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Federung mit Raddruckausgleich für drei- oder mehrachsige Fahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf Federungen mit Raddruckausgleich für drei- oder mehrachsige
Fahrzeuge mit längsliegenden zueinander parallelen, durch mindestens ein Querkoppelglied
miteinander verkoppelten Torsionsfedern, die im Sinne einer kreuzweisen Kopplung
mit Radführungskörpern zusammenwirken, die ihrerseits um zur Fahrzeuglängsachse
parallele Schwenkachsen schwenkbar sind.
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In der französischen Patentschrift 865 881 ist eine Federung mit Raddruckausgleich
für zwei- oder mehrachsige Fahrzeuge beschrieben, bei welcher in einfachster Ausführung
für zweiachsige Fahrzeuge jeweils an beiden Fahrzeugseiten zwei hintereinander längsliegende
Torsionsfedern vorgesehen sind, an deren Enden jeweils Horizontalhebel starr befestigt
sind, deren freie Enden am vorderen und hinteren Fahrzeugende nach außen ragen und
mit Radführungskörpern gelenkig verbunden sind. Die jeweils in der Nähe der Fahrzeugmitte
gelegenen Horizontalhebel dieser längsliegenden Torsionsfedern sind an einer Fahrzeugseite
nach innen und an der anderen Fahrzeugseite nach außen gerichtet und jeweils an
den Enden längsliegender Querschenkel eines mit seinem Steg horizontal quer zur
Fahrzeuglängsrichtung liegenden, I-förmigen Querkoppelgliedes angelenkt. Diese längsliegenden
Querschenkel dieses Querkoppelgliedes verschwenken sich bei Vertikalhubbewegungen
der Räder in vertikalen Ebenen und bewirken dadurch eine Drehung des Querkoppelgliedes
um seine eigene Längsachse und somit einen Raddruckausgleich. Als Äquivalente dieser
I-förmigen Querkoppelglieder sind in der gleichen französischen Patentschrift 865
881 auch stabförmige Koppelglieder beschrieben, deren Stabenden über Kegelradgetriebe
mit den ihnen zugeordneten Enden der Torsionsfedern verbunden sind.
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Als Beispiel für ein mehr- als zweiachsiges Fahrzeug mit einem Federungs-
und Raddruckausgleichssystem des soeben kurz dargelegten bekannten Grundprinzips
ist in der gleichen französischen Patentschrift 865 881 ein Gleiskettenfahrzeug
beschrieben, an dessen beidseitigen Radfühiungskörpern jeweils um quer zur Fahrzeuglängsachse
liegende Horizontalschwenkzapfen schwenkbare, waagbalkenartige Radträger angeordnet
sind, an deren jeweils beiden freien Enden wiederum die Fahrzeugräder gelagert sind.
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Diese bekannte Anordnung für mehr- als zweiachsige Fahrzeuge, bei
welcher also eine Vielzahl solcher Federungs- und Raddruckausgleichssysteme jeweils
gleichen Grundprinzips sozusagen radpaarweise unabhängig voneinander hintereinander
angeordnet ist, hat außer einem komplizierten und damit kostenaufwendigen und störungsanfälligen
konstruktiven Aufbau den Nachteil, daß infolge des Vorhandenseins der verschiedenen
Koppelglieder nebst ihrer zugehörigen Verbindungselemente jeweils ausgerechnet in
den Mitten zwischen den jeweils kreuzweise miteinander gekoppelten Radführungskörpern
viel kostbarer Fahrzeugnutzraum verlorengeht, daß ferner die einzelnen Federungssysteme
der einzelnen Federungs- und Raddruckausgleichsgruppen des Fahrzeugs jeweils in
sich unmittelbar hintereinandergeschaltete Raddruckausgleichsgruppen darstellen
und folglich die Anpassung der Federungs- und Raddruckausgleichseigenschaften dieser
Systeme an die tatsächlich an den einzelnen Fahrzeugachsen auftretenden Belastungsverhältnisse
schwierig ist, daß ferner wegen der Vielzahl der einzelnen Teile dieser Systeme
bei jeder Federungs- oder Raddruckausgleichsbewegung dieser Systeme jeweils auch
eine Vielzahl verhältnismäßig großer Massen beschleunigt und/oder verzögert werden
muß und daß endlich wegen dieser Vielzahl der zur Herstellung solcher Anordnungen
erforderlichen Teile auch eine große Ersatzteillagerhaltung notwendig ist, die sich
wiederum hinsichtlich der Betriebskosten ungünstig auswirkt.
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Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei mehr- als
zweiachsigen Fahrzeugen eine jeweilige gegenseitige Verschränkung der einzelnen
Fahrzeugachsen untereinander bei durchgehender gegenseitiger Koppelung über die
ganze Fahrzeuglänge hinweg zu erzielen und dabei trotzdem die Federungseigenschaften
des Gesamtsystems den für die einzelnen Fahrzeugachsen normalerweise maßgeblichen
Belastungsverhältnissen weitgehend anzupassen, dabei gleichzeitig die zwischen den
einzelnen Fahrzeugachsen gelegenen Räume von den Fahrzeugnutzraum einengenden Teilen
der Fahrzeugfederung und/oder des Raddruckausgleiches völlig freizuhalten und außerdem
das gesamte Federungs- und Raddruckausgleichssystem aus nur wenigen einheitlichen
Teilen
geringer Masse aufzubauen, so daß ein konstruktiv einfacher, kostensparender und
wenig störungsanfälliger, auf alle statischen und dynamischen Beanspruchungen schnell
ansprechender, zuverlässiger Federungs- und Raddruckausgleichsmechanismus zur Verfügung
steht, der wegen der Einheitlichkeit und Einfachheit seiner Einzelteile eine kostensparende
Ersatzteillagerhaltung und eine einfache und kostensparende Wartung ermöglicht.
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Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung bei Federungen
der eingangs geschilderten Art darin, daß zwei in an sich bekannter Weise als zueinander
parallele durchgehende Federkörper ausgebildete, durch mindestens ein Querkoppelglied
miteinander gekoppelte und ein übergeordnetes Ausgleichssystem bildende Torsionsfedern
mit Bezug auf das Fahrzeug um vertikale Achsen schwenkbar und an den Schwenkpunkten
torsionsfest gehalten sind, daß ferner an mindestens den einen Enden dieser übergeordneten
Torsionsfedern wiederum je zwei Torsionsfedern analog - aufgebauter, untergeordneter
Ausgleichssysteme um vertikale Achsen schwenkbar und an den Schwenkpunkten torsionsfest
gehalten sind, daß weiter gegebenenfalls an mindestens den einen Enden dieser untergeordneten
Torsionsfedern nochmals je zwei Torsionsfedern analog aufgebauter, weiter untergeordneter
Ausgleichssysteme um verti= kale Achsen schwenkbar und an den Schwenkpunkten torsionsfest
gehalten sind usw. und daß endlich gegebenenfalls an den jeweils anderen Enden der
Tor-' sionsfederpaare eines oder mehrerer dieser Ausgleichssysteme und in jedem
Fall an jeweils beiden Enden der Torsionsfederpaare des oder der jeweils unterstgeordneten
Ausgleichssysteme Vertikalhebel befestigt sind, an welche jeweils gleichgerichtete
Vertikalhebel jeweils zugehöriger Radführungskörper angelenkt sind. Die Torsionsfedern
sind vorzugsweise in an sich bekannter Art in der Horizontalebene biegungssteif
und in ihrer Vertikalebene biegungsweich ausgeführt.
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Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fahrzeugfederung
mit Raddruckausgleich sind nur die Torsionsfedern des übergeordneten Ausgleichssystems
durch ein Querkoppelglied miteinander gekoppelt. In diesem Fall ist zweckmäßig das
übergeordnete Ausgleichssystem vorzugsweise räumlich zuunterst angeordnet.
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Die Vertikalhebelpaare der Ausgleichssysteme können in entgegengesetzten
Richtungen weisen.
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Die Erfindung beinhaltet außerdem auch die Kombination einer erfindungsgemäßen
Fahrzeugfederung mit Raddruckausgleich mit Schwing-, Pendel- oder Starrachsen.
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Die Erfindung wird unter Bezug auf die Zeichnungsfiguren an Hand einiger
bevorzugter Ausführungsformen in ihren Einzelheiten bespielsweise beschrieben. In
den Zeichnungen stellt dar F i g. 1 eine schematische perspektivische Darstellung
einer erfindungsgemäßen Federung mit Raddruckausgleich für dreiachsige Fahrzeuge,
F i g. 2 eine schematische perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Federung mit Raddruckausgleich für vierachsige Fahrzeuge,
F i g. 3 eine schematische perspektivische Darstellung einer widderum-anderen Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen -Federung mit Raddruckausgleich für achtachsige Fahrzeuge
und -F i g. 4 eine schematische perspektivische Darstellung einer Einzelheit der
in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Anordnungen in größerem Maßstab.
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Bei den in den F i g. 1 bis 3 der Zeichnungen dargestellten verschiedenen
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Fahrzeugfederung mit Raddruckausgleich sind
die Räder 1 der Fahrzeugachsen A und B
an als Schwingarme ausgebildeten
Radführungskörpern 2 gelagert, die ihrerseits an dem der besseren übersichtlichkeit
halber in den Zeichnungen nicht dargestellten Fahrzeugrahmen oder Fahrzeugaufbau
um zur Fahrzeuglängsachse parallele Schwenkachsen 2a schwenkbar befestigt sind.
An den Radführungskörpern 2 sind Vertikalhebel 3 befestigt, die vorzugsweise über
Kugelgelenke 4 mit gleichgerichteten Vertikalhebeln 5 gelenkig verbunden sind, die
ihrerseits an den beiderseitigen Enden von Torsionsfedern 6 befestigt sind. Diese
Torsionsfedern 6 sind vorzugsweise im Bereich ihrer Mitten bei 7 um vertikale Achsen
schwenkbar, jedoch torsionsfest an später noch näher zu beschreibenden Querkoppelgliedern
gehalten. Die Torsionswiderlager 7 dieser ein untergeordnetes Federsystem bildenden
Torsionsfedern 6 sind mit den Enden anderer, einem übergeordeten Federsystem zugeordneter
Torsionsfedern 8 fest verbunden. Mindestens die einen Enden 7' dieser übergeordneten
Torsionsfedern 8 sind jeweils miteinander durch das bereits erwähnte, quer zur Fahrzeuglängsachse
fliegend angeordnete, im einfachsten Falle als starre Brücke ausgebildete Querkoppelglied
9 verbunden. Diese übergeordneten Torsionsfedern 8 sind wiederum vorzugsweise im
Bereich ihrer Mitten in im einfachsten Falle U-förmigen, am Fahrzeugaufbau oder
Fahrzeugrahmen befestigten Torsionswiderlagern 10 um senkrechte Achsen schwenkbar,
jedoch torsionsfest gehalten.
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Während also bei der Ausführung der erfindungsgemäßen Federung mit
Raddruckausgleich für dreiachsige Fahrzeuge gemäß F i g. 1 die einen Enden der übergeordneten
Torsionsfedern 8 bei 7' an dem Querkoppelglied 9-angeschlossen sind, weisen die
anderen Enden dieser übergeordneten Torsionsfedern 8 bei der Ausführungsform der
Erfindung gemäß F i g. 1 an ihnen befestigte Vertikalhebel 5 a auf, an deren
freien Enden wiederum vorzugsweise mittels Kugelgelenken 4 die freien Enden von
Vertikalhebeln 3 a angelenkt sind, welch letztere wiederum in der zuvor in Verbindung
mit den Vertikalhebeln 3 beschriebenen Weise an Radträgerkörpern 2 b befestigt sind,
welch letztere ihrerseits wiederum um am Fahrzeugrahmen oder am Fahrzeugaufbau angeordnete,
zur Fahrzeuglängsachse parallele Schwenkachsen 2a schwenkbar sind. Die beiden übergeordneten
Torsionsfedern 8 können im Bereich zwischen den Torsionswiderlagern 10 und ihren
Vertikalhebeln 5 a
wiederum durch ein weiteres Querkoppelglied 9 a miteinander
verbunden sein, welch letzteres jedoch für die Funktion der Anordnung nicht unbedingt
erforderlich ist.
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Bei der in F i g. 2 dargestellten erfindungsgemäßen Federung mit Raddruckausgleich
für vierachsige Fahrzeuge ist an den in der Zeichnung linken Enden der übergeordneten
Torsionsfedern 8 ein untergeordnetes Torsionsfedersystem ähnlich dem bei der Ausführungsform
gemäß F i g. 1 in der rechten Hälfte der- Figur angedeuteten untergeordneten Torsionsfedersystem
2 bis 7 angeordnet, so daß die in F i g. 2 der Zeichnungen dargestellte Anordnung
ein mit
Bezug auf die Torsionswiderlager 10 spiegelbildlich gleiches
System bildet, dessen Achsen A und B einerseits sowie C und D andererseits
jeweils untergeordneten Federsystemen zugeordnet sind, welche ihrerseits an beiden
Enden des übergeordneten Federsystems 7' bis 10 angebracht sind.
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Das erfindungsgemäße Prinzip über- und untergeordneter Federsysteme
läßt sich sinngemäß für mehr- als vierachsige Fahrzeuge noch weiter ausbauen, und
F i g. 3 zeigt ein in solcher Weise weiter ausgebautes Federungssystem mit Raddruckausgleich
für achtachsige Fahrzeuge. Das übergeordnete Federsystem wird in diesem Falle von
zwei Torsionsfedern 12 gebildet, die bei 10 wiederum in der vorbeschriebenen Weise
am Fahrzeugrahmen oder Fahrzeugaufbau angebracht und durch ein Querkoppelglied 13
miteinander verbunden sind. An den jeweils beiderseitigen Enden der Torsionsfedern
12 dieses übergeordneten Torsionsfedersystems sind jeweils bei 11
untergeordnete
Federsysteme 7, .8 angeschlossen, deren Torsionsfedern 8 jeweils an ihren freien
Enden wiederum untergeordnete Federsysteme 2 bis 7 halten, an deren Radführungskörpern
2 jeweils die Räder 1 des Fahrzeugs gelagert sind. Im übrigen entspricht die Anordnung
nach F i g. 3 der Zeichnungen in analoger Weise völlig der in F i g. 2 der Zeichnungen
gezeigten erfindungsgemäßen spiegelbildlichen Anordnung für vierachsige Fahrzeuge.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Fahrzeugfederung mit Raddruckausgleich
wird nunmehr unter Bezug auf die in F i g. 2 dargestellte Anordnung für vierachsige
Fahrzeuge im einzelnen erläutert. Wird eines der Räder, beispielsweise das dem Betrachter
zugewandte Rad 1 der Achse A, durch eine Geländeunebenheit angehoben, so wird gleichzeitig
der Radführungskörper 2 dieses Rades 1 nach oben und damit dessen Vertikalhebel
3 nach innen verschwenkt. Dies bewirkt, daß der mit ihm über das Kugelgelenk 4 verbundene
Vertikalhebel 5 der untergeordneten Torsionsfeder 6 ebenfalls um einen der betreffenden
Bodenunebenheit entsprechenden Betrag nach innen geschoben wird, wodurch die Torsionsfeder
6 um eine senkrecht durch das Torsionswiderlager 7 gehende Schwenkachse quer zur
Fahrtrichtung in einer Horizontalebene - von oben gesehen im Uhrzeigersinn -- verschwenkt
wird. Dies hat zur Folge, daß der Vertikalhebel s des anderen Endes dieser Torsionsfeder
6 sich nach außen verschiebt und dabei den an ihm angelenkten Vertikalhebel 3 des
dem Betrachter zugewandten Radführungskörpers 2 der Fahrzeugachse B so verschwenkt,
daß das auf diesem gelagerte, dem Betrachter zugewandte Fahrzeugrad 1 eine nach
unten gerichtete Hubbewegung erfährt. Gleiches spielt sich bezüglich der dem Betrachter
abgewandten Räder der Fahrzeugachsen A und B ab. Dadurch wird zunächst ein Ausgleich
innerhalb der Räder 1 der beiden Achsen A und B
erreicht. Da die untergeordneten
Torsionsfedern 6 jedoch an den Enden der übergeordneten Torsionsfedern 8 befestigt
sind, teilen sich diese Bewegungen auch in einem bestimmten Umfang diesen übergeordneten
Torsionsfedern mit. Die beiden übergeordneten Torsionsfedern sind miteinander durch
das Querkoppelglied 9 verbunden und verschwenken sich infolgedessen gemeinsam innerhalb
der Horizontalebene um ihre vertikalen Schwenkachsen in den Torsionswiderlagern
10. Infolgedessen werden jeweils einander diagonal gegenüberliegende Radpaare jeweils
im Sinne gleichgerichteter Hubbewegungen bzw. einander direkt gegenüberliegende
Radpaare der Radachsenpaare A, B, bzw. C, D jeweils im Sinne entgegengesetzter
Hubbewegungen beeinflußt.
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Diese Vorgänge treten stets auf, wenn keine oder nur vernachlässigbar
kleine dynamische Einflüsse von der Fahrbewegung des Fahrzeuges ausgeübt werden.
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Bei schneller Fahrt folgen von Fahrbahnunebenheiten herrührende Hubbewegungen
der Räder in kürzeren Intervallen aufeinander. Dann werden Hubbewegungen der Räder
nur insoweit durch das Ausgleichssystem ausgeglichen, als die jeweils hierfür zur
Verfügung stehende Zeitdauer nicht kürzer wird, als zur überwindung der Massenträgheit
des Ausgleichssystems notwendig ist. Bei höheren Fahrgeschwindigkeiten werden also
die Hubbewegungen der Räder auch durch Tordieren der Torsionsfedern aufgefangen.
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Sinngemäß gelten die vorstehenden Angaben über die Wirkungsweise des
erfindungsgemäßen Federungs-und Ausgleichssystems auch für jede andere Vielzahl
von Achsen an einem Fahrzeug.
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Das erfindungsgemäße Federungs- und Raddruckausgleichssystem gestattet
somit beispielsweise bei einem dreiachsigen Fahrzeug dem im allgemeinen hinten angeordneten
Achspaar, sich gegeneinander zu verschränken und zugleich zu einer dritten Größe,
nämlich der Einzelvorderachse verschränkt zu sein. Soll also bei Fahrzeugen mit
ungerader Achszahl eine erfindungsgemäße Federung mit Raddruckausgleich vorgesehen
werden, so übernehmen die übergeordneten Torsionsfedern mit Bezug auf die Einzelachsen
den gesamten Raddruckausgleich. Im Falle von Fahrzeugen mit gerader Achszahl ist
es in bestimmten Fällen möglich und dann besonders einfach, die übergeordneten Torsionsfedern
durch Balken od. dgl. ohne Federeigenschaften zu ersetzen. In der Regel wird es
jedoch auch bei solchen Fahrzeugen zweckmäßig sein, die übergeordneten Torsionsfedern
als Federn auszubilden und deren Enden nicht mittels starrer, sondern mittels angelenkter
Querkoppelglieder 9 miteinander zu verbinden. Durch diese Maßnahme wird eine Verlängerung
der federnden Länge und somit eine in ihrer Gesamtwirkung bessere Federung erzielt.
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In bestimmten Fällen kann es ferner zweckmäßig sein, die zwischen
den Radführungskörpern 2 und den Torsionsfedern angeordneten Vertikalhebelpaare
3, 5 anstatt nach oben weisend nach unten weisend anzuordnen. Diese Maßnahme kann
sowohl in Verbindung mit einzelnen Achsen, als auch in Verbindung mit Achspaaren
entweder für das gesamte Fahrzeug oder auch nur für bestimmte Achsen oder Achspaare
vorgesehen sein.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die erfindungsgemäße
Federungs- und Raddruckausgleichsanordnung für nahezu jede Achsbauart, z. B. für
Schwing-, Pendel- oder Starrachsen gleichermaßen geeignet ist. Durch die weitgehende
Gleichheit einer Mindestanzahl von Einzelteilen begünstigt die Erfindung eine rationelle
Serienproduktion und eine sparsame Ersatzteillagerhaltung.