-
Gummitorsionsfederachse Die Erfindung bezieht sich auf eine Gummitorsionsfederachse..
-
für Räder von Kraftfahrzeugen und Anhangern, bei der ein das Fahrzeugrad
tragender Schwinghebel mit einem prismatischen Drehstab fest verbunden ist, der
Uber strangörmige Dumpfungskörper drehelastisch gegenüber einem den Drehstab mit
Abstand umgreifenden Trägerrohr abgestützt ist.
-
Derartige Gummifederachsen sind beispielsweise durch das DT-GM 1 983
171 bekannt geworden. Wenngleich diese Gummifederachsen
im Vergleich
zu ihren Vorgängerirnen sich besonders bei der Anwendung für Wohnwagen oder ähnliche
Anhänger in vorteilhafter Weise durchgesetzt haben, besteht berechtigter Anlaß zur
Vervollkommnung und Verbesserung solcher Gum4federachsen. So ist es bei bekannten
Gummifederachsen beispielsweise nicht möglich, die Federkennlinie in breitem Umfang
und im gewünschten Maße zu verändern. Man kann zwar den Querschnitt der strangförmigen
Dämpfungskörper sowie deren Ldnge bzw. Härte variieren, sowie die Querschnittsmaße
des Drehstabes bzw. des TmBerrohres oder auch die wirksame Länge des Radschwin hebels
rändern. Bei einer festgelegten Konstruktion beteht dann jedoch keine weitere Einflußnahmemöglichkeit
zur Änderung der Federkennlinie. So ist es erforderlich, daß für jede Anhängergröße
eine speziell dafür angepaßte Gummifederachse vorgesehen wird, was sich n3hteilig
auf die Produktion der Gummifederachsen in großer Stückzahl auf Lager auswirkt.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Gummifederachse
in der Weise zu gestalten, daß einerseits eine weichere Federung (größerer Verdrehwinkel
bei gleichbleibendem Moment) sich ergibt und daß andererseits eine Beeinflussung
der Federkennlinie in der Weise möglich ist, daß man bestimmten kann, bai welchem
Verdrehwinkel des Drehstabes eine härtere Federkennung eintreten soll.
-
Diese Aufgabe wird im Sinne der Erfindung dadurch gelöst, daß das
Trägerrohr bis zu einer Anschlagstellung drehelastisch am Fahrzeugrahmen gelagert
ist. Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn das Trägerrohr nach Art
einer Gummitorsionsfederachse am Fahrzeugrahmen abgestützt ist. Zweckmäaigerweise
sind ein-bzw. verstellbare Anschle am Trägerrohr und am Fahrzeugrahmen angeordnet.
-
Beim Ausführungsbeispiel der Erfindung sind also zwei voneinander
getrennte Systeme drehelastisch abgestützter strangförmiger Dämpfungskörper vorgesehen,
die in Serie hintereinandergeschal tet sind.
-
Die Federkennlinie einer solchen erfindungsgemäßen Anordnung ist wesentlich
flaher als diejenige bekannter Anordnungen, wenn in einem Koordinatensystem das
Rückstellmoment über dem Drehwinkel des Drehstabes aufgetragen ist. Dies bedeutet,
daß die -erfindungsgemäße Federanordnung wesentlich weicher reagiert, d. h., daß
bei einem bestimmten Drehmoment der Drehstab der erfindunssgemäßen Anordnung einen
größeren Ausschlag als bei einer bekannten Anordnung zeigt.
-
Wenn nun aber das Trägerrohr nach der Erfindung in seinem Schwenkbereich
begrenzt ist, beispielsweise durch einen festen Anschlag, dann kann durch diese
Maßnahme ein Knick in der Federkennlinie bewußt erzeugt werden, denn wdhrend im
Momentenbereich vor der Anschlagstellung beide Systeme von Dömpfungskörpern sich
Uberlagernd wirksam sind, kommt im Augenblick der Anschlagstellung nur noch das
dem Rad zugeordnete System der Dämpfungskörper zur Auswirkung, was sofort einen
steileren Anstieg der Federkennlinie zur Folge hat.
-
Man hat nun im Sinne der Erfindung die Mödichkeit, entweder durch
die Wahl der Anschlagstellung oder durch die Zuordnung der beiden Federsysteme zueinander,
je nach den Erfordernissen eine Gesamtanordnung zu kombinieren, die einem bestimmten,
theoretisch festgelegten Verlauf der Federkennlinie entspricht.
-
Mit der Erfindung wird, bezogen auf die vorbekannten Anordnungen,
ein weiterer Parameter geschaffen, mit dem sowohl der Verlauf der Einfederungskennlinie
M = f (!) bzw. N = f (s) als auch der Beginn und der Anstieg der Progressivität
beeinflußt werden kann.
-
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen,
daß zwei voneinander unabhängige Drehstäbe mit zugeordneten D'drnpfungskörpern koaxial
hintereinander angeordnet
sind, von denen der eine Drehstab den
Schwinghebel trägt und der andere Drehstab unverdrehbar mit dem Fahrzeugrahmen verbunden
ist, und daß ein beide Drehstäbe umgreifendes Trägerrohr drehbar am Fahrgestellrahmen
gelagert sowie gegebenenfalls durch einen Anschlag gegen diesen abstützbar ist.
Hierbei empfiehlt es sich, das Trägerrohr radseitig fliegend zu lagern.
-
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen,
daß der Drehstab mit dem ihm zugeordneten Trägerrohr koaxial innerhalb eines ortsfesten,
hohlprismatisch gestalteten Stützrohres angeordnet ist und zwischen dem Trägerrohr
und dem Stützrohr strangförmige Dämpfungskdrper vorgesehen sind, wobei zwischen
Trägerrohr und Rahmen wieder ein Anschlag angebracht ist, mit dem in oben beschriebener
Weise die Progressivität der Federung beeinflußbar ist.
-
Schließlich kann im Sinne eines Ausführungsbeispieles der Erfindung
das Trägerrohr auch windschief, nsbesondere an einem außerhalb der Txägerrohrmitte
angeordneten Lagerpunkt, schwenkbar gelagert sein. Diese Ausführungsform hat den
weiteren Vorteil, daß sich die Federkennlinie M (?) durch zwei Parameter ändern
lzß, indem einerseits im Schwenkbereich vor der Anschlagstellung ein anderer Hebelarm
wirksam wird als in der Anschlagstellung und andererseits die Federsteifigkeit veränderbur
ist. Bei einer solchen windschiefen
Lagerung des Trägerrohres wirkt
die Achse bis zur-Anschlagstellung als Schräglenkerachse und nach Aufsitzen der
Anschlage als Längs lenkerachse, sofern die Trägerrohrmitte senkrecht zur Fahrtrichtung
angeordnet ist.
-
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele
sondern bezieht sich auch auf alle Varianten, die zur Lösung der gestellten Aufgabe
geeignet sind.
-
In der Zeichnung ist die Erfindung schematisch und beispielsweise
dargestellt. Es algen: Fig. 1: einen schematischen Langschnitt durch eine Gummitorsionsfederachse
mit koaxial hintereinander angeordneten Drehstäben, Fig. 2: einen Querschnitt durch
die Achse gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung, Fig. 3: einen schematischen
Längsschnitt durch eine Achse gemaß Fig. 1 mit windschief gelagertem Trbgerrohr,
Fig. 4: eine Seitenansicht der Achse gemaß Fig. 3,
Fig. 5: einen
Längsqùerschnitt durch eine schematisch dargestellte Variante des Ausführungsbeispieles
gemäß Fig. 1 mit koaxial ineinander angeordneten Drehstäben und Fig. 6: ein Federkennlinien-Diagramm.
-
Das Ausfuhrungsbeispiel der Fig. 1 geht von der üblichen Anordnung
einer Gummitorsionsfederachse für Anhängerfahrzeuge aus, wonach das Fahrzeugrad
1 an einem Schwinghebel 2 drehbar gelagert ist, der mit einem Drehstab 3 fest verbunden
ist. Der Schwinghebel 2 ist um die Achse des Drehstabes 3 verdrehbar. Dieser Drehstab
3 stützt sich Uber strangförmige Dtmpfungskörper 4 gegenüber einem Trägerrohr 5
ab (vgl. Fig. 2), wobei jedoch im Gegensatz zum Stand der Technik dieses Trägerrohr
5 nicht ortsfest angeordnet sondern im Lager 18 drehbar im Rahmenteil 8 geführt
ist.
-
Koaxial zum Drehstab 3 befindet sich dahinter ein weiterer Drehstab
7, der Uber ein zweites System von Dämptungskörpern 6 gegenüber dem gleichen Trägerrohr
5 abgestützt ist. Der Drehstab 7 ist jedoch im Gegensatz zum Drehstab 3 drehfest
bei 19 am Rahmenteil 9 befestigt.
-
Wenn also der Schwinghebel 2 zufolge der Relativbewegung zwischen
dem Rad 1 und dem Anhnnger um die Achse des Drehstabes 3 verschwenkt wird, dann
übertragt sich die Schwenkbewegung des Drehstabes 3 über die Dampfungskörper 4 auf
das Trägerrohr 5, welches sich seinerseits
über die Dampfungskörper
6 am feststehenden Drehstab 7 abstützt.
-
Aufgrund dieser hintereinanderliegenden Serienschaltung der beiden
Systeme von Dämpfungskörpern 4 und 6 wird eine weichere Federkennlinie gemäß der
Kurve 14 (vgl. Fig. 6) gegenüber der Federkennlinie 13 bei vorbekannten Gummifederachsen
erreicht.
-
Nun ist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 das Trdgerrohr 5 mit einem
Anschlag 10 versehen, der gegen einen am Rahmenteil 8 beindlichen Anschlag 11 trifft.
Beide AnschRtelO,11 können vorzugsweise einstellbar angeordnet werden, so daß man
durch die Wahl der Ansc'lagstellung einen Einfluß auf die Art der Federkennlinie
erhalt. Jedenfalls hat diese Anordnung die Wirkung, daß beim Aneinandertreffen der
Anschläge 10,11 der Verlauf der Federkennlinie 14 sofort verändert wird, weil dadurch
das Federsystem 6,7 außer Wirkung zersetzt wird und nur noch das Federsystem 3,4,5
wirksam ist.
-
Bei dieser Anschlagstellung wirkt der Teil der Gummifederachse 1 bis
5 wie eine bekannte Anordnung, bei der das Trägerrohr 5 ortg fest vorgesehen ist.
Die Folge davon ist ein Knick in der Federkennlinie 1, der bei dem Diagramm gemäß
Fig. 6 mit 15 bezeichnet ist. Zufolge der anschlagbedingten Unverdrehbarkeit des
Trägerrohres 5 steigt die Federkennlinie 14 mit ihrem Ast 16 steiler an, was im
praktischen Fahrverkehr bei bestimmten Belastungen durchaus erwünscht ist. WUrde
der Anschlag 10,11 nicht vorhanden sein, dann würde die Federkennlinie 14 eine Verlängerung
im Sinne des Astes 17 erfahren.
-
Beim Beispiel der Fig. 3 und 4 ist das Trägerrohr 5 windschief gelagert,
indem dzis eine Lager 19 beispielsweise koaxial zu den Drehstäben 3 und 7, das andere
Lager 18 jedoch außenmittig angeordnet ist Die Anschlagstellung 10,11 ergibt sich
aus Fig. 4.
-
Im Schwenkbereich vor der Anschlagstellung läuft diese Achse als Schräglenkerachse
mit dem wirksamen Radhebelarm 11. Beim Aufsitzen der Anschläge 10,11 läuft die Achse
hingegen als Längs lenkerachse mit dem wirksamen Hebelarm l2, sofern die Trägerrohrmitte
senkrecht zur Fahrtrichtung angeordnet ist.
-
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 zeigt eine koaxiale, ineinandergeschachtelte
Anordnung der beiden Federsysteme. Wie beim Ausfuhrungs beispiel der Fig. 1 ist
der Schwinghebel 2 mit einem Drehstab 3 verbunden, der sich über-strungförmige Dämpfungskörper
4 gegenüber dem Trägerrohr 5 abstützt. Dieses Trägerrohr 5 ist bei 18 drehbar in
einem Stützrohr 12 gelagert, daß seinerseits mit den Rahmenteilen 8,9 drehstarr
19 verbunden ist, wobei sich zwischen dem Trägerrohr 5 und dem Stützrohr 12 weitere
Dämpfungskbxper 6 befinden. Das Trägerrohr 5 kann durch nicht dargestellte Anschläge
im Sinne des Beispiels der Fig. 1 und 2 in seinem Schwenkbereich gegenüber dem Stützrohr
12 begrenzet sein. Auch bei dieser Anordnung gemäß Fig. 5 wird eine ähnliche Wirkung
wie beim Gegenstand der Fig. 1 erzielt, indem eine flachere Federkennlinie erreicht
wird, die bei bestimmten Verdrehwinkeln des Schwenkhebels in eine wesentlich steilere
Kurve übergeht.
-
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ist zudem die Möglichkeit gegeben,
durch die Wahl der Anzahl der Dämpfungskörper 6 einen besonderen Effekt zu erreichen.
Wenn mehr Dämpfungskörper 6 als Dämpfungskörper 4 verwendet werden, ist es allerdings
erforderlich, das Trägerrohr 5 im Außenprofil anders zu gestalten, als im Innenprofil.
-
Man kann die Anordnung gemaß Fig. 5 aber auch umkehren, indem man
die Schwenkbewegung des Schwinghebels 2 auf ein außenliegendes Trägerrohr überträgt,
das sich nach innen über ein- oder mehrere Federsysteme gegenüber einem Drehstab
abstützt, der ortsfest mit dem Rahmen verbunden ist. Es ist also daraus ersichtlich,
daß sich die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.
-
Patentansprüche: