DE649020C - Abfederung, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Zur Abfederung von Fahrzeugen, vornehmlich. Kraftfahrzeugen, werden bisher drei verschiedene Arten von Federn, verwendet, nämlich geschichtete Blattfedern, Schraubenfedern und in neuester Zeit gerade, dünne Stäbe, die auf Verdrehung- beansprucht werden.

Die beiden letzten Federarten besitzen keine Eigenreibung, durch welche die durch einen Stoß angeregten Schwingungen des Wagenkastens zum Abklingen gebracht werden. Bei geschichteten Blattfedern tritt bei Bewegung senkrecht zu den Federlagen eine.kleine Verschiebung der einzelnen Federlagen in ihner Längsrichtung ein; dabei wird aber nur eine kleine Reibungsarbeit !erzeugt, welche die Schwingungseniergie des Wagenkastens erst . nach einer größeren Anzahl von Schwingungen aufzehrt.

Da nun die innere Reibung der sog. drei Federungsarten nicht zur wirksamen Verminderung der Schwingbewegungen ausreicht, werden fast ausnahmslos besondere Schwingungsdämpfer, allgemein Stoßdämpfer genannt, angewendet, in denen durch mechanische Reibung oder durch Zusammenpressien von Flüssigkeiten nach jeder vollzogenen Schwingung ein bestimmter Energiebetrag aufgezehrt wird. Aber abgesehen vom Hinzukommen eines neuen Bauteiles besitzen diese Schwingungsdämpfer den Nachteil, daß ihre stoßdämpfende Wirkung je nach der Zeitdauer, in der ein Stoß erfolgt, eine verschiedene ist, derart, daß ein rasch erfolgender Stoß beispielsweise wenig verringert wird.

Ferner haben die gemannten Federungsarten die Eigenschaft, daß die Schwingungsdauer des aus dem Wagenkasten und den Federn gebildeten Schwingungssystems bei jeder beliebigen Zusammendrückung der Federn stets die gleiche ist, so daß im Gleichtakt zu diesen Schwingungen auftretende Stöße große Schwingungsausschläge herbeiführen, die ermüdend auf den Fahrzeuginsassen wirken.

Dieser Mangel an schwingungsverhindernden Eigenschaften wird erfindungsgemäß beseitigt. Die Abfederung, die insbesondere für Kraftfahrzeuge zur Anwendung kommen soll, zeigt dabei in bekannter Weise die Ausbildung, daß die Federung zwischen den Naben der die Räder oder Radachsen tragenden Schwinghebel und ihnen Drehzapfen angeordnet ist.

Das Neue kennzeichnet sich durch Wälzkörper, die unter Zwischenschaltung von Wellungen aufweisenden Federringen in sich gegenüberliegenden Ausnehmungen der Nabe und des Drehzapfens abrollen. Dabei kann die Ausbildung so ,getroffen werden, daß die Wälzkörper in sich gegenüberliegenden Ausnehmungen der federnden Nabe und des Drehzapfens abrollen. Eine besonders zweckmäßige Ausbildung der Erfindung wird noch

darin gesehen, daß die zur Anwendung kommenden Wälzkörper in sich federnd sind und in gegenüberliegenden Ausnehmungen der Nabe und des Drehzapfens abrollen. J5je' Wälzkörper selbst können hierbei erfindungsgemäß aus schraubenförmig gewundenen... ineinandergeschobenen Ringen aus dünnem Federbandstahl bestehen, wobei mehrere solcher Ringe ohne Spiel ineinandergesteckt werden. Selbstverständlich können auch zwei oder mehrere nebeneinander angeordnete Federgruppen Verwendung finden.

In der Zeichnung sind drei Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. In den Abb. ι und 2 ist bei baulich unterschiedlicher Ausbildung" die Federung in Wellenringen verlegt, während bei

Abb. 3 die Wälzkörper in sich federnd sind.

Mit ι ist ein Fahrzeugrad bezeichnet, das in einem Wälzlager ruhend auf dem Zapfen 2 eines Schwinghebels 3 drehbar ist. Dieser Schwinghebel 3 ist mit einer Nabe 4 versehen, die innenseitig in Kreislinie verlaufende Ausfräsungen 5 aufweist; der konzentrisch von der Nabe 4 umschlossene undrehbare Zapfen 6 ist ebenfalls mit Ausfräsungen 7 versehen. Zwischen den Teilen 6 und 4 ist ein mehrschichtiger gewellter Federring 8 eingelegt, dessen Wellungen den Ausfräsungen 5 und 7 zugeordnet sind und ebenso wie jene Abrollbahnen für die zylindrischen Wälzkörper 9 bilden. Der Raddruck des Rades 1 wird durch den Achszapfen 2 auf den Schwinghebel 3 übertragen. Am anderen Ende dieses Hebels befindet sich die Nabe 4, die das Drehmoment über die Wälzkörper 9 in die Federung leitet.

Bei Abb. 2 ist der Federring 8' selbst als Nabe des Hebels 7 gedacht.

In Abb. 3 ist eine Ausführungsform veranschaulicht, bei der die zwischen der Nabe 4 und dem fest am Wagenrahmen befindlichen Zapfen 6 angeordneten Wälzkörper 9' in sich federnd sind; die Wälzkörper 9' bestehen aus mehreren ineinandergeschobenen Federringen, die aus schraubenförmig gewundenen Federstreifen gebildet sind.

Wird durch den Raddruck ein Drehmoment in die Nabe 4 oder 8' eingeleitet, beispielsweise rechts drehend, wie in Abb. 1 gezeigt, so tritt bei einer Verdrehung der Nabe relativ zum festen Zapfen 6 eine tangential Verschiebung der Ausfräsungen 5, 7 gegeneinander ein, wobei der größte Abstand der beiden Ausfräsungen erst langsam, dann schneller verringert wird. * Während dieser Verschiebung rollen die Wälzkörper 9 und 9' ohne zu gleiten auf den kreisförmigen Ausfräsungen 5 und 7 ab, wobei sich die Durchmesser der Wälzkörper 9' unter Auftreten von Druckkräften verkleinern, während bei den Abb. 1 und 2 die gleichen Wirkungen durch Federringe 8 bzw. 8' erzielt werden. '■)"]: Die beschriebene Einrichtung besitzt alle *.Eigenschaften, welche von einer vollkomme-,rien und schwingungsfreien Federung verlangt werden müssen. Diese Eigenschaften sind: I. Aufnahme einer großen Stoßenergie, 2 Vermeidung von Eigenschwingungen,

3. Dämpfung von erzwungenen Schwingungen.

Wie diese von den gebräuchlichen Federungen nur teilweise erfüllten Hauptbedingungen von der Federung gemäß der Erfindung gleichzeitig und in jedem gewünschten Grade erfüllt werden, wird nachstehend erläutert. Zu i. Die Aufnahme einer großen Stoßenergie durch die Federungsgruppe, d. h. eine möglichst weiche Federung, wird durch Verdrehung der Nabe 4 bzw. 8' um einen möglichst großen Winkel ermöglicht. Bei kreis- ' förmig um einen Zapfen angeordneten federnden Gliedern wäre der Verdrehungswinkel nur klein, wenn die federnden Glieder in der bei Wellenkupplungen üblichen Weise tangential beansprucht würden; es ergäbe sich dabei eine Umfangsverschiebung zwischen der Nabe und dem Außenring gleich der Federung der federnden Glieder. Bei vorzugsweise go radialer Beanspruchung der als Wälzkörper ausgebildeten federnden Glieder, die in flachen Ausfräsungen abrollen, ist die Umfangsverschiebung ein Mehrfaches der Federung der federnden Glieder. Die Umfangsverschiebung kann durch Ausführung großer Radien der Ausfräsungen gesteigert werden. Zu 2. Nach den bekannten Grundsätzen der Mechanik tritt in einem aus Massen und elastischen ■ Gliedern gebildeten¹ Schwingungssystem eine ausgesprochene Eigenschwingung dann auf, wenn sich die Federkraft proportional zu dem Weg der schwingenden Masse ändert. Dieser Zustand träte bei der Erfindung dann ein, wenn sich das Drehmoment am Zapfen proportional mit dem Verdrehungswinkel ändern würde. Infolge der kreisförmigen Ausfräsungen ändert sich das Drehmoment und damit die Schwingungszahl bei jeder Änderung des Drehmomentes. Es no kann daher bei periodisch auftretenden Stoßen nicht zu einer Vergrößerung der Schwingungen des Wagenkastens kommen, es nehmen die durch einen Stoß verursachten Schwingungsausschläge schnell ab.

Zu 3. Ein weiteres wirksames Mittel zur Verhinderung von großen Schwingungsausschlägen ist die Erzeugung einer erheblichen Reibungsarbeit in den Schraubenfederringien, durch die die Schwingungsenergie bereits iao beim Entspannen der Schraubenfederringe aufgezehrt wird, eine Eigenschaft, die in sehr

geringem Maße nur bei geschichteten Blattfedern vorhanden, ist. Um eine größere Reibungsarbeit in den federnden Gliedern zu erzeugen, bestehen dieselben aus mehreren ineinandergesteckten Federringen, welche sich' satt ineinandjerschmiegen. An jeder der Berührungsflächen entstehen Reibungskräfte,' die proportional mit der Federkraft wachsen. Beim Zusammendrücken auf einen kleineren

ίο Durchmesser tritt eine Vierschiebung zwischen den einzelnen Federlagen ein, die nach den beiden Enden der Schraubenfedern zu wächst. Durch Erhöhung der Windungszahl kann daher der Vers chiebungs weg beliebig vergrößert werden. Durch die stark dämpfende Wirkung der Schraubenfederringe gemäß der Erfindung wird die Schwingungsenergie jeder einzelnen. Schwingung so stark verringert, daß der Zustand der Schwingungslosigkeit sehr rasch eintritt.

Ein besonderer Vorzug der Federung gemäß der Erfindung besteht darin, daß eine Änderung der wesentlichen. Eigenschaften sehr einfach vollzogen werden kann. Durch Änderung der Rollenlänge kann eine Änderung des Raddruckes berücksichtigt werden; die von der Federung aufnehmbare Stoßenergie kann durch einfaches Ändern des Radius der Ausfräsungen geregelt werden, während die Reibungsarbeit in den Schraubenfederringen durch teilweise Änderung des Windungssinnes oder der Windungszahl den Verhältnissen angepaßt werden kann. Eine wertvolle Eigenschaft der Federung ist, daß sich der Ersatz von Federn schnell und leicht ausführen läßt.

Dazu kommen noch folgende mechanische Vorteile: Die federnden Glieder sind gegen Staub und durch vollkommenes Einhüllen in Fett gegen Abnutzung geschützt. Der Rahmen kann unmittelbar zur Aufnahme der Federung ausgebildet werden, ferner ist eine wesentliche Verkürzung des Rahmens möglich. Es lassen sich die radialen Abmessungen der Kupplungseliemente durch Anwendung mehrerer nebeneinanderliegender Federungssysteme verringern.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   • i. Abfederung, insbesondere für Kraft- so fahrzeuge, bei der die Federung zwischen den Naben der die Räder oder Radachsen tragenden Schwinghebel und ihnen Drehzapfen angeordnet ist, gekennzeichnet durch zylindrische Wälzkörper (9), die unter Zwischenschaltung von Wellungen aufweisenden Federringen (8) in sich gegenüberliegenden Ausnehmungen (5, 7) der Nabe (4) und des Drehzapfens (6) abrollen (Abb. 1). '
2. 2. Abfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (9) in sich gegenüberliegenden Ausnehmungen der federnden Nabe (8') und des Drehzapfens (6) abrollen (Abb. 2}.
3. 3. Abfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (9') in sich federnd sind und in gegenüberliegenden Ausnehmungen der Nabe (4) und des Drehzäpfens (6) abrollen (Abb. 3).
4. 4. Abfederung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Wälzkörper (9') aus schraubenförmig gewundenen, ineinandergeschobenen Ringen aus dünnem Federbandstahl bestehen lind mehrere Ringe ohne Spiel ineinandersteckend angeordnet sein können.

   .5. Abfederung nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch zwei oder mehrere nebeneinander angeordnete Federgruppen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen