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Abfederung einer starren Achse, insbesondere der Hinterachse eines
Kraftfahrzeugs Die Erfindung bezieht sich auf eine Abfederung einer starren Achse,
insbesondere der Hinterachse eines Kraftfahrzeugs, welche durch eine Schubverstrebung
gegen den Rahmen derart abgestützt ist, daß sie sowohl um eine mittlere Längsachse
als auch um eine durch die Anlenkung der Schubverstrebung am Rahmen gegebene Querachse
relativ zum Rahmen gegen die Wirkung von Schraubenfedern ausschwingen kann. Die
Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die Schraubenfedern, insbesondere eine
Schraubenfeder für jedes Rad, von der durch die Radmitten gelegten Geraden aus gesehen,
ausschließlich auf der Seite der Anlenkung der Schubverstrebung am Rahmen und in
der Nähe der Räder angeordnet sind. Es sind Abfederungen von starren Achsen mit
Schubverstrebung bekannt, bei welcher zu beiden Seiten der durch die Radmitten,
gelegten Ebene j e eine Schraubenfeder angeordnet ist. Gegenüber derartigen bekannten
Achsabfederungen hat die Erfindung den Vorteil, daß sich bei gleicher Härte der
Hindernisfederung, d. h. der Federungshärte gegenüber gleichen Hubbewegungen der
Räder um eine durch die Anlenkung der Schubverstrebung am Rahmen verlaufende Querachse,
eine größere Härte der Kurvenabfederung, d. h. der Federungshärte gegenüber entgegengesetzt
gerichteten Hubbewegungen der Räder um eine mittlere Längsachse des Fahrzeuges,
oder umgekehrt, bei gleich harter Kurvenfederung eine weichere Hindernisfederung
ergibt.
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Gleichzeitig wird der Vorteil einer größeren Einfachheit sowie einer
günstigeren, räumlichen Anordnung erzielt, da der Raum jenseits der Achse von der
Schraubenfeder nicht in Anspruch genommen wird und infolgedessen für andere Zwecke
ausgenutzt werden kann.
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Es sind zwar des weiteren Achsbauarten mit starren Achsen bekannt,
bei welchen lediglich eine einzige Schraubenfeder 'oder Blattfeder für jede Radseite
vorgesehen ist. Die Schraubenfedern sind jedoch in diesen Fällen entweder in der
durch die Radmitten gelegten Querebene oder auf der der Anlenkung der
Schubverstrebung
am Rahmen entgegengesetzten Seite dieser Ouerebene angeordnet, so daß die mit der
Erfindung angestrebten Vorteile bei den bekannten Bauarten nicht vorhanden sind.
Des weiteren ergeben sich bei Verwendung von Blattfedern grundsätzlich andere Bauverhältnisse,
da die Befestigungsstellen der Blattfedern am Rahmen einerseits und an der Achse
andererseits, im Gegensatz zu Schraubenfedern, im Grundriß gesehen weit voneinander
liegen. Auch sonst ist infolge der grundsätzlichen anderen Abmessungen und Anordnungsbedingungen
der Schraubenfedern im Vergleich zu Blattfedern ein Austausch dieser beiden Federn
nicht ohne weiteres möglich.
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Auch fehlte es bisher bei den bekannten Anordnungen an der Erkenntnis,
daß durch Anordnung der Federn ausschließlich auf der Seite .der Anlenkung der Schubverstrebung
am Rahmen die Fahreigenschaften des Fahrzeuges wirksam verbessert werden können.
Hierzu trägt gleichzeitig auch die Verwendung von Schraubenfedern bei, da diese
im Gegensatz zu Blattfedern, insbesondere wenn sie als ungeführte Schraubenfedern
ausgebildet sind, der Hubbewegung der Räder keinen für die Abfederung schädlichen
Reibungswiderstand entgegensetzen.
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In Abb. i sei die Hinterachse eines Kraftfahrzeugs im Grundriß, in
Abb. a in Seitenansicht schematisch dargestellt.
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Die Räder R sind auf einer Hinterachse H angeordnet, welche durch
mit ihr z: B. zu einem Dreieck verbundene Schubstreben S nach vorn gegen den Rahmen
abgestützt ist. Die Schubverstrebung ist durch ein Kugelgelenk O am Rahmen angelenkt.
Ferner kann eine Abstützung der Achse gegen seitliche Verschiebung gegenüber dem
Rahmen vorgesehen sein, indem z. B. die Achse durch ein am Rahmen senkrecht geführtes
Gelenk G, durch elastische Rollen, welche auf einer in der Längsmittelebene des
Fahrzeugs angeordneten senkrechten Führungsbahn abrollen, durch ein Lenkerpaar oder
ähnliche Mittel derart geführt wird, daß die Achse gleichzeitig eine Auf- und Abbewegung
um die .Achse A-A sowie eine Schwingbewegung uni eine mittlere Längsachse B-B ausführen
kann. Die Abfederung erfolgt durch Schraubenfedern F, welche vergleichsweise an
den Stellen F1 oder F2 oder F3 angeordnet seien, wobei die Feder F1 in bisher bekannter
Weise angeordnet ist.
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Gegenüber Schwingbewegungen der Achse bei gleichgerichteten, gleich
großen Hubbewegungen der Räder um die Achse A-A wird von den Federn F bzw. den Federkräften
P ein Rückstellmoment 111_,t - P # a ausgeübt, welches in allen
Fällen für gleiche Durchfederungshübe der Räder als gleich große angenommen werde.
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Es ist also 11.a@Pl.al=P:,.a2=Pa.a3. Da
und (bei einem Hub x des Rades) so ergibt sich für die Feder
F, eine Federhärte f1 - A , für die Federn F2 und F.- eine Federhärte
Die Federhärten verhalten sich also bei gleichem Rückstellmoment mit Bezug auf die
Ouerachse.4-.I umgekehrt proportional wie die Quadrate der Abstände der Federn von
dieser O_uerachse.
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Für die Rückstellmomente um die Längsachse B-B, die z. B. bei Kurvenneigungen
des Wagenkastens in Betracht kommen, ergeben sich folgende Werte: i. für die Feder
F1 ein Rückstellmoinent IILi -Pi.bl, . für die Feder F., ein Rückstellmoinent MB2-P.,#b2,
oder da
Ilh.=-Pl.bi-111Bi, d. h. alle auf der Geraden O bis F1 angeordneten Federn üben
bei gleichem Rückstellmoment um die Achse A-_ f auch ein gleiches Rückstellmoment
um die Achse B-B aus: die Feder F1 kann also stets durch gleichwirkende Federn ersetzt
werden, die auf dieser Geraden (im Falle der Zeichnung also längs der Schubstreben
S) angeordnet sind.
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3. Durch die Feder F3 wird ferner folgendes Rückstellmoment um die
Achse B-B ausgeübt: 111p2-P3'.b3bi. Da in diesem Falle die Durchfederungshübe der
Federn F3 und F1 gleich groß sind, ist
entsprechend
Bei Anordnung der Federn auf einer Parallelen
zur Längsachse B-B
sind demnach unter den obigen Voraussetzungen die Rückstellmomente der Federn mit
Bezug auf diese Längsachse proportional den Federhärten und damit umgekehrt proportional
den Quadraten der Abstände der Federn von der Querachse A-A.
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Ist beispielsweise so ist bei gleicher Hindernisfederung
der beiden Federn F1 und F3 (Rückstellmoment um die Achse A-A) die Kurvensteifigkeit
der Feder F3 um
also fast um das Doppelte größer als die Kurvensteifigkeit der Feder F, Allgemein
ergibt sich daraus, daß alle in der Abb. r links oberhalb der Geraden O bis F1 angeordneten
Federn, ein gleiches Rückstellmoment um die Achse A-A vorausgesetzt, eine um so
höhere Kurvensteifigke.it bewirken, je weiter sie von der Geraden O bis F1 herausgerückt
werden, wobei die Stellen gleicher Kurvenfestigkeit, d. h. gleichen Rückstellmomentes,
um die Achse B-B jeweils auf Geraden liegen, von denen z. B. einige mit g bezeichnet
sind und welche durch den Gelenkpunkt O verlaufen. -Sinngemäß wird durch Anordnung
der Federn (in der Abb. i) rechts unterhalb der Geraden O bis F1 die durch die Federn
bewirkte Kurvenfestigkeit immer geringer, bis sie bei Anordnung der Federn auf der
Geraden B-B selbst den Wert Null erhält.
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Umgekehrt kann man statt einer Erhöhung der Kurvenfestigkeit bei gleicher
Hindernisfederung durch die gleiche Anordnung der Schraubenfedern jeweils auch eine
weichere Hindernis ederung bei gleicher Kurvenfestigkeit erhalten, indem letztere
der Bestimmung der Federhärte zugrunde gelegt wird.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Schraubenfedern derart, daß
sie zwischen der die Radmitten verbindenden Geraden D-D und dem Anlenkpunkt O der
Verstrebung bzw. der durch den Punkt O gehenden Querachse A-A liegen, kann somit
in besonders wirksamer Weise Kurvenfestigkeit und Hindernisfederung den jeweils
gewünschten Verhältnissen angepaßt werden, wobei in der Regel eine erhöhte Kurvenfestigkeit
erwünscht sein wird.
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Bei kombinierter Federungsbewegung, bei welcher also sowohl eine Schwingbewegung
um die Achse A-A als auch um die Achse B-B auftritt, wie z. B. bei Anheben nur eines
einzigen Rades, ergibt sich eine Federung, welche die Eigenschaften sowohl der einen
als auch der anderen Federungsart besitzt. Je nach dem Vorherrschen der einen oder
anderen Bewegungsart wird demgemäß ein Rückstellmoment ausgeübt werden, das demjenigen
um die eine öder andere Achse mehr oder weniger nahekommt.
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In der praktischen Ausführung können für die Abstützung der Schraubenfedern,
sofern sie sich nicht direkt gegen die Achse oder deren Schubstreben abstützen,
seitlich an den Schubstreben, der Achse, dem Bremsträger o. dgl. angeordneten Federwiderlager
vorgesehen sein. Mit dem oberen Ende stützt sich die Feder zweckmäßig unmittelbar
gegen den z. B. an der Stelle der Feder nach aufwärts gekröpften Rahmenlängsträger
ab. Die Schraubenfeder ist zweckmäßig ungeführt. Auch kann statt der in der Zeichnung
schematisch dargestellten Dreieckabstützung der Achse gegebenenfalls eine andere
ähnlich wirkende Abstützung treten.