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Federndes Rad.
Gegenstand der Erfindung ist ein federndes Rad, d. h. ein Rad, bei dem die Radnabe fähig ist, relativ zur Achse des Radreifens unter Überwindung vorbestimmter Gegenkräfte Ver- schiebungen auszuführen und einer Kraft unterworfen ist, die bestrebt ist, sie in die Mittellage zurückzuführen.
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aus Federn bestehen oder der Einwirkung von Federn unterworfen sind. Es unterscheidet sich von andern Radtypen der gleichen Gruppe dadurch, dass jede Speiche von einer oder mehreren Blattfedern gebildet wird, deren mittlerer oder Lagerungsquerschnitt an der Nabe oder an mit der Nabe verbundenen Teilen befestigt ist, während das Ende oder die Enden der Federn sich gegen die Fläche von Vertiefungen am Radreifen oder an mit diesem verbundenen Teilen abstützen.
Die Ebene der Federn ist senkrecht zur Achse des Rades gelegen, und alle Federn werden die gleiche Zeit hindurch und in gleicher Weise beansprucht. Die genannten Ausnehmungen besitzen im allgemeinen die Gestalt einer Rotationsfläche, deren Achse parallel zur Achse des Rades ist und deren Erzeugende eine Gerade-in diesem Fall sind die Ausnehmungen konisch-oder eine krumme Linie zweiter Ordnung, ein Kreis, eine Ellipse oder eine Parabel usw. sein kann. zu dem Zweck, um die elastische Gegenkraft des Rades als Funktion der Verschiebungen seiner Nabe zu regeln.
Die Blattfedern, welche die Speichen bilden, können halbelliptisch sein oder der Hälfte einer elliptischen Feder entsprechen ; sie können paarweise einander gegenüber angeordnet sein, um eine Speiche zu bilden, oder sie können derart versetzt sein, dass die eine Hälfte der Federn in einer Ebene liegt und die andere in einer dazu parallelen Ebene senkrecht zur Achse des Rades, wobei jede Feder einer Gruppe der Winkelhalbierenden des Winkels zwischen zwei benachbarten Federn der andern Gruppe gegenübersteht. In jedem Fall sind die Federn so beschaffen, dass jede von ihnen oder jede Gruppe von Federn abwechselnd nach der einen und nach der andern Seite der genannten Ebene senkrecht zur Achse des Rades sich durchbiegt.
Ein anderes Merkmal des federnden Rades besteht darin, dass die Vorspannung der Federn beim Zusammenbau eine derartige ist, dass sie imstande ist, der statischen Belastung des Rades mit Rücksicht auf die Flächenform der Ausnehmungen das Gleichgewicht zu halten, indem sie die Radnabe gegenüber dem Radreifen in der Mittellage hält.
Bei Überlastungen oder bei Stosswirkungen, die das federnde Rad treffen, biegen sich diese Federn unter Überschreitung der beim Zusammenbau hergestellten Durchbiegung weiter aus und gestatten so eine elastische Verschiebung des Radreifens gegenüber der Achse, was dadurch ermöglicht wird, dass bei jeder Feder ein Vorsprung oder eine Nase am äussersten Ende des Hauptblattes sich entlang einer Erzeugenden der Oberfläche der Ausnehmung verschiebt und so die Kraftwirkungen durch Überlastungen und Stösse in Kraftwirkungen in axialer Richtung des Rades umsetzt ; solcher Kräfte sind so viele als Federn vorhanden sind ; diese Kräfte sind alle einander gleich und paarweise entgegengesetzt, sie gleichen sich daher gegenseitig aus.
Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wählt den Fall, wo die Federn unter der erwähnten Montagespannung das Hauptblatt senkrecht zur Radachse halten, zu dem Zwecke, um die besten Arbeitsbedingungen der Federn unter dem Einfluss von Knickbeanspruchungen zu sichern.
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Bei diesem federnden Rad sind Leit- oder Führungsorgane für die Relativbewegung des Radreifens gegenüber der Nabe vorgesehen ; diese Organe sind an der Radnabe angebracht und bilden Führungen für den Reifen.
In der Zeichnung ist beispielsweise und schematisch diese bevorzugte Ausführungsform dargestellt. Fig. 1 zeigt in ihrer linken Hälfte eine Seitenansicht des Rades von aussen. in ihrem rechten oberen Viertel einen Schnitt senkrecht durch die Achse des Rades (nach I-I in Fig. 2), in ihrem unteren Viertel rechts den Reifen von der Seite gesehen bei abgenommener Führungs-und Schutzplatte ; Fig. 2 zeigt in ihrer linken Hälfte eine Ansicht des Rades von aussen senkrecht zu seiner Achse und in ihrer rechten Hälfte einen axialen Schnitt durch das Rad nach der Ebene (ZT-JTder Fig. 1) ; Fig. 3 ist ein teilweiser Schnitt, wie Fig 2, und zeigt eine abweichende Ausführungsform.
Die Hauptbestandteile des Rades sind : eine Nabe 1 aus Stahl mit einem zentralen Stützring ; ein Paket von Federn 2, deren Hauptblatt an seinem Ende einen Vorsprung 2' besitzt, zwei Federdeckplatten 3 und zwei Schutzplatten 4, verbunden durch die Zugbolzen 5 ; ein Reifen 6 mit seitlichen Rändern 7, die durch Schrauben 8 verbunden und mit konischen Ausnehmungen 9 versehen sind, ist zweckmässig aus dem Stahlreifen 10, der auf der Fahrbahn läuft, ausgebildet ; dieser Reifen kann mit einem geeigneten Material 101 bedeckt sein, um die Stösse und das auf dem Pflaster entstehende Geräusch zu dämpfen.
Die Wirkungsweise des federnden Rades ist folgende : Die Federn 2 sind so gebaut, dass sie, von jeder Belastung frei, eine bestimmte Durchbiegung besitzen, infolge deren die Vorsprünge 2', anders als in Fig. 2, sich vor Aufbringen der Radreifen zu beiden Seiten der Ebene I-I nach aussen vorgebogen einstellen. Diese Durchbiegung wird durch die Montage mittels der Schrauben 8, welche die beiden Teile 7 verbinden und einander nähern, auf Null gebracht. Die durch die Federn in dieser Stellung ausgeübten Gegenkräfte und die Formgebung der konischen Flächen der Ausnehmungen 9 sind so ausgemittelt, dass die Federn in dieser Stellung gerade der normalen statischen Belastung der Radachse das Gleichgewicht halten.
Ferner empfiehlt es sich, die Federn so zu dimensionieren und das Profil der Ausnehmungen so auszubilden, dass die in den Federn infolge der Montage entstehenden Spannungen auch den Reibungswiderstand der Ruhe zwischen den Vorsprüngen 2'und den Oberflächen der Ausnehmungen 9 ausgleichen. Zur Erzielung der besten Bedingungen für das Federn der Hauptblätter der Federpakete ist es vorteilhaft, wenn die Federblätter unter der Montagespannung senkrecht zur Achse des Rades stehen.
Im Falle einer Überlastung oder eines Stosses auf die Radachse oder auf den Reifen werden diese beiden Teile das Bestreben haben, sich gegenseitig zu verschieben und die Teile 7 werden dann in den Führungen 4 gleiten ; hiezu ist es jedoch nötig, dass die Vorsprünge 2'sich entlang einer Erzeugenden der Oberfläche der Ausnehmungen 9 verschieben und infolgedessen ist es auch nötig, den Federn weitere Belastungsdurchbiegungen zu erteilen, mit dem Ergebnis, dass sie sich ganz gleichmässig und zur gleichen Zeit gegen die Ebene I-I durchbiegen. Diese Überlastungs-oder Stosskräfte werden so in zur Radachse parallele Kräfte, die einander vollkommen gleich und paarweise entgegengesetzt sind und einander daher gegenseitig das Gleichgewicht halten, umgesetzt.
Wenn sich die Radachse unter der Wirkung eines Stosses gegenüber dem Reifen verschoben hat, werden die Federn unter einer durch den Reibungswiderstand verursachten Dämpfung bestrebt sein, die Radachse in ihre Mittelstellung zum Radreifen zurückzuführen und dabei durch die Wirkung der Schwere unterstützt werden, da bei Drehung des Rades die Vorsprünge, die sich von der Achse der Ausnehmung entfernt hatten, sich gegen diese zurückbewegen werden.
Bei regelmässiger und symmetrischer Anordnung der Federn und Form der Ausnehmungen ergibt sich, dass alle Federn desselben Rades immer in gleicher Weise und zur selben Zeit belastet werden und dass alle in gleicher Weise reagieren werden, indem sie genau den entfallenden Teil der Last aufnehmen werden, die dargestellte Anordnung voran-
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gegenseitig aus.
Es folgt daraus weiter, dass in jedem Fall alle Vorsprünge 2'in den Ausnehmungen nur entlang der Erzeugenden ihrer Oberfläche gleiten können und bei Übertragung des Antriebs von der Radnabe auf den Reifen oder während der Bremsperioden die Vorsprünge 21 gegen die Oberflächen der Ausnehmungen unter gleichzeitiger Übertragung der treibenden oder hemmenden Kräfte drücken werden, wobei sie den Reifen zum Rollen oder zum Stehen bringen. Tatsächlich haben bei der Übertragung des Antriebs oder in den Bremsperioden die Vorsprünge 2' das Bestreben, auf der Oberfläche der Ausnehmungen eine Raumkurve zu beschreiben, was nur in ganz geringem Masse geschehen kann, weil dies eine weitere Biegung der Federn zur Folge hätte, diese aber keinen Platz für eine solche Verschiebung haben.
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Obwohl zwecks Vereinfachung der Beschreibung der Gegenstand der Erfindung hier durch das oben an Hand der Figuren Ausgeführte wiedergegeben ist, sind mannigfache Abweichungen von dieser Problemlösung möglich, entweder wie oben im allgemeinen angegeben oder indem man z. B. zur Verstärkung der Hauptblätter der Federpakete ein bekanntes Hilfsmittel, wie in Fig. 3 dargestellt, verwendet, das aus der Brücke 12 und dem Zapfen 11 besteht und mit Hilfe dessen einige der an die Oberfeder anliegenden Federblätter gezwungen werden, sich wie die Verstärkungen der Oberfeder zu bewegen, oder indem man die Ausnehmungen 9 auf Stützelementen anbringt, oder indem man den Rändern 7 und dem Reifen 6 im Querschnitt verschiedene Ausbildung gibt, oder z.
B. auch indem man Schrauben zwischen die Enden der Oberfedern setzt, die zur Verstärkung oder mehr oder weniger zum Ersatz der Wirkung der halbelliptischen Federn dienen. Alle diese Abweichungen in der Ausführung und im Zubehör sind ohne Einfluss auf die hier wiedergegebene Grundidee der Erfindung.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Federndes Rad, dessen Speichen aus Federn bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass jede Speiche aus einer oder mehreren Blattfedern besteht, deren innere Enden mit der Nabe oder mit an dieser befestigten Teilen verbunden sind, während die äusseren Enden der Blattfedern auf Vertiefungen an den Reifen oder an mit dem Reifen verbundenen Teilen drücken, wobei die Ebene der Federn senkrecht zur Achse des Rades steht und die einzelnen Federn alle zur gleichen Zeit und mit derselben Kraft wirken.