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Federndes Gelenk, insbesondere drebelastische Achse fUr Fahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf ein federndes Gelenk, insbesondere auf eine drehelastische
Achse fUr Fahrzeuge, beispielswAise Wohnwagen, bestehend aus einem bohlprismatiscbea
Trägerrohr mit einem darin konzentrisch. angeordneten, die Hebel zur Räderlagerung
tragenden und um seine Längsachse schwenkbare,-. prismatischen Drebstab, zwischen
deren Wandungen sich. strangartige Dämpfungskörper aus einem elastisch nachgiebigen
Material befinden, wobei die Eckenzahl des Trägerrohres größer als die des Dreb.stabes
ist. Im besonderen bezieht sich die
Erfindung auf eine weitere vorteilhafte
Ausgestaltung t
des Gegenstandes nach dem Hauptpatent, ohne jedoch auf die
konkrete Gestaltung der Achse des Hauptpatentes beschränkt zu sein.
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Bei elastiscben Gelenken ist es bekannt (deutsche Patentschrift
972 239), das Trägerrohr und dön*darin angeordneten Drehatab so auszubilden,
daß sie die gleiche polygonale Form aufweisen. Demnach kann in einem viereckigen
Trägerrohr nur ein viereckiger Drehatab angeordnet sein. Wenn somit die exzentrisch
am Drebstab mit Hilfe der an seinen Baden angeordneten Hebel einwirkenden Belastungskkäfte
während der Fahrt wirksam werden, erfolgt eine Verschwenkung des Drehatabes um seine
eigene Achse mit der ?olge, daß die Dämpfungskörper durch Einwirkung der Eckenbereiche
deg Drehstabes gegen die entsprechenden Gegeafläoben des Trägerrohres gedrUckt und
dabei walkend verformt werden. Nach Beendigung der einwirkenden Kraft wird der Drehatab
zufolge der elastiscben Eigenschaft der Dämpfungskörper wieder inseine ursprUngliebe
Lage zurUckbewegt.
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Die Erfahrungen mit solchen vorbekannten Gelenken haben ge-;;eigt,
daß schon*nach verhältnismäßig kurzer Zeit ErmUdungsobsoheinungen in den
Dämpfungskörpern entstehen, so.daß deren Mokstellkraft im Iaufe der Zeit Immer mehr
nachläßt.
Diese Schwierigkeit ist durch den Gegenstand des Hauptpatentes
beseitigt worden, dessen Lebre darin besteht, die Eckenanzahl des Trägerrohres größer
als die des Drehstabes zu wählen, so daß die Inneawinkel des Trägerrphres größer
ald 900 .-Torzugsweise größer als 1200, betragen. Die praktischen Erfahrungen
haben Uber eine längere Zät hinweg ergeben, daß durch diese Anordnung tatsächlich
'eine wesentliche Verbesserung der Eiäqnschaft solcher Gelenke im Hinblick auf die
ErmUdungsgefahr erzielt werden konnte. Dennoch bedarf es bei derartigen federnden
Gelenkeng insbesondere bei drehelastischen Achsen für Fahrzeuge, einergezielten
Weiterentwicklung, mit der eine stabile Lage bei Einwirkung maximaler Kräfte erzeugt
werden soll. Beihen vorbekannten federnden Gelenken besteht die Gefahr, daß die
Widerstandokrift der Dämpfungskörper nachläßt, wenn ein bestimmter maximaler Ausschlag
überschritten wird. Diese Labilität ist besonders dann unerwünscht, wenn die federnden
Gelenke als elastische Achsen fUr Fahrzeuge eingesetzt werden sollen.
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Es ist daher Aufgabe der zusätzlichen Erfindung, eine vorteilbafte
Raumform fUr die federnden Gelenke zu finden, welche ermöglichtl daß bei Erreichen
des maximalen Ausachlages eine unüberwindliabe Drehsperre entsteht, so daß dadurch
eine labile Situation vermieden wird.
Dies wird im Sinne der Erfindung
dadurch erreicht" daß die Wandung den Trägerrohres ablaufseitig.hinter den Dämpfungekörpern
nach innen vorspringende Anschläke aufweist.. In bevorzugter Weise wird hierzu die
Waidung des Trägerrohres an den bestimmten Stellen.sickenartig n"b innen einggbaucht.
Es handelt aioh*dabei um einen Verformungsvorgang, der Im gleichen Zuge wie
bei'der Formgebung dee Trägerrohrei durebgeführt-werden kann.
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Darüberhinaus sieht die Erfindung vor, daß die WandMeben des
Drehstabes in an sich bekannter Volne konkav au ffl bildet sind.
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Die vorliegende zusätzliche Erfindung nutzt die Wirkung des Gegenstandes
nach dem Hauptpatent aus und verbessert diese darüberhinaus. Es wird zunächst
dadurch, daß der Drehatab eine geringere Eckenzahl als das Trägerrohr aufweistg
die Ermüdungsgefahr wäsentlich beseitigtv weil die Dämpfungekörper weniger gestaucht
sondern mehr gewalkt werden. Darüberhinaus wird jedoch bei Erreichen des maximalen
Ausschlages des Gelenkes unter Einwirkung großer Kräfte ein hoher Widerstand aufgebaut,
der nicht mehr allein von den Dämpfungskörpern. ausgeübt wird, sondern dessen Ursache
in der besonderen Form des Träkerrohrea besteht. Während der normalen Belastung
wird der einzelne Dämpfungskörper unter Deformation gewalkt, wobei dessen ablaufseitigen
Bereiche in entsprechend große '
Spalte zwischen den Wandungen des Trägerrohres
und den Drehstaben hineindringen können. Bei Erreichen den maximalen
Ausschlages
wird jedoch das weitere Deformieren der Dämpfungskörper iermieden, weil nun die
Eckenbereiche des Drebstabes im Begriff sind, gegen die nach innen vorspringenden
Anschläge bzw. Einbauchungen der Trägerrohrwand sich zu bewegen. Dadurch wird der
einzelne Dämpfungskörper im mittleren Bereich. in gewisser Hinsicht stranguliert
und nuamehr einer vorwiegend stauebenden Belastung ausgesetzt. Der Drebbewegung
des Drebstabes wird dadurchein Ende gesGtt ohne daß dadurchein harter Schlaj entsteht.
Im besonderen wird durch die Erfindung erreicht9 daß der >ehatab unter maximaler
Belastung sich nicht in Trägerrohr durchdrehen und die Dämpfungskörper mitnehmen
kann.
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FUr diese Wirkung ist die konkave Ausbildung der Wandflächen des Drebstaben
von nicht unerheblichem Vorteil, wenngleich die Erfindung auch ohne eine derartige
Wandausbildung funktions-fähig ist.
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Einzelheiten der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch und beispielsweise
dargestellt. Es zeigen: Fig. 1: einen Querschnitt durch eine drehelastiscbe
Achse fUr Fahrzeuge im unbelasteten Zustaadp Fig. 2: einen Querschnitt gemäß Fig.1
im normal belasteten Zustand und Fig. 3: einen Querschnitt durch die Achse
gemäß Fig.1 im Zustand der maximalen Belastung.
In der Zeichnung
ist ein AusfUhrungebeispiel der Erfindung in drei verschiedenen stellungen gezeigt.
Es.,versteht sich von selbst, daß die Erfindung auch In anderen Varianten
ausgewertet werden kann.
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In einem beliebig gestalteten Fahrzeugrahmen 1 ist ein Trägerrohr
2 in geeigneter Weise befestigt. Dieses Trägerrohr weist einen hohlprismatischeh
Querschnitt auf, wobei das Ausführungsbeispiel von einem unregelmäpigen Seobeeck
ausgeht. Im Trägerrohr 2 ist ein ebenfalls als Rohr ausgebildeter Dröbstab
3 konzentrisch angeordnet, dessen Lage gegenUber dem Trägerrohr 2 durch mehrere
strangartige Dämpfungskörper 4 zentriert wird, die aus einem elastischen Material,
beispielsweise aus Gummi, bestehen. Dieser Drehatab 3 besitzt, beim Auaführungsbeispiel
eine dreieckige Grundform, wobei die Dämpfungskörper 4 in den Ecken mit den kleineren
Innenwinkeln angeordnet sind.
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Der Drebstab 3 trägt an seinen Uber das Trägerrohr 2 hinausragenden
Enden je einen Hebel 5, in dessen Lager die Radachse 6
angeordnet ist.
Dabei wird im AusfUhrungsbeispiel davon ausgegangen, daß die erfindungsgemäße Anordnung
als drehelastische 'Achse fUr Fahrzeugeg insbesondere Wohnwagen, . dienen
soll.
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Die Wandung des Trägerrohres 2 weist ablaufseitig hinter den Dämpfungskörperft
4 nach Innen vorspringende Anschläge 8 auf,
die im AusführUngsbeispiel
durch sickenartige Einbauebungen 9
'der Wandung des trägerrohres 2 gebildet
sind. Wie der Bewegungsablauf der Figuren 1-3 zeigt, wird im Ausführungsbeispiel
davon ausgegangen, d0 durch Belastung des Rahmens 1
eine Bewegung des Hebels
5 im Gegenubrzeigersinn um die Längsachse des Trägerrobres 2 stattfindet.
Demgemäß befinden sich die sickenartigen Einbauchungen 9 jeweils hinter den
Dämpfungskörpern 4, also ablaufseitig, so daß bei der Deformation der Dämpfungskörper
4 während der Dtehbewegung des Hebels 5 eine gewisse Sperre durch die Anschläge
8
gegenüber den Dämpfungskörpern 4 eintritt.
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Bei der Darstellung gemäß Fig.2 ist zu erkennen, daß zwischen den
Wandungen 10 des Drebstabes und des Trägerrohres 2 noch genUgend Spielraum
besteht, so daß ablaufseitig die einzelnen Dämpfungskörper 4 noch genUgend Platz
zum Deformieren besitzen. In diesem Bereich, welcher der normalen Belastung des
federnden Gelenkes entspricht, werden die einzelnen Dämpfungskörper vorwiegend der
Walkung ausgesetzt. Dies bedeutet, daß eine Drebbewegung des Drebstabes
3 nicht sofort zur Stauchung der Dämpfungskörper sondern zu einer tangentialen
Belastung deren Oberfläche führt mit der Folge, daß sich die Dämpfungskörper 4 in
den freien Raum hinein deformieren können.
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Sobald aber ein maximaler Ausachlag zufolge einer sehr großen Belastung
gemäß Beispiel der Fig.3 arzielt wird, näherk sich die Ecken12 des Drebstaben
3 den AnschUlgen
8 bzw. den sickenartigen
Einbauchungeti
9-, wobei die deforwierten Dämpfungskörper 4 eine Ari Strangulierung erfahren. Nunmebr-gebt
die Walkung der Dämpfungekörper in eine vorwiegend'reine, Druckbelastung Uber mit
der Folge, daß sieh bei Annäherung der Ecken 12'und sickenärtigen Ausbauchungen
9 ein so ggoß-a-r Widerstand aufbaut., daß,der Drebstab
3 nicht wehr
reiattv
Vorzugsweise besitzt die Wandung
10 des Drehwt&,b«
3 eine konkave
Form 11" deren Wirkung darin besteht" in Bereiche der normalem Belastungen gemäß
Figuren
1 und,.2 das Walken der Dämpfungskörper 4. zu begünstigen ua&iiaStadium
des Endeoblagee gemäß Fig.
3 In Sinne der Staunhung auf die Dämpfungskörper
4 einzuwirken. Diese Eig»=rt.- wird i
a besonders einfacher Weise dann erreicht,
»an der Drebstab
3
als Rohr ausgebildet ist, w elches beispielsweise
gezogen oder stranggepreßt werden kann, so daß mitder Herstellung des Rohres auch
zu&Ioh dessen Profilierung in Sinne der Erfindung erreicht werden
kann'. Dadurch ist das erfindungsgemäße federnde Gelenk in besonders einfacher
und billiger Weine beretellbar.