gestalteten Radaumahme 3 anzuordnen wäre.