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Abfederung mit abgestufter Mehrblattfeder, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
Bei den bekannten abgestuften Mehrblattfedern, die durch Zerlegung einer dreieckigen Blattfeder in eine gerade Zahl gleich breiter Streifen und durch Übereinanderschichtung dieser Streifen gebildet sind, zeigt sich, dass dieses geschichtete Federblätterbündel, durch eine äussere Kraft zum Schwingen gebracht, sich vollständig abweichend von der durch die gleiche Kraft in Schwingungen versetzten Ausgangsdreieckfeder verhält. Dies hat seinen Grund darin, dass die unter sich um gleiche Abstände in ihrer Länge verringerten Streifen Einzelschwingungen aufweisen, die zueinander in keinerlei gesetzmässigem Verhältnis stehen.
Infolgedessen ist eine solche Feder für Wagenabfederungen sehr schlecht geeignet, da sie die abzudämpfenden Stösse nicht in sich selbst vollständig durch Federschwingungen aufnehmen und vernichten kann, sondern einen grossen Teil der Stossarbeit an das Wagengestell weitergibt und dieses insbesondere auf schlechten Strassen zu längeren unangenehm empfundenen Schwingungen veranlasst.
Man hat diesem Nachteil durch Einbau von Stossdämpfern abzuhelfen versucht, aber auch dadurch wird trotz erheblicher Verteuerung des Wagenpreises keine restlose Beseitigung der ungÜnstigen Wirkungen der üblichen Mehrblattfedern erreicht. Ausserdem werden bei Verwendung von Stossdämpfern sehr grosse Über beanspruchungen der Federaufhängungen und des gesamten Wagengestelles hervorgerufen.
Bei der Abfederung mit abgestufter Mehrblattfeder nach der Erfindung werden nun diese belstände dadurch vermieden, dass die Längen der Federblätter in den einzelnen Stufen von der Einspann-
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zeiten der zu den verschiedenen Stufen gehörigen Blätter sich zueinander genau oder ungeiiihr nach eiJ1er geometrischen Reihe verhalten. Die einzelnen Stufen können dabei ein oder mehrere Blätter in gleicher oder verschiedener Zahl enthalten. Eine in dieser Weise ausgebildete lVleln'blattfec1er zeigt, dass ihr prak- tisch die gleiche Zeit zum Ausschwingen innewohnt. w ie sie eine aus denselben Blättern zusammengesetzte, ungeschiehtete Blattfeder aufweist.
Sie ist daher imstande, die auf sie einwirkenden Stösse in sieh weitest gehend federnd aufzunehmen und zu vernichten, so dass das Wagengestell selbst bei grossen Unebenheiten der Fahrbahn und bei einer grösseren Reihe kurz aufeinanderfolgender Löcher od. ähnl. Hindernisse durch die Federung praktisch keine Stösse erhält, sondern in weicher schwingender Fahrt darüber hinweggeführt wird.
Die Berechnung der Federblätter der Abfederung nach der Erfindung erfolgt im einzelnen unter Anwendung der bekannten Schwingungsformel für einseitig eingespannte Federblätter z. B. in der Weise, dass man für die Schwingungszeiten eine geeignete geometrische Reihe, z. B. die Reihe 2,4, 8, 16 oder die Reihe 3,9, 27, annimmt und danach mit Hilfe der Schwingungsformel die Abmessungen der Federblätter, nämlich Länge, Breite und Dicke, bestimmt. Wenn alle Blätter der ganzen Feder gleiche Breite und Dicke haben, wie dies meist der Fall ist, brauchen nur die Längen der Blätter der einzelnen Stuten errechnet zu werden.
Für die beispielsweise angeführten beiden geometrischen Reihen ergeben sich so Federblattlängen von 16, 25, 40,64 bzw. 22, 43, 90 Masseinheiten für eine vier-bzw. dreistufige Mehr- blattfeder.
Die günstige Wirkungsweise der Abfederung nach der Erfindung gegenüber den üblichen Mehrblattfedern geht aus dem Vergleich der beiden Schwingungsbilder nach Fig. 1 und 2 der Zeichnung hervor.
Fig. 1 veranschaulicht das Sehwingungsbild einer gewöhnlichen Mehrblattfeder nach Fig. la mit z. B. fünf Federblättern und gleichen Abständen ar-a4 der Einzelstufen und lässt erkennen, dass sich die Schwingungskurven der verschiedenen Blätter willkürlich ober-oder unterhalb der Nullinie schneiden. wodurch die den verschiedenen Blättern innewohnende Schwingungsenergie zerstossen wird und sieh
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zum grossen Teil als äussere Kraft am Wagengestell geltend macht und dieses in starke Erschütterungen versetzt.
Bei dem Sehwingungsbild der Fig. 2 dagegen, welches sich auf die in Fig. 2 a dargestellte Mehrblattfeder nach der Erfindung mit eine geometrische Reihe der Schwingungszeiten ergebenden Feder- blattlänge und entsprechenden Stufenabständen 01-04 bezieht, liegen die sämtlichen Punkte, in denen sich die Schwingungen gegenseitig schneiden, auf der Nullinie, wodurch erreicht wird, dass die von aussen in die Feder durch Stösse verlegte Energie innerhalb der Federblätter durch Schwingung praktisch restlos aufgezehrt wird, ohne dass eine wesentliche äussere Kraft auf das Wagengestell zur Wirkung kommt.
Bei Fig. 2 ist die grösste Schwingungsdauer ein ganzzähliges Vielfaches von jeder der kürzeren Schwingungs- zeiten, während bei Fig. 1 die einzelnen Schwingungszeiten in keinerlei systematischer Beziehung zueinander stehen.
Wenn man für die Abfederung nach der Erfindung dünne Einzelfederblätter wählt, ist es zweckmässig, die oberste Blattlage stärker anzunehmen, damit die an diesem Blatt anzubringenden Augen für die Federbolzen genügende Festigkeit bekommen. In diesem Falle wird beispielsweise bei einer vier-
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denen das obere 1 die aus Festigkeitsgründen für die Augen erforderliche Stärke erhält und das zweite Blatt 2 dünner angenommen wird und dabei eine die gleiche Schwingungszeit wie bei dem dickeren oberen Blatt gewährleistende Länge von der Einspannstelle bis zum freien Ende erhält, während die Längen der weiteren Blätter 3, 4, 5 von der Einspannstelle ab so bemessen werden, dass die Sehwingungszeiten der Blätter sich zueinander nach einer geometrischen Reihe verhalten.
Diese Zusammensetzung aus zwei oder mehr Blättern verschiedener Länge, aber gleicher Schm ingungsdauer kann nicht bloss bei der obersten, sondern auch bei den übrigen Stufen der Feder angewendet werden. Wenn die Breite der Blätter verschieden gewählt wird, ist die Länge der einzelnen Blätter in den gleichen Stufen so zu bestimmen, dass die Schwingungszeiten dieser Blätter in den einzelnen gleichen Stufen untereinander gleich sind.
Die Vorder-und die Hinterfedern eines Wagens können, um ein Zusammensehwingen dieser Federn und damit für den Wagen ungünstige harmonische Schwingungsverhältnisse zu vermeiden, vorteilhafterweise so ausgebildet werden, dass die Schwingungszeiten der längsten Stufen dieser Federn voneinander
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verhalten. Die einzelnen Stufen der Vorder-und der Hinterfedern selbst sind dabei in ihrer Federblattlänge so bemessen, dass die Schwingungszeiten in der Art der Erfindung sich nach einer geometrischen Reihe von Stufe zu Stufe ändern.
PATENT-ANSPRUCHE :
1. Abfederung mit abgestufter Mehrblattfeder, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gekenn-
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oder ungefähr nach einer geometrischen Reihe verhalten.