DE1946602U - Federelement, insbesondere als radabstuetzung an einem fahrgestell. - Google Patents

Description

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Dipl.-Ing. Bodo Missmahl Lohausen, den 24.5.1966^""

Düsseldorf-Nord Lilienthal-Strasse 82

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Federelement, insbesondere als Radabstutzung an einem

!fahrgestell.

Die Neuerung bezieht sich auf ein Federelement, das insbesondere als RadabStützung an einem Fahrgestell, beispielsweise an einem PKW, Verwendung finden soll. Es besteht aus einer hohlen Drehstabfeder mit festliegender Drehachse, deren Innenvolumen sich beim Einfedern verändert· Ziel der Neuerung ist es, ein Federelement zu schaffen, das billig in der Herstellung sowie wartungsfrei ist und keine Teile aufweist, die einem Verschleiß unterworfen sind.

Drehstabfedern als EadabStützung für Fahrgestelle sind bereits in den verschiedensten Ausführungen bekannt geworden. So hat man beispielsweise vorgeschlagen, Drehstäbe zu einem Bündel zusammenzufassen, bei dem durch Gleiten der Drehstäbe aneinander Reibung und damit Dämpfung erzeugt wird.

Es ist auch eine Torsionsfeder bekannt, die aus einem polygonalon Innenteil und einem ebensolchen Aussenteil besteht'. Beide '!'eile sind durch Gummi-Elemente gegeneinander abgestützt· Die Federwirkung und auch eine gewisse Dämpfung erfolgt durch Zusammendrücken der Gummi-Elemente.

Weiterhin ist eine hohle Drehstabfeder beliebig geformten Querschnittes bekannt, die aus einer Materialplatte gewickelt ist. Auch bei dieser Drehstabfeder entsteht durch Reibung der Platten aneinander eine Dämpfung und Begrenzung des Ausschlagwinkels.

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Schliesslich hat man auch schon vorgeschlagen, eine Drehstabfeder aus einem elastischen Hohlzylinder zu bilden, der beispielsweise aus Gummi sein kann. Beim Tordieren ändert sich das Innenvolumen durch Veränderung des Ibstandes der beiden Endscheiben»

B'ach der Heuerung wird vorgeschlagen, die Drehstabfeder aus Metall mit nichtkreisförmigem Hohlquerschnitt zu erstellen, die mit einem Druckmittel mit einstellbarem Druck gefüllt ist und deren Querschnitt sich bei Belastung ändert. Der Ausschlagwinkel ist innerhalb des elastischen Bereiches dem Drehmoment proportional· Durch das Tordieren wird bewirkt, daß sich das Volumen des Innenraumes ändert, beispielsweise verkleinert. Dadurch wird das Druckmittel aus dem Innenraum verdrängt, st eine Verdrängung nicht möglich, so erhöht sich der Druck des Druckmittels. Wird die Erhöhung des Druckes von Aussen durch fremde Mittel bewirkt, entdrillt sich der Stab entgegen dem angreifenden Drehmoment.

einem weiteren Merkmal der Neuerung ist vorgesehen, die Wandstärke der einzelnen Eanten des Drehfederstabes derart unterschiedlich zu gestalten, daß die Wandstärke zu den Ecken hin abnimmt. Man erhält dann beispielsweise eine bogenförmig verlaufende Wändstärke der Kanten des vorzugsweise außen rechteckig ausgebildeten Drehstabes. Weiterhin ist es möglich, die Wandstärke der einzelnen Kanten gleich zu halten, die Wandstärke in den Ecken jedoch geschwächt auszubilden. Durch diese Maßnahmen wird in beiden Fällen das Verformen des Querschnitts und das Ver- und Entdrillen der Drehstabfeder erleichtert und ein Ausbeulen

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beim Verdrillen verhindert. Vorzugsweise ist der Druckmittelraum der Drehstabfeder über eine Leitung und eine aus einem Drosselventil und einem Rückschlagventil bestehende Ventilgruppe an einem Druckmittelbehälter angeschlossen. Je nach Anordnung des Drossel- und des Rückschlagventils im Druckmittelkreis-kann man ein schnelles Ansprechen der Federung bei Belastung oder bei Ent-. lastung erreichen (unsymetrische Abstimmung). Weiterhin ist es vorteilhaft, den Druckmittelraum der Drehstabfeder an einen Druckerzeuger anzuschliessen, der mit einer Einrichtung zum Konstanthalten des Druckes versehen ist.

An Hand der Zeichnungen, die in den Pig. 1 bis 7 verschiedene Ausbildungen und Anwendungsmöglichkeiten einer Drehstabfeder nach der Neuerung zeigt, sind deren Aufbau und Wirkungsweise nachstehend näher erläutert. Die

Fig. 1 zeigt eine verdrillte Drehstabfeder mit parallelo-

gramförmigem Querschnitt. Die

Fig. 1a ist ein Schnitt nach der Linie A-B von Fig« 1.

In

Fig. 2 ist eine Drehstabfeder als Radabstutzung verdrillt eingebaut, deren Innenraum über eine Leitung und

ein Drosselventil"mit einem Druckmittelbehälter in

Verbindung steht.

Die

Fig. 3,
4 u. 5 zeigen eine Drehstabfeder unverdrillt eingebaut«,

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g
und

4 5

Fig. 6 und 7

- 4 In den

ist ausserdem dargestellt, wie der Druckmittelraum der Drehstabfeder über ein Drosselventil und ein Rückschlagventil mit einem Druckmittelbehälter verbunden sein kann, um entweder ein schnelles Ansprechen der Federung bei Entlastung oder ein schnelles Ansprechen der Federung bei Belastung zu erreichen. In den

sind zwei verschiedene Querschnittsformen der Drehstabfeder dargestellt.

Mit 1 ist ein Drehstab bezeichnet, der an beiden Enden verschlos· sen ist. Er ist vorzugsweise aus Stahl und vreist einen parallelogrammförmigen Querschnitt auf. In Fig. 2 ist der Drehstab nach Fig. 1 mit seinem einen Ende 1a drehfest in dem Teil 2 eines Chassis angeordnet. Das andere Ende 1b ist in nicht dargestellter Weise drehbar in dem Teil 2a des Chassis gelagert. An dem Ende 1b ist eine Schwinge 3 befestigt, die den Tragzapfen 4 für ein Rad 5 trägt. Der Innenraum des Drehstabes 1 ist über eine Leitung 6 mit einem Druckmittelbehälter 7 verbunden. In der Leitung 6 ist ein einstellbares Drosselventil 8 angeordnet. Nach Fig. 3 ist der Drehstab 1 unverdrillt eingebaut. Nach den Figo 4 und 5 ist der Innenraum des Drehstabes 1 ebenfalls über eine Leitung 6 mit einem Druckmittelbehälter 7 bzw. 7a verbundene In beiden Fällen ist"jedoch zwischen der Leitung 6 und dem Druckmittelbehälter 7 bzw. 7^a eine aus einem Drosselventil 8 bzw. 8a und aus einem Rückschlagventil 9 "bzw. 9a bestehende

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Ventilgruppe vorgesehen, um ein schnelles Ansprechen der Federung bei belastung oder bei Entlastung zu erreichen. In dem Ausführungsbeispiel nach Pig. 4 wird ein schnelles Ansprechen bei Entlastung erreicht, weil dann das bei belastung durch das Drossenventil 8 in den Behälter 7 gedrückte Druckmittel ungehindert über das Rückschlagventil 9 in den Innenraum der Drehstabfeder 1 zurückfliessen kann. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 kann das bei Belastung verdrängte Druckmittel ungehindert über das Rückschlagventil 9a, in den Druckmittelbehälter 7a fliessen. Bei Entlastung erfolgt der Rückfluss des Druckmittels über das Drossenventil 8a. Je nach der Grosse der Durchflußöffnung des Ventils 8a erfolgt der Rückfluss entsprechend langsamer oder schneller. Dadurch kann durch entsprechende Einstellung der Drossenventile 8 bzw. 8a die Dämpfung beim Ein- bzw.

Ausfedern beeinflusst- werden.

In den Pig. 6 und 7 ist eine Drehstabfeder mit jeweils verschiedenem Querschnitt dargestellt. Nach Fig. 6 bzw. 6a verläuft die Wandstärke bei allen Kanten 6b, 6c bogenförmig und wird zu den Ecken hin kleiner. Nach Pig. 7 "bzw. 7a ist die Wandstärke in <3-^erL einzelnen Kanten Tb₅ 7c über den wesentlichen Teil ihrer Länge gleich, jedoch in den Ecken 7<3- des Rechteckes bzw. Paralleiogrammes geschwächt. Durch diese beiden Ausführungsbeispiele ergibt sich der Vorteil, daß die Querschnittsänderung und das Ver- und Entdrillen der Drehstabfeder erleichtert wird. Ausserdem wird ein Ausbeulen des Drehstabes beim Verdrillen und des dadurch bedingten Druckanstieges verhindert."

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Die wesentliche Ifirkung eines Drehstabes nach der Neuerung beruht auf der Veränderung des Innenraumes "beim Ein- und Ausfedern und die dadurch "bedingte Verdrängung "bzw. Ansaugung des Druckmittels, dessen Zu- oder Abfluss durch ein Drosselventil gedrosselt wird. Die Grosse des Anschlagwiiikels und damit auch des i'ederweges hängt ausser von der Länge des Drehstabes noch von dessen Querschnitt sowie davon ab, wie viel von dem verdrängten bzw. anzusaugenden Druckmittel zu- bzw. abfliessen kann. Die Veränderung des Innenraumes des Drehstab.es kommt wie folgt zustande :

Wird ein unverdrilltes Eechteckrohr um seine Längsachse um einen grossen Winkelbetrag verformt, vergl. Fig* 6a und 7^a> so wird durch die angreifende Schubspannung der ^echteck-Querschnitt in einen Parallelogramm-Querschnitt umgewandelt· Letzterer hat bei gleichen Seitenlängen die kleinere Innenfläche. Bei steigendem Innendruck versucht der Parallelogramm-' Querschnitt sich zu vergrössern, d.h. seine alte Form wieder anzunehmen. Dabei entdrillt sich das Rohr.

Der Druckmittelbehälter 7 in den Fig. 2 bis 4 kann ganz mit einem Druckmittel, beispielsweise ein frostbeständiges Öl, gefüllt sein. In diesem Falle ist es zweckmässig, den Druckmittelbehälter" 7 dehnbar bzw. aus einem dehnbaren Material zu erstellen. Es ist aber auch denkbar, den Druckmittelbehälter 7a nur teilweise mit Öl zu füllen und in dem Behälter eine Luftblase 10 vorzusehen, in die Preßluft eingefüllt wird.

Claims (4)

- 7 -Schutzansprüche :

1. Federelement, insbesondere als Radabstutzung an einem Fahrgestell, bestehend aus einer hohlen Drehstabfeder mit festliegender Drehachse, deren Innenvolumen sich beim Einfedern verändert, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem Druckmittel mit einstellbarem Druck gefüllte Drehstabfeder (1) mit nichtkreisförmigem Querschnitt aus Metall, vorzugsweise aus Stahl besteht,
deren Querschnitt sich bei Belastung ändert.

2. lederelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der einzelnen Kanten (6b, 6c, 7b, 7c) über ihre Länge gesehen unterschiedlich ist.

3· Federelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke in den Ecken (7d) gegenüber den
Kanten (7b, 7c) geschwächt ausgebildet ist.

4. lederelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelraum der Drehstabfeder über eine
Leitung (6) und eine aus einem Drosselventil (8, 8a)
und einem Rückschlagventil (9₅ 9a) bestehende Ventilgruppe an einem Druckmittelbehälter (7? 7a) angeschlossen ist.

5» Federelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelraum der Drehstabfeder an einem
Druckerzeuger mit einer Einrichtung zum Konstanthalten des Druckes angeschlossen ist.