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Als Fahrzeugabfederung dienernde Achsanordnung Die Erfindung bezieht
sich auf eine als Fahrzeugabfederung dienende Achsanordnung, bestehend aus zwei
im wesentlichen über die, Wagenbreite sich erstreckenden, hintereinanderliegenden
starren Schwingarmee, die je für sich am radtragenden Ende mit einer Abstützfeder
und am anderen. Ende mit einer Ausgleichabstützung an den Fahrzeugkörper angeschlossen
sind.
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Jeder Schwingarm führt unabhängig von, dem anderen Aufundabbewegungen
in bezug auf die Fahrbahn und axiale Hinundherb,ewegungen erster und zweiter Ordnung
quer zur Fahrtrichtung aus. Die Aufundabbewegungen des Schwingarmes. um die Ausgleichabstützung
als Drehpunkt folgen aus dem Durchdrücken und Entspannen der Abstützfeder. Die Axialbewegungen
erster Ordnung ergeben sich aus dem üblichen. Spiel des Zusammendrückens bzw. Entspannens
der am radtragenden Schwingarmende angeordneten Feder während des Geradeausfahrens
auf ebener Straße. Die Axialbewegungen zweiter Ordnung stallen sich beim Fahren
in Kurven oder unebenem Gelände ein, wenn erhebliche Seitendrücke auf den Schwingarm
über das betreffende Rad und die Abs.tützfeder übertragen werden.
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Bei bekannten Fahrzeugabfederungen dieser Art bestehen die Ausgleichabstützungen
aus
Gelenken, die in jeder Beziehung nachteilig sind. So bilden
Gelenkbolzen und Gelenkösen stark beanspruchte Reibungs- und Abnutzungsstellen,
die erheblicher Wartung bedürfen, wenn Schäden vermieden werden sollen. Die Ausgleichgelenke
leisten auch keinen Widerstand, wenn beim Fahren in Kurven oder unebenem Gelände
auf die Räder seitliche Drücke und in den Schwingarmen axiale Kräfte zweiter Ordnung
wirken, weiche von den radtragenden Federn allein aufgenommen werden müssen, die
somit sehr unerwünschter seitlicher Beanspruchung bzw. Abnutzung unterworfen sind.
Da die Gelenke in sich nicht federn, kehren sie auch bei jeweiliger Entlastung der
radtragenden Federn nicht selbsttätig in ihre Ruhestellung zurück; sie müssen vielmehr
in diese durch eine Kraftäußerung der radtragenden Federn zurückgeholt werden.
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Die Erfindung bezweckt, die angegebenen und sonstigen Nachteile auszuschalten.
Sie erreicht das dadurch, daß jede Ausgleichabstützung aus einer mit ihrem zugehörigen
starren Schwingarm verbundenen und ihn auf Rückführung in seine Ruhestellung quer
zur Fahrzeuglängsachse belastenden Feder besteht, die dem bewegten Schwingarm in
Richtung vom zugehörigen Rad weg einen größeren Widerstand entgegensetzt als umgekehrt.
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Die Ausgleichfeder erfüllt eine dreifache Aufgabe.
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Die erste besteht darin, daß sie bei den Durchfederungen der radtraagenden
Feder den Drehbewegungen folgt, die der Schwingarm an der Stelle seiner Verbindung
mit der Ausgleichfeder ausführt.
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Die zweite besteht darin, der axialen Schwingarmbewegung erster Ordnung
zu folgen, die während des Zusammendrückens und Entspannens der radtragenden Feder
entsteht. Beim Zusammendrücken übt die radtragende Feder auf den Schwingarm einen
Zug aus, der nicht groß ist und der Kraft entspricht, mit der die Ausgleichfeder
aus ihrer Ruhelage bewegt wird, in die sie bei der Entlastung selbsttätig infolge
ihres eigenen Federungsvermögens bzw. der Unterstützung durch die sich entspannende
radtragende Feder zurückkehrt.
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Die dritte Aufgabe erfüllt die Abstützfeder beim Fahren in Kurven
oder unebenem Gelände, wo sie der axialen Schwingarmbewegung zweiter Ordnung einen
großen Widerstand entgegensetzt bzw. den axial verschobenen Schwingarm selbsttätig
zurückführt.
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Die Bewegungen der Ausgleichfeder sind federnd und verursachen somit
weder Reibung noch Abnutzung. Die günstige Wirkung der Ausgleichfeder ermöglicht
ferner, die radtragenden Federn nach Bedarf so fest anzuordnen, da ,ß deren Lebensdauer
einschließlicl ihrer Anschlußverbindungen erhöht wird Wegen dieser Vorteile, der
Entbehrlichkeit der Wartung und der praktisch unbegrenzter Lebensdauer ist der Federausgleich
dem Ausgleichgelenk erheblich überlegen.
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Die Mehrfachwirkung der Ausgleichfeder läßt sich auf einfache Weise
durch ihre ein-oder mehrteilige Ausbildung erreichen. Gibt man der Ausgleichfeder
die Form eines Federpaketes, dann empfiehlt es sich, zwecks Schalldämpfung der in
die Ruhestellung zurückkehrenden Hauptfeder zwischen ihr und dem benachbarten Blatt
des Federpaketes ein Abstandstück an der Federeinspannstelle vorzusehen und am Ende
der kürzeren Feder die Lücke. zwischen den Federn durch einen Widerstandskörper
auszufüllen, der aus starrem oder federnd nachgiebigem Werkstoff bestehen kann.
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Die Zeichnung veranschaulicht schematisch mehrere Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes. Es zeigt Fig. r einen Querschnitt durch einen Wagenkasten
mit einem Schwingarm, Fig. a einen Querschnitt durch einen Wagenkasten mit radbesetzter
Doppelschwingachse, Fig. 3 die. Draufsicht auf den Wagenkasten gemäß Fig. -2, wobei
jedoch Boden und Seitenwände fehlen, Fig. q. und 5 zwei Ausgleichfedern in vergrößerter
Einzeldarstellung, Fig.6 eine andere Ausführungsform der Ausgleichfeder und Fig.
7 die Anordnung der ausgleichabgefederte:n Doppelschwingachse in einem Drehgestell.
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Die Doppelschwingachse a besteht gemäß Fig. z bis 5 aus den beiden
starren Schwingarmen ä , a"*, deren jeder am radseitigen Ende gekröpft ist
und auf dem Achsstummel b das Rad b' trägt. Unmittelbar vor der Kröpfung ist jeder
Schwingarm gegen den Wagenkasten d durch eine paketartig ausgebildete Feder c abgefedert,
die seitliche, d. h. quer zur Wagenlängsachse gerichtete Bewegungen nicht auszuführen
braucht und demgemäß seitlich fest angebaut sein kann.
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An seinem vom Rad b' abgewendeten Ende isst jeder Schwingarm c', a,"
durch eine Feder e
abgestützt, die mit einem Ende am Kasten d befestigt ist
und mit dem anderen Ende den Schwingarm untergreift, mit dem sie, z. B. durch Verschraubung,
in fester Verbindung steht. Es kann natürlich auch irgendeine andere Verbindung
gewählt werden. Die Feder e erfährt bei der Normalstellung des Schwingarmes keine
seitliche Beanspruchung. Bewegt sich jedoch der Schwingarm infolge Durchfederns
seiner radtragenden Feder c
oder durch Seitendruck beim Durchfahren
von Kurven aus. seiner Mittellage, dann folgt die Abstützun:gsfeder e dieser Bewegung,
wobei sie gespannt wird. Die hierbei aufgespeicherte Federkraft wird beim Zurückfedern
des, Federpaketes c bzw. beim Aufhören. des Seitendruckes zum Zurückholen des Schwingarmes
in seine Ruhestellung wieder zurückgewonnen. Die Federabstützung e ist praktisch
unbegrenzt haltbar, erfordert keine Wartung und verursacht keine Reibung.
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Bei einfacher Ausführung wird eine einzelne Abstützungsfeder verwendet
(s. F'ig.5). Bei der Bauart nach Fig. r und 4 ist die Wirkung derAbs.tützungsfeder
gestaffelt, und zwar in der Weise, daß in Richtung des einfachen: Pfeiles, also
bei Logenveränderung des Schwingarmes c-' infolge Zusammendrückens der Feder c,
nur ein verhältnismäßig geringer Federwiderstand entsteht, während in Richtung des
gefiederten Pfeiles, d. h. bei Auftreten von Seitendruck, in entgegengesetzter Richtung
ein: sehr starker Federwiderstand hervorgerufen; wird. Diese unterschiedliche Wirkung
läßt sich dadurch erreichen, daß man die Ausgleichfeder zwei- oder mehrteilig ausbildet.
Bei Verwendung eines Federpaketes werden die Zusatzfeder e' oder Zusatzfedern
e', e" auf der Außenseite der Hauptfeder e
angeordnet. Bei der Federung
in: Richtung des ungefiederten Pfeiles. hebt sich die Hauptfeder von den Zusatzfedern
ab, während bei der Federung in der anderen Richtung die Zusatzfedern mit herangezogen
werden und der Bewegung des, Schwingarmes. in Richtung des gefiederten Pfeiles einen
großen Widerstand entgegensetzen..
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Gemäß Fig. 6 ist zwischen die Hauptfeder e und die Zusatzfedern e',
e" ein Abstandstück f
an der Federeinspanustelle geschaltet. Die dadurch
erzielte Federlücke wird durch einen federnd nachgiebigen oder starren Widerstandskörper
f' ausgeglichen, der am unteren Ende der Zusatzfeder e angeordnet ist. Der Widerstandskörper
kann als Pufferblock auf der Feder e' befestigt sein;. er kann auch aus einer Umbiegung
der Feder e bestehen und hierbei gegebenenfalls durch einen in die gebildete U-Üffnung
eingebrachten Körper unterlegt sein. Die Anordnung dient der Geräuschbekämpfung
beim Zurückkehren der Hauptfeder e aus ihrer durch das@Durehfedern der radtragenden.
Feder bedingtem, normalen Ausgleichbewegung.
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Bei dem in Fig. 6 rechts darrges.tellten Ausführungsbeispiel ist die
Zusatzfedierung g in Form einer Schraubenfeder g' vorgesehen, die sich zwischen
der Außenseite der Hauptfeder e und einem besonderen: Widerlager g" befindet. Dieses
Bild zeigt eine der vielfältigen Ausführungsmöglichkeiten. Die Fig. 7 zeigt zwei
weitere Ausführungsformen, gemäß welchen die dien größerem Widerstand hervorrufende
Zusatzfederung g von der Hauptfeder e räumlich getrennt vorgesehen isst. Nach Fig.
7 rechts befindet sich eine Schraubenfeder g' zwischen dem Widerlagerg" und einem
mit dem Schwingarm fest verbundenen federnden Federträger g"'. Bei der anderen Ausführungsform
ist die Zusatzfeder ein Federpaket.h, das bei Schwingarmbewegungen in Richtung des
gefiederten Pfeiles durch einen am Schwingarm ä' befestigten federnden Anschlag
l- zum Ansprechen gebracht wird.
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Der dem Seitendruck entgegenwirkende Widerstand kann gemäß Fig. 5
auch eine Art Stoppvorrichtung sein, die aus, einem auf dem Schwingarm a" befestigten
Anschlag i und einem am Wagenkörper fest angeordneten Gegenanschlag i' besteht.
Der Anschlag i besitzt einen vorgeschalteten Gummi- oder Federp@ufferkörp!er ä'
von größerer oder geringerer Härte.
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Wie man. sieht, kann der zusätzliche Federwiderstand entweder mit
der Ausgleichfeder (Fig.4) verbunden oder teils auf dem Schwingarm und teils. auf
dem Wagenkasten (Fig. z, 5) oder am Fahrgestell verteilt und als Blatt-oder Schraubenfeder
oder als Metall- bzw. Gummipuffer ausgeführt sein.. Die differenzierte Federwirkung
und die Mittel zu ihrer Erzielung sind auch auf andere Gebiete der Technik übertragbar.
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Die starren., parallelen Doppelschwingarme a', a." können aus Voll-,
Hohl- oder Profilmaterial bzw. aus geeigneten: Verbindungen derselben hergestellt
und auf ihre Länge gerade, gebogen oder gekröpft sein. Eine mit Bezug auf Anordnung
besonders vorteilhafte, außerdem räum- und gewichtsparende Ausführungsform ergibt
sich, -wenn die Arme nach dem Ende ihrer Ausgleichabs:tützung c zu verjüngt ausgebildet
und auf ihrer federabgestützten Länge schräg zur Fahrzeuglängsachse angeordnet sind
(s. Fig.3), wobei sie lediglich am radtragenden Ende mit den abgekröpften Achsstummeln
b in der Achsenlinie x-y liegen.
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Weiter sieht die Erfindung gemäß Fig.6 und 7 eine erhebliche Tieferregung
der fed;erabgestützten Spitze j der starren Doppelschwingarme unterhalb der Achslinie
x-y vor. Da diese Spitzen. die Drehpunkte sind, um die die Achsen a:, a." schwingen,
ergibt sich bei ihrer Ti:eferlegung eine zur Fahrbahn senkrechtere Bewegung der
Räder b' bei Zusammendrücken und Entspannen. der radtragenden Achsfedern c und damit
eine erhebliche Verminderung des sog. Radieren. der Räder.
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Die Erfindung kommt für Fahrzeuge aller
Art in Frage,
ist somit unabhängig von deren Zweckbestimmung oder Betrieb.
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Besonders einfach, übersichtlich, leicht und billig herstellbar wird
eine Ausführungsform, bei der die starren Schwingarme a', a" gemäß Fig. i
bis 3 mittels. ihrer radtragenden Federnc und ihrer Abstützfedern e unmittelbar
an einem selbsttragenden, verwindungsfesten Wagenkasten d mit einem rechteckigen,
ungefähr rechteckigen oder nach einem oder beiden Stirnenden verjüngten Grundriß
angeschlossen sind, wobei die Verwindungsfestigkeit des Kastens beispielsweise,
durch Versteifungen d' erzielt ist, die bei einem Kasten mit einer offenen Seite
oder zwei benachbarten offenen Seiten außen oder innen, oder teils außen, teils
innen entlang den Rändern der offenen Seiten vorgesehen sind.
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Die Ausführungsform wird noch günstiger, ,wenn im weiteren Sinne der
Erfindung zum Anschließen der Federn c und e ein Kas:tenran:dkörper h Verwendung
findet, der gleichzeitig zum Verbinden der Kastenwandung na mit dem Kastenboden
n dient. Dieser Körper hat vorzugsweise Winkelform, dessen einer Schenkel den Boden
za unterfaßt, während der andere Schenkel auf der Außen- oder Innenseite der Wand
in liegen kann.. o ist eine Schraube, die die Abstützfeder e trägt und gleichzeitig
die Wagenkastenteile k, in fest miteinander verbindet.
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Nach Fig. 7 ist die federabgestützte Doppelschwingachse gemäß der
Erfindung in einem unabhängig vom übrigen Fahrzeugkörper dreh- bzw. lenkbaren Fahrwerkteil
q in einem Drehkranz r vorgesehen. An dessen Stelle kann auch ein anderer drehgestellartig
angeschlossener Fahrwerksteil treten.
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Die Erfindung, die sich auch bei bereits im Gebrauch befindlichen
Wagen nachträglich mit nur ganz geringen Änderungen und Kosten. vorsehen läßt, führt
bei billigster Herstellung zu einfachsterBauart, die nahezu zu gleichem Preise wie
Starrachser lieferbar ist. Bezüglich der Einzelradaufhängung hat sie den Vorteil,
daß der Ausschlag des langen Doppelschwingarmes sehr gering ist, so daß sich fast
keine Spurveränderung und kein Radieren der Reifen ergibt, was sich in Ersparnissen
am Reifenverbrauch auswirkt.
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Die Federung ist sehr geschmeidig und führt damit zu einer Verringerung
des Fahrwiderstandes mit den günstigen Folgewirkun.-gen der Schonung von Fahrzeug
und Ladegut und der Einsparung von Zugkraft bzw. Betriebsstoff.
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Die Fahreigenschaften: des Fahrzeuges werden durch die- Anwendung
der Erfindung vorzüglich. Das Fahrzeug hat eine feste Straßenlage, neigt also nicht
sehr zum Kippen, Pendeln oder Schleudern, was ein sehr schnelles Fahren, insbesondere
auf den Autobahnen, ermöglicht und damit dazu beiträgt, die Fahrzeit zu verkürzen
und den Güterumschlag zu beschleunigen.
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Infolge der einfachen, stabilen Bauart unterliegen die Fahrzeugteile
nur geringer Beanspruchung; dementsprechend ist keine Wartung erforderlich. Ersatzteile
sind, soweit sie überhaupt benötigt werden, einfach und billig, so, daß sich auch
eine Ersparnis an Reparaturkosten gegenüber Wagen mit bekannter Achsabfederung ergibt.
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Durch die, ständige Einsatzbereitschaft und die größeren Transportleistungen
sind schließlich die hierdurch gewonnenen Ersparnisse an Zeit und Arbeitslohn recht
erheblich.