DE675503C - Radabfederung, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung stellt eine neuartige Abfederung unabhängiger Räder, insbesondere für Kraftfahrzeuge, Lastanhänger u. a. m., dar. .Sie bezieht sich auf eine Schwinghebelachs· federung als unabhängige Rad-, Achs- oder Federungseinheit sowohl für Lauf- wie Lenk- und Treibachsen, deren besondere Kennzeichen die Anordnung und Wirkungsweise des aus einer Anzahl gewundener Spiral- oder Biegungsfedern bestehenden Federaggregats innerhalb eines hohlen, z. B. rohrförmigen Drehzapfens mit Schwinghebel und das zugehörige, den Drehzapfen und die Federkräfte aufnehmende, öldicht verschlossene Achsrohr sind.

Im Fahrzeugbau sind Abfederungen ähnlicher Art verwendet worden, z. B. konzentrisch in Hohlkörpern oder frei angeordnete Drehfedern als Torsionsfedern, Biegungs-, Verbund-, Kombinations- oder Synchronfedern, aus Metallen oder elastischen Körpern bestehend. Zur besseren Anpassungsfähigkeit all dieser Federungen an die stets wechselnden Belastungen, z. B. durch Ladegut und Bodenunebenheiten, sind Vorrichtungen zum Ein- und Nachstellen der Federn sowie zum Zwecke der Schwingungsdämpfung bekanntgeworden. Nahezu ausnahmslos haben diese Abfederungen den Nachteil, daß jede Belasiungsänderung eine verhältnisgleiche Veränderung des Federausschlagcs zur Folge hat, wodurch eine gute Bodenhaftung dor Räder in Frage gestellt ist (vgl. gerade — lineare — •oder harmonische Federkennlinie). Eine solche kann aber nur durch eine Federung herbeigeführt werden, bei der die Räder beim Ausschlag nach unten, ζ. B. Schlagloch, bclastungsabfallend unterstützt, hingegen nach •oben/ z. B. Stein, belastungsstcigernd gehemmt werden, mit anderen Worten, eine Abfederung bei weicher Anfangsfederung mit langem Federweg und mit stoßaufzehrender Wirkung bei höher werdender Belastung (vgl. gekrümmte — parabelförmige — oder pseudoharmonische Federkennlinie). Die Federcharakteristik dieser Idealfederung (vgl. Fig. 7 1 besagt: Großer Federweg von Null mit ansteigender Belastung und kleiner werdender Federweg mit größer werdender Belastung, zugleich mit stoßaufzehrender Wirkung.

Beim Erfindungsgegenstand besteht das Federaggregat beispielsweise aus einer Anzahl nebeneinander angeordneter gewundener Biegungsfedern (Schraubenfedern) oder -gruppen mit beispielsweise nach außen abgebogenen Enden. Jede einzelne dieser Federn oder Federgruppen ist für eine bestimmte, der jeweiligen Achsbelastung entsprechenden Durchfederung berechnet, was beweist, daß ihre Windungszahlen ebenso wie die einzelnen Winkelausschläge verschieden sein müssen, mithin die Belastungen der Einzelfedern oder Federgruppen sich zur- errechneten Gcsamtbcl astung addieren, was wie-

' derum bedeutet, daß genannte Federn nacheinander in der Reihenfolge der errechneten Belastungen betätigt werden müssen. Da bis zur maximalen Durchfederung die errechnete Gesamtbelastung des Federaggregats voll aus*" genutzt wird, bildet dasselbe ein untrennbar^ Ganzes, eine sog. Federungseinheit, was ein' wesentliches Unterscheidungsmerkmal gegenüber bisher bekannten, scheinbar .ähnlichen ίο Federungen ist. Ebenfalls ist kennzeichnend, daß das Federaggregat in den rohrförmigen Drehzapfen eingeschoben ist, wobei die einen im Äusführungsbeispiel mit einer Leiste verbundenen abgebogenen Federenden sich gegen eine Anschlagleiste des Achsrohres stützen und die anderen abgebogenen Federenden nacheinander in den entsprechenden Qucrschlitzen, deren Länge auf die errechneten Winkelausschläge der einzelnen Federn abgestimmt sind, zur Anlage kommen. Besondere Federvorspann-, Einstell- oder Nachstell vorrichtungen, wie solche oft als nützlich angesehen worden sind, können hierbei vermieden werden.

Die absoluten Vorteile dieser Erfindung treten in einem in der Zeichnung dargestellten Beispiel, bei dem. von vier vorgesehenen Federgruppen die Gruppen! bis III als Leer- oder Vorspannstufe, die belastüngsmäßig etwa dem Eigengewicht des Fahrzeuges je Rad plus Zuschlag für Stöße usw. entspricht, und die Gruppe IV als Belastungsstufe für Nutzlast je Rad bezeichnet werden, klar in Erscheinung. Durch die Leerstufe ist der Federsatz durch die selbsttätige Nacheinandereinschaltung der einzelnen Federn vorgespannt. Die Vorspannkraft verteilt sich also über alle Federn der Gruppen I bis III im Verhältnis ihrer durch. Rechnung festgelegten Belastungen und Drehwinkel. Mit Beginn der Belastungsstufe, die natürlich auch aus mehreren Federgruppen bestehen kann, arbeiten alle im Beispiel angeführten Federgruppen gleichzeitig. Um ein Überklettern der Räder, z.B. bei Rückwärtsfahrt, zu verhindern, können geeignete Rückschlagsicherungen vorgesehen werden.

Nach dem Erfindungsgegenstand kannjede andere Federgruppeneinteilung gewählt und jede nur denkbare pseudoharmonische Federkennlinie erreicht werden. Hierbei ist es gleichgültig, ob z. B. aus baulichen Gründen eine oder mehrere Federungseinheiten, die etwa parallel arbeiten und mittels Gelenken zu z.B.. Gelenkdreiecken oder -Vierecken verbunden sein können, gewählt werden.

Eine nach vorbeschriebenen Grundsätzen ausgeführte Abfederung weist den Vorteil einer überaus leichten und einfachen Bauweise auf. Durch das z. B. einfachst am Fahrzeugrahmen fest oder gelenkig angeordnete Achsrohr ist der vollständige Federsatz vor Witterungseinflüssen, mechanischen oder etwa ,,gewalttätigen Beschädigungen weitgehendst -geschützt. Wartungskosten entfallen nahezu 6; ;"■ vollständig, da eine einmalige Schmiermittelfüllung des öldicht verschlossenen Achsrohres ^:'äuf weite Sicht genügt. Bei etwaigem Federbruch ist die Betriebssicherheit des Fahrzeuges durch die selbsttätige Einschaltung 7c der nächsten Feder oder Federgruppe in keiner Weise gefährdet; überdies ist das Auswechseln einer Feder einfachst möglich. Durch Lösen der das Achsrohr abschließenden Kappe und Herausnehmen des Federsatzes aus dem rohrförmigen Drehzapfen kann jede Feder mit wenigen Handgriffen ausgetauscht werden. Durch Fortfall der bei Blattfedern üblichen Konstruktionsteile sowie Schwingungsdämpfer und vor allen Dingen mehir als 5 ο o/o ige Gewichtsverminderung des Federsatzes gegenüber einer Blattfeder für die gleiche Belastung wird eine nicht unwesentliche Gewichts- und Kosteneinsparung erzielt. ' ■

Die Nachteile der Federungen üblicher Bauart, bei der die Stöße der Fahrbahn proportional auf den Aufbau übertragen werden und somit diesen übermäßig beanspruchen und frühzeitig zerstören, werden durch die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes beseitigt. Hiernach werden die Stöße auf die Achse und somit auf das Fahrzeug (vgl. Fig. 7) aufgezehrt, wodurch die Lenkung, insbesondere bei schweren Lastzügen u. a. m., günstigst beeinflußt wird. Das Auftreten von Nickschwingungen, ebenfalls die stets unangenehm empfundenen Schlingerbewegungen bei leeren wie beladenen Fahrzeugen werden praktisch beseitigt, so daß eine ruhige Fahr- und Straßenlage gewährleistet ist.

Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel für eine durchgehende unabhängige Laufachse dargestellt. Er ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt, sondern die Abfederungen können beliebig angeordnet und auch für Treibachsen, Lenkachsen, Lauf achsen für Gleisketten u.a.m. verwendet werden. Die Lenkachse kann z.B. in bekannter Weise mittels Radführungs- im lenker oder auch mit Drehbeweglichkeit des Federungssystems ausgeführt werden. Bei Treibachsen wird etwa das Differential in üblicher Bauart, z. B. Schneckentrieb, mit den Treibrädern mittels Kardangelenken oder ahnlieh schwingbeweglich verbunden.

Zur besseren Kenntlichmachung der Wirkungsweise des Systems sind die Zeichnungen mit Pfeilen versehen. Es zeigt

Fig. ι einen Längsschnitt bis über Mitte Fahr* zeug der Schwinghebelachsfederung (durchgehende Laufachse),

Fig. 2 den herausgenommenen rohrförmigen Drehzapfen mit Schwinghebel und Achsschenkel,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Schwinghebelachsfederung, die Festpunktanlage der freien Federenden im Achsrohr und den Schwinghebel in völlig unbelastetem Zustand zeigend,

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Schwinghebelachsfederung mit dem herausziehbaren Einsatzstück für . den rohrförmigen Drehzapfen,

Fig. S einen Querschnitt durch die Schwinghebelachsfederung mit dargestellter Federbewegung und in einer Belastungsstufe eingezeichneten Schwinghebel,

Fig. 6 eine Ansicht der Schwinghebelachsfederung gegen die Radnabe und Verschlußkappe. Die Stellung des Schwinghebels ist unten im unbelasteten, in der mittleren Stellung im halbbelasteten Zustand und in der oberen Stellung im Endzustand eingezeichnet; Fig. 7 zeigt eine Federkennlinie nach dem pseudoharmonischen Schwingungssystem.

Die Radnabe 1 ist auf dem Achsschenkel 2 in bekannter Weise drehbar gelagert und befestigt. Der Achsschenkel 2 ist in dem Schwinghebel oder Lenker 3 drehtest gelagert, ebenso ist der mit Längsschlitzen 20 und Querschlitzen 21, 22 versehene rohrförmige Drehzapfen 4 mit dem Schwinghebel 3 fest oder lösbar verbunden. Der rohrförmige Drehzapfen 4 ist an der Lenkerseite mittels aufgezogenem. Lagerring S in einem innerhalb des Achsrohres 6 angeordneten Lager 7 und am. anderen, dem geschlitzten Ende, innerhalb mittels eingesetztem, durch geeignete Befestigungsteile ι ο lösbar befestigten Lager 8, 9 auf einen Zapfen eines einstöckigen oder quer geteilten, im mittleren Teil des Achsrohres 6 angeordneten Einsatzstückes 11 gelagert. Die Lagerteile 7 und 9 können aus Kunstharz oder einem ähnlichen Werkstoff bestehen. Das Einsatzstück 11 ist mit einer Nut 12 versehen und durch die Anschlagleiste 13 des Achsrohreso gegen Verdrehung gesichert. Der rohrfötrmige Drehzapfen 4 ist mit einer Verschlußkappe 14 versehen, die das System öldicht abschließt. Gegen Längsverschieben im Achsrohr 6 ist der rohrförmige Drehzapfen 4 durch eine mit Muttern 16 versehene Stange 15, die durch eine Mittelbohrung des Einsatzstückes 11 und Verschlußkappe 14 durchgeführt wird, gesichert. Im Innern des rohrförmigen Drehzapfens 4 sind die aus Einzelfedern bestehenden Federgruppen I bis -IV mit abnehmender Windungszahl angeordnet, die mittels einer Leiste 17 zu einer auswechselbaren Federeinheit verbunden sind. Die Leiste 17 verbindet die längeren, aus dem rohrförmigen Drehzapfen hcräusragenden Federenden 18 untereinander. Die langen Federenden 18 liegen mit den kurzen Federenden 19 in einer Flucht, so daß die Federeinheit einfachst in die Längsnut 20 eingeschoben werden kann. Die eingeschobene Federeinheit liegt mit ihrer Leiste 17 an der Anschlaglcistc 13 des Achs-•rohres 6 an. Die Doppelquerschlitze 21 dienen bei der Schwenkung des rohrförmigen Drehzapfens 4 zur Führung von je zwei Federenden 18 und zur Begrenzung des Federwieges in der höchsten Schwinghebelstellung. Die kürzeren Querschlitze 22 dienen zur Führung der kürzeren Federenden 19 bis zum Anschlag jeder Federgruppe. Der Flansch 23 stellt eine der verschiedensten möglichen Befestigungsarten der Schwinghebelachsfederung dar.

Schwingt die Nabe mit Rad nach oben durch, so wird der rohrförmige Drehzapfen 4 in seinen Lagerungen 5, 7 und 8, 9 gedreht und betätigt nacheinander die kurzen Federenden 19 der einzelnen Federgruppen, die dadurch ihre Federkraft auf die Anschlagleiste und somit auf das Achsrohr übertragen.

Claims (4)

85 Patentansprüche:

1. Radabfederung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der die Räder durch Schwinghebel getragen werden, deren rohrförmige Drehzapfen mit der Federung in einem, durchgehenden oder quer geteilten Achsrohr gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die aus nebeneinander angeordneten Spiral- oder Schraubenfedergruppen (I bis IV) mit abnehmender Windungszahl gebildete Federung innerhalb des rohrförmigen Drehzapfens (4) angeordnet ist und die einen radial nach außen abgebogenen Enden (18) der Federn durch eine Leiste (17) verbunden sind, die sich gegen eine Anschlagleiste (13) des Achsrohres (6) stützt, und die anderen ebenfalls radial nach außen abgebogenen Enden

(19) der Federn nacheinander gegen den mit entsprechenden Querschlitzen (22) versehenen rohrförmigen Drehzapfen (4) zur Anlage kommen.

2. Abfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Drehzapfen (4) mit einem Längsschlitz

(20) in Verbindung mit Querschlitzen (21, 22) versehen ist, wobei der Längsschlitz (20) zum Einführen der Federenden (18, 19) und die einen Querschlitze (21) zur Führung der Federenden und zur Begrenzung des Schwinghebelausschlages dienen, während die anderen Querschlitze (22) die Nutzlastübertragung bewirken.

3. Abfederung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Drehzapfen (4) am äußeren Ende mittels eines aufgesetzten Ringes (5) in

einem Innenlager (7) desAchsrohres (6) und am inneren geschlitzten Ende mittels eines eingesetzten, lösbar befestigten Lagers (8, 9) auf einen Zapfen eines einstöckigen oder quer geteilten, im mittleren Teil des Achsrohres (6) angeordneten Einsatzstückes (11) gelagert ist, das zur Sicherung gegen Drehung in einer Nut (12) die Anschlagleiste (13) des Achsrohres aufnimmt.

4. Abfederung nach Anspruch 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen Drehzapfen (4) gegen Längsverschieben im Achsrohr (6) durch eine mit Endmuttern (16) versehene Stange (15) gesichert sind, die durch eine Mittelbohrung des Einsatzstückes (11) und durch Verschlußkappen (14) an den äußeren Enden der Drehzapfen (4! hindurchgeführt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen