Abfederung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge. Beim Überfahren einer schlechten Fahr bahn sollten die dabei auftretenden Stösse so viel als möglich durch die Federung des Fahrzeuges aufgenommen werden. Diese For derung wird um so besser erfüllt, je weicher die Federung ist. Bei den bis jetzt zur Ver wendung kommenden Abfederungen für Fahrzeuge ist man jedoch bei der Wahl der Federweichheit insofern gehemmt, als die Auslenkung der Federn bei den vorkommen den grössten Beanspruchungen (Überfahren von Bahnübergängen, Steinen und derglei chen) einen bestimmten Betrag nicht über schreiten darf, da sonst die Achsen gegen den Fahrzeugrahmen schlagen würden.
Ist der grösste zulässige Ausschlag der Feder = h und die grösste auf die Feder zur Einwirkung kommende Kraft, bei der noch kein Aufschla gen der Achsen auf den Rahmen eintreten soll, = P, so ergibt sich die zu wählende Federkonstante kc aus der Beziehung:
EMI0001.0000
Man ist also gezwungen, die Feder nach den vorkommenden grössten Stössen zu bemessen, was den Nachteil zur Folge hat, dass eine für das Fahren auf guter Fahrbahn zu harte Fe der gewählt werden muss.
Zweck der Erfindung ist, diesen Nach teil zu beheben und eine Abfederung für Fahrzeuge zu schaffen, die beim Fahren auf guter Fahrbahn, wo nur verhältnismässig schwache Stösse erzeugt werden, sich wie eine weiche Feder verhält, hingegen beim Auf treten starker Stösse mit wachsender Auslen kung der Achse bezw. des Rades mit Bezug auf den Fahrzeugrahmen immer härter wird, so dass dann keine Proportionalität zwischen Federkraft P und Auslenkung h mehr be steht. Um dies zu erreichen, wirkt erfin dungsgemäss eine verhältnismässig weiche Hauptfeder bei ihrem Spielen aus der Nor mallage spannend auf mindestens eine Hilfs feder.
Auf der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführung der Erfindung veranschaulicht, und es zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht der an einem Kraftfahrzeug angebrachten neuen Fede rung; Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Abfederung, welche zur Erläuterung ihrer Wirkungsweise dient, und Fig. 3 zeigt die Charakteristiken der Haupt- und Hilfsfeder, sowie der kombinier ten Abfederung.
3 bezeichnet eine Fahrzeugachse, die in üblicher Weise mit einer Biegungsfeder 4 verbunden ist. Diese ist durch Lenker 7 mit dem einen Arm eines um Bolzen 6 drehbaren, zweiarmigen Hebels 5 verbunden. Der Bolzen 6 ist fest am Rahmen 1 des Fahrzeuges ange bracht. An dem zweiten Arm des Hebels 5 greift bei 9 eine kräftige Zugfeder 8 an, die sich am andern Ende an einem fest mit dem Rahmen 1 verbundenen Anschlag 10 abstützt. 11 bezeichnet eine Mutter, welche die Span nung der Feder 8 zu verändern gestattet.
In der Normallage, das heisst bei norma len Bahnverhältnissen, nehmen die verschie denen Teile der beschriebenen Abfederung die in Fig. 1 gezeigte Lage ein. Die Länge des Lenkers 7 ist so gewählt, dass in dieser Lage die Längsachse des Hebels 5 mit der Längs achse der Feder 8 zusammenfällt. Es wirkt dann kein Drehmoment auf den Hebel 5 ein. Sobald jedoch die Achse 3 relativ zum Rah men 1 eine Auslenkung erfährt, bewirkt der Lenker 7 eine Verdrehung des Hebels 5 um den Bolzen 6. Dabei nimmt das zur Verdre- hungdes Hebels 5 nötige Moment mit wach sender Verdrehung p (Fig. 2) rasch zu.
Zu je der Auslenkung der Achse 3 aus der Normal lage ist somit einmal eine Kraft P1 erforder lich, welche die Biegungsfeder 4 proportional zur Grösse des Ausschlages zusammendrückt, und sodann eine Kraft P2 (Fig. 2), mit wel cher der Lenker 7 den Hebel 5 zu verdrehen und somit die Feder 8 zu spannen trachtet. Diese Kraft P2 nimmt mit wachsendem Ausschlag der Teile aus der Normallage zu nächst langsam, dann aber immer rascher zu, um einen Höchstwert zu erreichen, sobald die Längsachsen des Lenkers 7 und des Hebels 5 zusammenfallen. Die Geschwindigkeit des Anwachsens der Kraft P2 als Funktion der Auslenkung hängt von der Beschaffenheit der Feder 8, deren Spannung sich mit Hilfe der Schraube 11 verändern lässt, sowie von der Länge der Hebelarme a und b (Fig. 2) des Hebels 5 ab.
In Fig. 3 ist in gestrichelten Linien als Kurve C1 die Charakteristik der Biegungs feder 4, ebenfalls in gestrichelten Linien als Kurve C2 die Charakteristik der Hilfsfeder 8 und in ausgezogenen Linien als Kurve C = C1 + C2 die Charakteristik der kombinierten Abfederung gezeigt. Dabei sind im betreffen den Koordinatensystem die Verschiebungen x aus der Normallage als Abszissen und die Belastungen als Ordinaten aufgetragen.
Der Verlauf der verschiedenen Kurven in Fig. 3 zeigt, dass im Gebiete normaler Bela stung P0, das heisst, wenn das Fahrzeug höch stens schwache Stösse erfährt, die kombinierte Abfederung sich gleich verhält wie die weiche Biegungsfeder 4 mit der Chrakteristik C1. Die auf den Fahrzeugrahmen übertrage nen Stosskräfte sind demnach äusserst gering. Trotzdem ist die kombinierte Abfederung für eine maximale in Betracht kommende Aus lenkung, beispielsweise x1, demnach für die gleichen Aussparungen des Fahrzeugrahmens und für das gleiche Spiel der Antriebsorgane anwendbar, wie bei Verwendung einer harten Feder mit der Charakteristik C3.
Treten Stösse auf, das heisst sobald die Teile aus der Normallage ausschlagen, so kommt auch die Feder 8 mit der Charakteristik C2 zur Wir kung und bewirkt mit zunehmendem Aus schlag ein rasches "Härterwerden" der kom binierten Abfederung, wie der Charakteri stik C = C1 + C2 der Fig. 2 ohne weiteres zu entnehmen ist. Für einen bestimmten Grenzausschlag, der gleich a, das heisst der Länge des einen Armes des Hebels 5 ist, aus der Normallage wird das System x hart, das heisst für die kleinste Verschiebung aus jener Lage wird dann eine unendlich grosse harft benötigt.
An Stelle einer Biegungsfeder 4 kann auch eine andere Federart zur Verwendung kommen, wie auch die Hilfsfeder 8 anders als dargestellt ausgebildet sein kann. Schliess lich können in Verbindung mit einer Haupt- feder auch mehrere Hilfsfedern zur Verwen dung kommen.
Wenn sich der Erfindungsgegenstand auch insbesondere für Kraftfahrzeuge eignet, so lässt er sich ganz allgemein an Fahrzeu gen anbringen.
Suspension for vehicles, in particular motor vehicles. When driving over a poor roadway, the impacts that occur should be absorbed as much as possible by the vehicle's suspension. The softer the suspension, the better this requirement is met. With the suspension systems for vehicles that have been used up to now, however, the choice of the softness of the springs is inhibited insofar as the deflection of the springs must not exceed a certain amount under the greatest stresses that occur (crossing level crossings, stones and the like) otherwise the axles would hit the vehicle frame.
If the greatest permissible deflection of the spring = h and the greatest force acting on the spring, at which the axles should not yet hit the frame, = P, then the spring constant kc to be selected results from the relationship:
EMI0001.0000
You are therefore forced to size the spring according to the largest impacts that occur, which has the disadvantage that a spring that is too hard for driving on a good road surface must be selected.
The purpose of the invention is to fix this after part and to create a cushioning for vehicles that behave like a soft spring when driving on a good road surface, where only relatively weak shocks are generated, whereas when strong shocks occur with increasing deflection the axis respectively. of the wheel becomes harder and harder with respect to the vehicle frame, so that there is no longer any proportionality between the spring force P and the deflection h. To achieve this, according to the invention, a relatively soft main spring acts excitingly on at least one auxiliary spring when it is playing from the normal position.
An exemplary embodiment of the invention is illustrated in the drawing, in which: FIG. 1 is a side view of the new suspension mounted on a motor vehicle; Fig. 2 shows a schematic representation of the suspension, which is used to explain its mode of operation, and Fig. 3 shows the characteristics of the main and auxiliary spring, as well as the combined th suspension.
3 denotes a vehicle axle which is connected to a bending spring 4 in the usual manner. This is connected by a handlebar 7 to one arm of a two-armed lever 5 rotatable about bolts 6. The bolt 6 is firmly attached to the frame 1 of the vehicle. On the second arm of the lever 5, a strong tension spring 8 engages at 9, which is supported at the other end on a stop 10 firmly connected to the frame 1. 11 denotes a nut which allows the tension of the spring 8 to be changed.
In the normal position, that is to say in normal track conditions, the various parts of the suspension described take the position shown in FIG. The length of the link 7 is chosen so that the longitudinal axis of the lever 5 coincides with the longitudinal axis of the spring 8 in this position. No torque then acts on the lever 5. However, as soon as the axis 3 experiences a deflection relative to the frame 1, the link 7 causes the lever 5 to rotate about the bolt 6. The torque required to rotate the lever 5 increases rapidly with increasing rotation p (FIG. 2) to.
For each deflection of the axis 3 from the normal position, a force P1 is required, which compresses the bending spring 4 proportionally to the size of the deflection, and then a force P2 (Fig. 2), with wel cher the link 7 the lever 5 to twist and thus the spring 8 seeks to tension. This force P2 increases slowly at first as the deflection of the parts from the normal position increases, but then more and more rapidly to reach a maximum value as soon as the longitudinal axes of the link 7 and the lever 5 coincide. The speed at which the force P2 increases as a function of the deflection depends on the nature of the spring 8, the tension of which can be changed with the aid of the screw 11, and on the length of the lever arms a and b (FIG. 2) of the lever 5.
In Fig. 3 is shown in dashed lines as curve C1, the characteristics of the flexural spring 4, also in dashed lines as curve C2 the characteristics of the auxiliary spring 8 and in solid lines as curve C = C1 + C2 the characteristic of the combined cushioning. The shifts x from the normal position are plotted as abscissas and the loads as ordinates in the relevant coordinate system.
The course of the various curves in Fig. 3 shows that in the area of normal Bela stung P0, that is, when the vehicle experiences maximum weak impacts, the combined cushioning behaves the same as the soft flexure spring 4 with the characteristic C1. The impact forces transmitted to the vehicle frame are therefore extremely low. Nevertheless, the combined suspension for a maximum possible deflection, for example x1, is therefore applicable to the same recesses in the vehicle frame and for the same play of the drive elements, as when using a hard spring with the characteristic C3.
If bumps occur, that is, as soon as the parts deflect from the normal position, the spring 8 with the characteristic C2 also comes into play and, with increasing deflection, causes the combined cushioning to "harden" quickly, such as the characteristic C = C1 + C2 can be seen in FIG. 2 without further ado. For a certain limit deflection, which is equal to a, i.e. the length of one arm of the lever 5, the system x becomes hard from the normal position, i.e. an infinitely large hardness is required for the smallest displacement from that position.
Instead of a flexure spring 4, another type of spring can also be used, and the auxiliary spring 8 can also be designed differently than shown. Finally, several auxiliary springs can be used in conjunction with a main spring.
If the subject matter of the invention is also particularly suitable for motor vehicles, it can be applied very generally to vehicles.