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Abfederung, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht
sich auf Abfederunrungen, * insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit zwischen Radachse
und Fahrzeugrahmen vorgesehenen Längsfedern und zwei übereinander angeordneten,
im mittleren Teil gelenkig miteinander verbundenen Querfedern.
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Der Zweck der Erfindung ist, ein Federgehänge zu schaffen, welches
es ermöglicht, daß die abgefederten Teile des Fahrzeuges während der Fahrt sozusagen
schweben, ohne Bewegungen in senkrechter Ebene zu machen und ohne zu rollen oder
zu schlingern, während die Räder stets der Gestalt der Fahrstraßenfläche folgen
und mit ihr in Berührung bleiben.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung ist, die verschiedenen Federn am
Untergestell so zu befestigen, daß sie in der gewünschten Weise arbeiten können
und seitliche Schwingungen sowie Verdrehungsbeanspruchungen des Gestelles und Wagenkörpers
ausschalten, wodurch das Rollen, überprallen, Zurückprallen und Stampfen in hohem
Maße verringert und gleichzeitig die Nachgiebigkeit des Gehänges bei auf ein Rad
wirkenden Stößen erhöht wird.
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Die Erfindung besteht darin, daß die größtenteils die Last aufnehmenden
Ouerfedern im Winkel zur senkrechten angeordnet sind und die Längsfedern im wesentlichen
nur die seitlichen Bewegungen des Fahrzeugrahmens aufnehmen. Ferner sind die Enden
der unteren Querfedern mit den Radachsen durch Kugelgelenke und die Enden der oberen
Querfedern durch auf Schienen laufende Rollen verbunden.
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Weiterhin erfolgt die Verbindung des einen Endes der unteren Querfedern
mit den Radachsen durch ein doppeltes Kugelgelenk.
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Die Erfindung gewährt die weiteren Vorteile, daß keine Stoßdämpfer
erforderlich sind und das Fahrzeug dennoch bei großer Geschwindigkeit fest auf der
Fahrbahn liegt. Die einzelnen Teile der Federung sind unter geringen Kosten herzustellen
und leicht auszuwechseln, so daß eine große Lebensdauer des Fahrzeuges erreicht
wird.
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Auf den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und es ist: Abb. i eine teilweise geschnittene Ansicht eines Kraftfahrzeuges
mit einer Abfederung gemäß der Erfindung.
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Abb. a eine teilweise Draufsicht auf das Untergestell, bei der die
Querfedern der Deutlichkeit wegen in senkrechter anstatt in schräger Lage dargestellt
worden sind, Abb. 3 eine im größeren Maßstab gezeichnete Ansicht der vorderen OOuerfedern
mit den Vorrichtungen zur Befestigung der Federenden an dem Untergestell, Abb. d.
eine der Abb. 3 ähnliche Ansicht der hinteren Querfedern,
Abb. 5
eine im größeren Maßstab gezeichnete, nach der Linie 5-5 .der Abh. .4 ger schnittene
Ansicht der schwingbar gelagerten Klemmkonsole, Abb. 6 eine im größeren Maßstab
gezeichnete, teilweise geschnittene Ansicht des Kugelgelenkes für das eine Ende
der unteren Querfedern, Abb. 7 eine im größeren Maßstab gezeichnete, teilweise geschnittene
Ansicht des. Kugelgelenkes für das andere Ende der unteren Querfedern, Abb. 8 eine
im größeren Maßstab gezeichnete Ansicht der an den einander gegenüberliegenden Enden
der oberen Teile der Querfedern vorgesehenen Rollenverbindung, Abb.9 eine Einzelansicht
der Rollenverbindung für die gegenüberliegenden Enden der Längsfedern und das hintere
Ende der hinteren Längsfedern und Abb. io eine Ansicht des Endes der unteren Federn,
bei denen das doppelte Kugelgelenk Verwendung findet.
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Zwischen dem Untergestell i und den dieses tragenden Achsen 2 und
3 liegen die in einem Winkel zur Senkrechten angeordneten, die Last tragenden halbelliptischen
Querfedern. Die vordere Querfeder besteht aus einer oberen und einer unteren Feder
und 5, und in Weise setzt -sich die hintere Querfeder aus einer oberen und einer
unteren Feder 6: und 7 zusammen. Die Federn 4, 5 und 6, 7 sind etwa in ihrer Mitte
durch eine im wesentlichen U-förmige, sie im Abstand voneinander haltende Strebe
8 schwingbar miteinander verbunden. Die Strebe 8 ist mit den unteren Querfedern
5 und 7 durch U-förmige Bügel 9 und mit den oberen Querfedern .4 und 6 durch Bügel
15 verbunden. Zwischen den oberen Enden der Strebe 8 ist an einem Bolzen 14 eine
Platte 13 schwingbar gelagert.
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Die Enden der vorderen und hinteren oberen Querfedern .4 und 6 sind
mit dem Untergestell i durch einander ähnliche Rollen und Führungsbolzen verbunden,
so daß für die verschiedenen Verbindungen nur eine Beschreibung genügt.
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An jedem Ende der obenerwähnten Federn ist ein aufwärts sich erstreckender
U-förmiger Bock 17 mit einem eine Rolle 19 tragenden Bolzen 18 vorgesehen. Die Rolle
i9 hat am Umfang eine V-förmige Tut 2o, die mit einem vom Untergestell einwärts
ragenden Führungsbolzen 21 in Berührung steht. Das Innenende dieses Bolzens 21 wird,
wie Abb. 2, 3 und .4 zeigen, von einer am Untergestell vorgesehenen Konsole 22 unterstützt.
Um die Rolle 20 mit dem Führungsbolzen 21 in Berührung zu halten, ist ein Bügel
23 vorgesehen, dessen Schenkel sich abwärts entlang den aufwärts ragenden Armen
des Bockes 17
erstrecken und durch den Bolzen i8 gehalten werden.
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Das eine Ende jeder unteren Feder 5 und 7 ist mit der Vorder- und
Hinterachse 2 und 3 durch die in Abb.7 dargestellten Kugelgelenke verbunden. Das
Kugelgelenk hat ein zylindrisches Gehäuse32, das von der Achsel (Abb. i) durch einen
Arm 33 und Befestigungsbolzen mit Muttern 34 getragen wird. Das untere Ende des
Gehäuses 32 hat einen einwärts sich erstreckenden Flansch 35, der einen Ring 36
mit kugelschalenförmigein Sitz 37 zur Aufnahme des kugelförmigen Kopfes 38 am oberen
Ende der Stange 39 trägt. Letztere ist mit ihrem Unterende mit der Feder 5 verbunden.
Aus Abb. 7 ist ersichtlich, daß das untere Ende der Stange 39 eine Schulter 40 und
einen im Durchmesser kleineren, mit Gewinde versehenen Teil .41 aufweist, so daß
durch Aufschrauben der Mutter q.2 die untere Lamelle der Feder 5 zwischen Schulter
und Mutter befestigt wird. Die zweite Lamelle der Feder ist bei 43 um den Bolzen
39 herum ausgeschnitten, um beim Durchbiegen der Feder eine freie Gleitbewegung
der Lamellen zueinander zu ermöglichen.
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Die obere Innenfläche des Gehäuses 32 ist mit Gewinde versehen, um
einen durch einen Splint gesicherten Gewindestöpsel 44 o. dgl. für die erforderlichen
Einstellungen aufzunehmen. Mitten in der Innenfläche des Stöpsels 44 befindet sich
eine teilweise eine Kugel 46 umschließende Aussparung .45. Die Kugel .46 stützt
sich gegen die Oberfläche des halbkugelförmigen Kopfes 38 und hält diesen in Eingriff
mit seinem Sitz 37, wobei jedoch gleichzeitig eine Schwingbewegung des Kopfes gegenüber
seinem Sitz ohne Klemmen möglich ist.
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Um das Eindringen von Staub und Schmutz in die Kugelgelenke zu verhindern,
ist in der unteren Außenkante des Gehäuses 32 eine ringförmige --\7ut .49 vorgesehen,
in welcher durch einen geschlitzten Ring 5o die Oberkante eines öldichten Balges
5i befestigt wird, dessen unteres Ende, wie Abb. 7 zeigt, um das untere Ende des
Bolzens 39 herum befestigt ist. Ein Ölbehälter 52 sorgt für die Schmierung des Kugelgelenkes.
Letzteres ermöglicht in Verbindung mit dein doppelten ' Kugelgelenk am anderen Ende
der Feder und der Rollen- und Führungsschienenanordnung an den Enden der oberen
Federn eine Schwingbewegung der Federn d. und 5 vorn und hinten und ein Steigen
und Fallen der Feder als Ganzes in der Mitte, beschränkt jedoch Bewegungen der Feder
in der Längsrichtung und wirkt zur Einstellung beider Federn und 5 in seitlicher
Richtung.
Wie Abb. a zeigt, ist das Gehäuse 32 an dem Bremstrommelgehäuse
53 des Hinterachsgehäuses durch einen nach hinten sich erstreckenden Arm 54 befestigt.
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Das andere Ende jeder unteren Feder 5 und 7 der Querfedern ist durch
ein doppeltes, im wesentlichen ein Universalgelenk bildendes, in Abb. 6 in der Einzelheit
dargestelltes Kugelgelenk verbunden. Dieses entspricht in seinem oberen und unteren
Teil dem Oberteil des in Abb. 7 dargestellten Gelenkes. Hier ist noch ein Schmierdocht
o. dgl. 73 vorgesehen, der das der oberen Kugel zugeführte Öl zu dem unteren
Gelenk weiterleitet. Der untere halbkugelige Kopf 64 wird von dein Bolzen durchbohrt
und mittels der auf den Teil '-i aufgeschraubten Mutter befestigt.
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Das obere Gehäuse 55 wird von dem Brenistrommelgeliäuse 74 durch einen
nach hinten sich erstreckenden Arm 75 (Abb. 2) getragen, und das untere Gehäuse
56 ist an (lern Ende der unteren hinteren und vorderen Querfedern 7 und 5 durch
einen U-förmigen Bügel 76 und zwei Muttern befestigt. Das Gehäuse 56 weist
an seiner Innenseite einen Flansch 77 auf. Die Lamellen dieses Endes der Feder sind
mit abgeschrägten kreisförinigen c>ffnungen 78 und 79 versehen, und diese Lamellen
sind an dieser Stelle, wie _1bb. io zeigt, verbreitert, um eine Schwächung zu verhindern.
Die abgeschrägten Cffnungen ermöglichen die richtige Wirkungsweise des Gelenkes
und lassen eine freie seitliche Bewegung des Bolzens 65 während des Arbeitens zu.
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Die arbeitenden Teile dieses Gelenkes sind ebenfalls in einem öldichten
Balg 8o eingeschlossen, der oben mit dein Boden des Gehäuses 55 in der in Abb.7
dargestellten Weise verbunden ist. Das untere Ende des Balges 8o ist in ähnlicher
Weise durch einen geschlitzten Ring und eine Nut 82 befestigt, doch ist die ringförmige
Nut in einem Ring 83 vorgesehen. Letzterer ist an einer Blechplatte 84 befestigt,
die in der abgeschrägten Öffnung 78 der Feder 7 angeordnet und durch eine Klammer
76 befestigt wird.
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Außer den größtenteils die Last tragenden Querfedern sind mit diesen
zusammenarbeitende vordere und hintere Längsfedern 85 und 86 vorgesehen, die in
ähnlicher Weise wie die üblichen Längsfedern angeordnet sind. Die Federn bestehen
erfindungsgemäß jedoch zweckmäßig nur aus zwei Lamellen und sind mit den zugehörigen
Achsen 2 und 3 in der üblichen Weise verbunden, doch haben ihre Enden mit Ausnahme
der Vorderenden der vorderen Federn 85 eine rollende Berührung finit ihren Tragkonsolen
87 und 88 und den hinteren Enden des Untergestelles, wie dies bei 89' dargestellt
worden ist. Die Rollverbindung 88 nach Abb. 9 hat zwei abwärts sich erstreckende
Arme 89, zwischen welchen drehbar auf einem Bolzen 9o eine aus zwei Teilen 9r und
92 bestehende Rolle gelagert ist, die an ihren Außenenden mit Flanschen 93 und 94
versehen ist. Diese liegen an den Seitenwandungen der Federlamellen 86 an, wodurch
eine -zusätzliche Reibung entsteht, um eine Drehung der Rollenteile zu gewährleisten.
Die Rollenteile sind mit einer Hülse 95 versehen, die das erforderliche Lager zwischen
diesen Teilen und dem Bolzen 9o bildet. Eine Mutter 96 und Abstandsringe 97, 98
und 99 dienen zum Anpressen der Rollenflansche 93 und 94 an die Seitenfläche der
Federlamelle 86. Ein unter die Feder greifender, an den Abstandsringen 98 und 99
frei drehbar gelagerter Bügel drückt die Lamelle stets gegen die Rollen cr und 92.
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Die hinteren Enden der vorderen Längsfedern 85 liegen verhältnismäßig
tief gegenüber ihren vorderen Enden, während die hinteren Enden der hinteren Längsfedern
86 verhältnismäßig hoch gegenüber ihren vorderen Enden angeordnet sind. Letzteres
ist von Bedeutung für die Frage der Stabilität. Der Hauptzweck der Längsfedern ist,
die Achsen in der richtigen Seitenlage zu halten, seitliche Bewegungen des Untergestelles
gegenüber dem Laufgetriebe zu verhindern, das Untergestell auszugleichen und zu
stabilisieren und nur einen geringen Teil der Last zu tragen.
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Die Abfederung wirkt in folgender Weise: Wird beispielsweise ein Ende
der Radachse um einen bestimmten Betrag gehoben, so ergibt sich eine gleichmäßige
Biegung aller vier Viertel-Ellipsenfedern, da sie miteinander in Reihe liegen. Hierdurch
wird die Biegsamkeit der Abfederung unter Einwirkung eines Stoßes auf nur ein Rad
verdoppelt, und infolge des Ausgleiches der auf (las Rad wirkenden Stöße zwischen
den beiden Querfeldern ergibt sich ein gleichförmiger Aufwärtsdruck auf beiden Seiten
des Rahmens, so daß Abnutzungs- und Verdrehungsbeanspruchungen und damit eine Verdrehung
des Untergestelles vermieden werden.
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Ein Rollen des Fahrzeuges um die Hauptdrehzapfen 1q. als Achse ist
nicht möglich, (9a die Achsen der Drehzapfen 1q., wie aus Abb. i hervorgeht, nicht
waagerecht liegen, sondern unter einem Winkel von annähernd 1480. Bei einer derartig
schrägliegenden Achse kann nur eine ganz geringe Bewegung eintreten. Ferner liegen
die Zapfen beträchtlich oberhalb der Befestigungspunkte der Längsfedern mit dem
Untergestell des Fahrzeuges. Auch hierdurch wird das Rollen des Fahrzeuges um die
Zapfen iq. verhindert.
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In Abb. 4 stellt G, O_, H die Bahn des Befestigungsbolzens
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des vorderen Endes der hinteren Längsfeder 46 mit dem Rahmen dar, wenn ein Rollen
des Fahrzeuges um den Zapfen 14 eintreten könnte. Der Bogen dieser Bewegungsbahn
weicht erheblich von der Senkrechten ab, und da die Längsfedern seitlich nicht biegsam,
sondern fest an der Achse und am Rahmen gegen seitliche Verschiebung angeordnet
sind, ist eine seitliche Ablenkung der Längsfedern nicht möglich, so daß ein Rollen
um die Zapfen 1:I als Drehmittelpunkt nicht eintreten kann.
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In Abb. z stellt die Linie K, L, JU, N die einzig mögliche
Rollachse des Fahrzeuges dar. P, R, Q, 0 sind die Befestigungspunkte der
Federn am Rahmen. Die Abweichungen dieser Punkte von der Senkrechten lassen die
Bewegungsbahnen S, 0, T, W, Q, X, F, R, Z
und U, P, h erkennen. Hieraus ist
auch ersichtlich, daß auch bei einer Rollbewegung um die Achse Q, L, M die
Längsfedern erheblich abgebogen und verdreht werden müßten, was jedoch bei den in
Betracht kommenden Kräften nicht möglich ist, so daß ein Rollen auch um diese Drehachse
in nennenswertem Maße nicht eintreten kann.
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Die Lagerung der oberen Querfedern auf Rollen und Führungsschienen
wirkt in folgender Weise: Wenn beispielsweise das linke Rad durch einen Stoß angehoben
wird, so kippt die untere Ouerfeder mit dem Rad, und der Zapfen 14 bewegt sich nach
rechts, wobei die obere Feder mitgenommen wird. Hierbei bewegen sich die Enden dieser
Federn mit ihrer Rollverbindung leicht entlang ihren Schienen. Die Verschiebung
der Befestigungspunkte der Feder in seitlicher Richtung trägt wesentlich dazu bei,
daß die Seite des Fahrzeuges, an der das Hindernis überwunden wird, unter dem Einfluß
der stark zusammengedrückten Längsfeder an dieser Seite höher als die andere Seite
des Fahrzeuges gehoben wird. Da die Längsfedern sehr biegsam sind und nur einen
geringen Prozentsatz der Last zu tragen haben, wirken sie nur in geringem Maße gegenüber
dem Moment des Untergestelles und des Fahrzeugkörpers, und diesem Einfluß dieser
Längsfedern wird durch die Verschiebung der Haupttragfedern in einer Seitenrichtung
in wirksamer Weise entgegengewirkt.
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Die oberen und unteren Querfedern können verschieden bemessen sein,
so daß ihre Schwingungszahlen nicht zusammenfallen, wodurch eine Dämpferwirkung
erzielt werden kann.
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Aus Abb. i ist ersichtlich, daß die Querfedern in einem Winkel von
2o° zur Senkrechten angeordnet sind, wenn sie unter vollständiger statischer Belastung
stehen. Wenn die Achse den Höchstpunkt ihrer Bewegung gegenüber dem Untergestell
erreicht, steigt der Punkt des Federträgers in der Achse n ac 'h de tra Punkt E,
und die zusammengedrückten Federn liegen dann in einem Winkel F-E-D von 35° zur
Senkrechten. Diese Vergrößerung des Winkels von i5° verlangsamt wesentlich den ersten
Teil der Rückbewegung der Federn und gibt dem Rad Zeit, über das Hindernis hinwegzugelangen,
bevor die Federn Zeit haben, das NToment des Wagenkörpers zu überwinden, und beginnen,
den Körper aufwärts zu bewegen. Das Rad fällt, nachdem es das Hindernis überfahren
hat, in seine urspriingliche Lage zurück, und die zusätzliche, in dem Federn aufgespeicherte
Kraft verschwindet ohne unangenehme Wirkung. Selbstverständlich sind nicht alle
Straßenhindernisse derart, daß das Rad sie in einem kleinen Bruchteil der Zeit überfahren
kann, doch trifft dies für die meisten Hindernisse zu. In allen Fällen bedingt jedoch
der Wechsel des Winkels eine größere Zeitdauer zum Heben der Last und hat stets
eine Dämpfwirkung auf das Zurückprallen der Feder zur Folge, wenn sie stark zusammengedrückt
worden ist. Gleichzeitig wird der erste Teil des Federhubes wenig beeinflußt, und
dieser ist wirksam, alle schnell sich wiederholenden Stöße aufzufangen. Zurückprallen
und Stampfen wird in hohem Maße durch die gleichen Elemente gesteuert, die das Überprallen
steuern, und wenn eine derartige Wirkung verhindert wird, werden offenbar alle verringert.
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Die Erfindung soll selbstverständlich nicht auf die besonderen Arten
der Längsfedern, der Rollenlagerungen und der Kugelgelenke und auch nicht auf die
besondere Vereinigung und Anordnung dieser Teile beschränkt werden, da andere Anordnungen
oder Vorrichtungen zur Erzielung des gleichen Zweckes benutzt werden können.