Federndes Rad. Es ist bekannt, dass bei federnden Rädern biegsame Speichen verwendet werden, die entweder allein die federnden Organe sind, welche die Stösse auf das Rad ausgleichen sollen, oder neben denen noch besondere Zug- oder Druckfedern angeordnet sind, wobei die Speichen in erster Linie dazu bestimmt sind, die Nabe in der Ebene des Felgenkranzes festzuhalten und, bei Triebrädern, das Dreh moment von der Nabe auf die Felge zu über tragen.
Bei allen derartigen federnden Rädern, die als Tragräder bei Fahrzeugen dienen, wird ,jede Speiche bei jeder Umdrehung eines Rades infolge des auf der Nabe lastenden Gewichtes des Fahrzeuges einmal in der einen Richtung und einmal in der dazu entgegen gesetzten Richtung gebogen. Dazu kommen noch die zufälligen Biegungen infolge der senkrechten Stösse in der Radebene, der Stösse quer zur Radebene und des Axialdruckes beim Fahren in einer Kurve. Bei Triebrädern kommt noch die Biegung infolge der Über tragung des Drehmomentes hinzu. Von allen diesen Beanspruchungen der Speichen ist die- jenige durch das Gewicht des Fahrzeuges weitaus die gefährlichste für ihre Haltbarkeit wegen ihrer Häufigkeit und weil die Spei eben hin- und hergebogen werden.
Es findet dabei eine Ermüdung des Speichenmaterials statt, die sehr bald zum Bruch führt, selbst wenn die Speichen nur einen recht mässigen statischen Biegedreck auszuhalten haben. Wird eine Speiche nur nach einer Seite aus der Ruhelage herausgebogen, so verträgt sie eine unverhältnismässig viel grössere Anzahl von Biegungen, als wenn sie hin- und her gebogen wird, selbst wenn die statische Be anspruchung im eisten Fall viel grösser ist als im zweiten. Die oben genannten zufälligen Beanspruchungen haben wegen ihrer gerin gen Häufigkeit keinen wesentlichen Einfluss auf die Lebensdauer der Speichen, voraus gesetzt, dass die zulässige statische Beanspru chung nicht überschritten wird.
Die vorliegende Erfindung stützt sich auf diese Erkenntnis und soll die Lebensdauer der auf Biegung beanspruchten Speichen federnder Räder erliiilien dadurch, dass die Speichen finit Nabe und Felge so verbunden sind, dass sich die Speichen bei der Drehung des Rades nur nach einer Seite hin ausbiegen können, wodurch eine Wechselbeanspruchung der Speichen vermieden wird.
Zu diesem Zweck sind zwei Gruppen biegsamer Spei chen zwischen Nabe und Felge derart ange ordnet, dass die Speichen der einen Gruppe bei den Formänderungen des Rades stets nur nach einer Richtung aus dem unbelasteten Zutande herausgebogen werden, während die Speichen der andern Gruppe stets nur nach der entgegengesetzten Richtung aus dem un belasteten Zustande herausgebogen werden.
Streng genommen sollte man zwei Grup pen Speichen zur Aufnahme der Beanspru- chunten in der Radebene und zwei weitere Speichengruppen für die Beanspruchungen quer zur Radebene vorsehen. Da nun aber, wie schon hervorgehoben, die Beanspruchun- ten quer zur Radebene wenig zur Ermüdung der Speichen beitragen, so kann man sich mit zwei Gruppen begnügen. Man sorgt dann da für, dass die Speichen der einen Gruppe sich in der Radebene nur nach einer Richtung, quer zur Radebene ebenfalls nur nach einer Richtung biegen können, während die Spei chen der andern Gruppe sich bloss nach den entsprechenden entgegengesetzten Seiten bie gen können dürfen.
Bei dieser Anordnung kann die Resultante aus den beiden Biegungen in einem Bereich von 90 liegen, die weitaus grösste Zahl der Biegungen erfolgt aber ein seitig in der Radebene.
In der Zeichnung ist in den Fig. 1, 2 und 3 das Prinzip der Erfindung veranschau licht; die Fig. 4, 5 und 6 zeigen ein Aus führungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes im achsialen Schnitt, und zwar die Fig. 5 und 6 Schnitte nach den Schnittlinien D-E und F-G der Fig. 4; Fig. 7 zeigt im Schnitt durch die Rad ebene eine abgeänderte Ausführungsform der Befestigung der Speichen in der Nabe, wie sie für Speichen von rechteckigem Querschnitt vorgesehen ist Fig. 8 ist ein radialer Schnitt durch die Nabe; Fig. 9 zeigt einen Schnitt nach der Linie IX-IX in Fig. 7, und Fig. 10 ist ein Schnitt nach der Linie X-X in Fig. 8.
Fig. 1 stellt in der Ansicht das federnde Rad im unbelasteten Zustande dar, bei dem die Mittelpunkte von Nabe a und Felge b zusammenfallen. Fig. 2 stellt die Abwicklung eines Stückes der Felge, von der Nabe aus gesehen, dar. Fig. 3 stellt in der Ansicht das federnde Rad bei belasteter Nabe dar. Ihr Mittelpunkt c liegt nun tiefer als der Mittelpunkt d der Felge. In den Fig. 1, 2, 3 sind 1, 2, 3 und 4 die Speichen der einen Gruppe und 1', 2', 3', 4' die Speichen der zweiten Gruppe. Alle Speichen sitzen in der Nabe a fest (vergleiche Fig. 1 bis 3). An der Innenseite der Felge b ragen die winkelförmi gen Anschläge 5 und 5' heraus.
Im unbe lasteten Zustande des Rades, wie in Fig. 1 dargestellt, findet gerade eine Berührung zwischen den äussern Enden der Speichen und den beiden Schenkeln der Anschläge 5 und 5' statt, und zwar die Speichen 1, 2, 3, 4 von der einen Seite her und die Speichen 1', 2', 3', 4' von der andern Seite her. Wird nun die Nabe belastet, so drücken eine Anzahl der Speichen der beiden Gruppen auf die An schläge 5 und 5' und tragen so die Nabe, wobei sie sich biegen, während die andern Speichen sich von den Anschlägen entfernen oder den Anschlägen entlanggleiten. Diese Speichen helfen nicht mit, den Druck der Nabe zu tragen und werden auch nicht ge bogen. Dreht sich das Rad, so werden nach einander alle Speichen gebogen, aber immer nur in der Richtung wie der Anschlag 5 bezw. 5' gegen das Speichenende drücken kann, also einseitig.
Ganz ähnlich verhalten sich die Speichen bei einem axialen Druck der Nabe gegenüber der Felge. Es würde beispiels weise in Fit. \? die Nabe in der Richtung des Pfeils _z1 einen Druck auf die Felge über tragen, indem sie sich gegen die Anschläge a stellen. Dabei biegen sich diese Speichen quer zur Radebene aus. Die Speichen 1', 2', 3', 4' der andern Gruppe entfernen sich dabei von den Anschlägen und bleiben vom Druck der Nabe unbeeinflusst.
In Fig. 4 bis 6 der Zeichnung sind die Speichen mit rundem Querschnitt angenom men; sie könnten aber auch einen andern Querschnitt haben, zum Beispiel einen recht eckigen, wie in Fig. 7 bis 10 gezeigt. Wie gross der Winkel a sei, den die beiden Spei chengruppen miteinander bilden, ist für die Wirkungsweise des Rades gleichgültig. Die Speichen könnten auch mit ihrem äussern Ende in der Felge unbeweglich befestigt sein und sich mit ihrem innern Ende einseitig ge gen Anschläge an der Nabe stützen.
Statt die Speichen am einen Ende in der Nabe oder der Felge fest zu fassen und das andere Ende durch Anschläge zu stützen, von denen sie sich beliebig weit entfernen können, während sie keinen Widerstand lei sten sollen, kann man auch die Speichen am einen Ende um ein Gelenk schwingbar ma chen und die Schwingbarken durch An schläge, gegen welche sich die Speiche legt, wenn sie Widerstand leisten soll, begrenzen, während das andere Ende der Speiche mit so viel Spiel gefasst ist, dass sieh die Speichen neigen können, ohne gebogen zu werden, zur Zeit, wo sie keinen Widerstand leisten sollen, wie das nachstehende Ausführungsbeispiel zeigt, welches in den Fig. 4, 5 und 6 dar gestellt ist.
In diesem Ausführungsbeispiel ist a die Nabe, b die Felge, e die Achse des Rades, 1 eine Speiche der einen Speichengruppe und 1' eine Speiche der zweiten Speichengruppe. Die beiden Speichengruppen liegen hier neben einander in zwei parallelen Ebenen. Jede Speiche ist bei 6 bezw. 6' als Kugel ausge bildet, die in einer entsprechenden Kugel pfanne der an der Nabe a festen Hülse 7 bezw. 7' sitzt und damit ein Gelenk bildet. Jede Speiche endet nabenwärts mit einem Vierkant 8 bezw. 8', der in einer rechteckigen Öffnung 9 bezw. 9' eines Ringes 10 bezw. 10' liegt und sich gegen zwei der Kanten der Offnung lehnt. Die Öffnung 9 bezw. 9' ist so weit, dass, während sich die eine der Spei chen 1 oder 1' biegt, sich die andere Speiche frei neigen kann.
Das äussere Ende jeder Speiche kann sich mit Spiel im Hohlraum 11 bezw. 11' bewegen und ist darin durch die Kugel 12 bezw. 12' geführt, die einerseits in der radialen Rinne 13 bezw. 13' am Spei chenende, anderseits in der radialen Rinne 14 bezw. 14', die im Hohlraum 11 bezw. 11' befestigt ist, liegt, wobei die Kugel bei einer Längsverschiebung der Speiche in den bei den Rinnen rollt und der Speiche gleichzeitig als Stützpunkt dient, um den sie sich bei einer Neigung gegenüber der Felge dreht.
Die Rinnenpaare 13, 14 und 13', 14' der beiden Speichengruppen sind gegeneinander um 180 verdreht an geordnet; ausserdem bil den sie mit der Radebene einen Winkel von 45 .
Bei unbelasteter Nabe liegen die Vier kante 8 und 8' der beiden Speichengruppen in den Ringen 10 und 10' einander diametral gegenüber. Schutzkappen 15, 15', 16 und 16' verhindern den Zutritt von Unreinigkeiten zu den Speichenenden. Die Gelenke 6 und 6' könnten am Endteil der Speichen angeordnet sein, dort wo sieh in der Zeichnung der Vier kant befindet: die Abstützung der Speichen bei Übertragung von Drehmomenten würde dann am Umfang der Nabe, beziehungsweise an den äussern Enden der Büchsen 7 und 7' stattfinden.
Besitzen die Speichen rechteckigen Quer schnitt, so kann das oben erwähnte Kugel gelenk zur Verbindung der Speiche mit der Nabe durch die in den Fig. 7 bis 10 dar gestellte Verbindungsart ersetzt werden. Die Speiche 21 wird in einem radialen Schlitz 22 der Nabe eingesetzt, an deren innerem Ende (bei 23) sie leicht gefasst ist, während an deren äusserem Ende (bei 24) sie sich mit Spiel bewegen kann. Die Stelle 23 bildet mit der Speiche zusammen das Gelenk, in dem sieh die Speiche an dieser Stelle auf der Wan dung des Schlitzes wälzt, wenn sie sich im schlitz neige:.
Die 'irl@nu!gsweise des Rades i.st fol ge nde Dreht sieh die Nabe in der Radebene in der PZielitunl-- de.c Pfeils B (Fi!o-. 5), so neli- men die Hülsen 7 und 7' die Speichen 1 und 1' an den Gelenken 6 und 6' mit. Das äussere Ende der Speiche 1' legt sich gegen die Ku gel 12' und drückt sie gegen die Rinne 14'. Dabei findet das innere Ende der Speiche 1' an der Fläche 17' Widerstand und die Spei che biegt sieh, bis sie dem Druck der Nabe das Gleichgewicht hält.
Das äussere Ende der Speiche 1 dagegen legt sich gegen die Hülse 18, das innere Ende verlässt die Fläche 17 und gleitet, ohne Widerstand zu finden, der Fläche 19 entlang. Dabei biegt sich die Speiche 1 nicht, sondern neigt sich in der Radebene. Wäre die Biegung der Speiche 1' nicht begrenzt, so würde das innere Ende der Speiche 1 an der Fläche 20 schliesslich an stossen und sich auch die Speiche 1 biegen. Nun wird aber die Biegung der Speichen 1 und 1' durch diejenigen Speichen des Rades begrenzt, die zu den Speichen 1 und 1' in rechtem Winkel stehen. Diese Speichen sto ssen schliesslich im Grund der Felgenhohl räume, in denen ihre Enden spielen, an. Be wegt sich die Nabe entgegengesetzt der Rich tung des Pfeils B, so spielt die Speiche 1 die Rolle der Speiche 1', und umgekehrt.
Bewegt sich die Nabe in der Richtung des Pfeils C (Fig. 5) senkrecht zur Radebene, so zeigt eine ganz ähnliche Überlegung, dass die Speiche 1' nach auswärts drückt, wobei ihr äusseres Ende die Kugel 12' in der Rich tung des Pfeils C gegen die Rinne 14' drückt und das innere Ende sich gegen die Fläche 19' stemmt, während die Speiche 1 nicht gebogen wird, sondern sich nur gegen die Radebene neigt, wobei ihr inneres Ende der Fläche 17 entlang gleitet.
Treten radiale und axiale Drücke der Nabe zugleich auf, so findet eine Kombination der vorher beschriebenen Bewegungen der Spei chen statt: stets aber findet bloss eine Bie gung jeder Speiche statt, die aus den be schriebenen einseitigen Biegungen in der Radebene und senkrecht dazu resultiert.
Damit durch die Anordnung der Speichen selbst im Rad keine Stösse verursacht werden, ist es aus theoretischen Gründen nötig, dass jede Speichengruppe aus vier oder einem Viel- fachen von vier Speichen bestehe, die gleich mässig auf den Umfang des Rades verteilt Wie die beiden Speichengruppen zu sind. Wie die beiden Speichengruppen zu einander liegen, ist dabei gleichgültig, statt, wie gezeigt, in einer Ebene oder in zwei Ebe nen könnten sie auch in mehr als zwei paral lelen Ebenen liegen.