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Federndes Rad für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftwagen und Krafträder
Die Erfindung bezieht sich auf ein für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftwagen und
Krafträder bestimmtes federndes Rad mit entgegen von Federn teleskopartig zusammenschiebbaren
Speichen, die mit ihren inneren Enden an der Nabe und -mit ihren äußeren Enden an
der Felge in der Radebene verschwenkbar gelagert sind. Bekannte Räder dieser Art
kranken daran, daß eine zwangsläufige Übertragung des Drehmomentes vom inneren auf
den äußeren Teil des Rades und umgekehrt fehlt und daß die Felge gegenüber der Nabe
zurückbleiben oder voreilen kann. Der Grund liegt darin, daß die Speichen sämtlich
gleichzeitig nach der gleichen Richtung verschwenkt werden können, und zwar so weit,
bis sie um den größtmöglichen Betrag ausgezogen sind. Dadurch wird die Fahrt- und
insbesondere die Bremssicherheit beträchtlich herabgesetzt. Bei einem bereits bekannten
Rad der beschriebenen Art hat man die Verdrehbarkeit der Felge gegenüber der Nabe
durch Einschalten von Gummipuffern gedämpft. Dabei sind zwischen den keilförmig
angeschärften inneren Enden der Speichen und einem zylindrischen Nabenteil Gummikissen
eingeschaltet. Mit dieser Anordnung wird bezweckt, die Verdrehbarkeit der Felge
gegenüber der Nabe zum elastischen Auffangen vor, in der Fahrtrichtung auftretenden
oder sonst auf Verdrehen wirkenden Stößen zu benutzen. Da die Verdrehbarkeit zwischen
Felge und Nabe in einem erheblichen Maße bestehenbleibt, ist die Fahrt- und insbesondere
die Bremssicherheit nach wie vor merklich beeinträchtigt. Im übrigen haben Gummikissen
den Nachteil, daß sie bei der auftretenden starken Beanspruchung schnell altern
und ihre Elastizität verlieren.
Die Erfindung bezweckt, bei einem
federnden Rad der eingangs geschilderten Art die gegenseitige Verdrehbarkeit von
Felge und Nabe auszuschließen und eine zwangsläuflge Übertragung des Drehmomentes
vom inneren Teil des Rades auf den äußeren und umgekehrt sicherzustellen.,Die Lösung
dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß im wesentlichen in der Anordnung von mit
den Speichen zur gemeinsamen Schwenkbewegung verbundenen Stangen, die nach der Radmitte
gerichtet und durch einen von ihnen getragenen Bolzen gekuppelt sind, der bei gleichachsig
zur Felge stehender Nabe in der Achse .des Rades liegt. Die Kupplungsstangen können
in den Speichen längs verschiebbar geführt und an ihrem Kupplungsbolzen drehbar
angelenkt sein. Sie können aber auch mit den an der Nabe gelagerten Teilen der Speichen
starr verbunden und an ihrem Kupplungsbolzen radial verschiebbar und drehbar geführt
sein. Die Erfindung und die damit erreichte Wirkung sind nachstehend an Hand zweier
Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Die Beispiele sind auf der Zeichnung veranschaulicht.
Dabei zeigen Fig. i und 2 ein federndes Rad nach dem ersten Beispiel in stark verkleinertem
Maßstabe in Seitenansicht, wobei die vordere Nabenhälfte entfernt ist, um die darin
, liegenden Stangen sichtbar zu machen, Fig. 3 und 4 einen senkrechten Achsenschnitt
des Rades in einem gegenüber der Fig. i und 2 etwas vergrößerten Maßstab, Fig. 5
und 6 ein federndes Rad nach dem zweiten Beispiel in stark verkleinertem Maßstabe
in Ansicht von der in Fig. 7 linken Seite mit Schnitt durch die Nabe nach der Linie
Ä-A in Fig. 7, Fig. 7 einen senkrechten Achsenschnitt des Rades in einem gegenüber
den Fig: 5 und 6 vergrößerten Maßstab, Fig.8 einen mit drehbaren Führungsscheiben
versehenen Kupplungsbolzen im Längsschnitt, Fig. 9 eine Seitenansicht desselben,
Fig. io eine einzelne Führungsscheibe in Ansicht von ihrer genuteten Seite und im
Schnitt.
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In den Fig. 1, 3, 5 und 7 stehen Nabe und Felge gleichachsig, während
in Fig. 2, 4 und 6 infolge eines Stoßes eine senkrechte Verschiebung der Felge gegenüber
der Nabe stattgefunden hat.
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Das Rad besitzt nach Fig. i bis 4 eine gehäuseförmige Nabe i, die
je nachdem, ob das Rad für Kraftwagen oder Krafträder bestimmt ist, einen oder,
wie gezeigt, zwei Achsstummel 2 hat. Die Nabe i kann wie üblich parallel zur Radebene
geteilt und ihre beiden Hälften können durch Schrauben fest miteinander verbunden
sein. Am Nabenumfang sind in gleichmäßigen Abständen sechs Augenpaare 3 vorgesehen,
in denen mit Hilfe von seitlichen Zapfen 4 -sechs Büchsen 5 in der Radebene verschwenkbar
gelagert sind. Die Büchsen 5 liegen auf dem größten Teil ihrer Länge außerhalb der
Nabe. Ihre inneren Enden greifen durch am Nabenumfang bei den Augen 3 vorgesehene
Schlitze 6 in das Nabeninnere. Jede Büchse 5 enthält zwei längs verlaufende parallele
Führungsbohrungen 7, 8, die an beiden Enden offen sind und verschiedene Weite haben
können. In den weiteren Bohrungen 7 führen sich Rundstäbe 9, die mit ihren äußeren,
augenförmigen Enden an der Felge io in der Radebene verschwenkbar gelagert sind.
Die Lagerung geschieht durch an der Felge io sitzende Augenpaare i i und Zapfen
12, die in die Augen der Felge und der Speiche eingreifen.: Die Büchsen 5 und die
Stäbe 9 bilden die Speichen des Rades, die, wie ersichtlich, teles'koparti.g zusammenschiebbar
und ausziehbar sind.
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In den engeren Bohrungen 8 der Büchsen führt sich eine der Zahl der
Speichen entsprechende Anzahl von Rundstangen 13, die nach dem Inneren der Nabe
i gerichtet sind. Die Stangen 13 sind mit an ihren inneren Enden vorgesehenen Augen
14 an einem von ihnen getragenen Bolzen 15 angelenkt, der die Stangen 13 miteinander
kuppelt. Sie sind abwechselnd auf der einen und anderen Seite der in der senkrechten
Mittelebene der Nabe i liegenden Speichen angeordnet, und die Augen 14 von je drei
auf der gleichen Seite liegenden Stangen sind in Richtung des Zapfens 15 gegeneinander
versetzt, wodurch eine möglichst symmetrische Verteilung der Angriffspunkte der
Stangen 13 am Kupplungszapfen 15 ermöglicht ist.
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Die von den Büchsen 5 und den darin gleitenden Stäben 9 gebildeten
Speichen sind von schraubenförmigen Druckfedern 16 umgeben, die außen an der Felge
io und innen an der Nabe i abgestützt sind. Zum Abstützen an der Felge dienen an
den Augen i i befestigte Teller 17, wohingegen die Federn sich an der Nabe i unmittelbar
abstützen können. Die Federn und .die Büchsen 5 samt Stäben 9 sind mit auf der Zeichnung
nicht dargestellten harmonikaartigen Bälgen umhüllt, die außen an den Tellern 17
und innen an der Nabe i abgedichtet befestigt sind, so daß sie zugleich die Schlitze
6 am Nabenumfang abschließen. Es ist so möglich, die gehäuseförmige Nabe i als Ölkammer
zu benutzen, aus der die Speichen und die Stangen 13 geschmiert werden, wobei die
harmonikaartigen Bälge einen Ölverlust verhindern, während sie zugleich die Speichen
und Federn gegen Verschmutzen schützen.
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Die Federn 16 haben zweckmäßig eine solche Vorspannung, daß sie Felge
io und Radnabe i bei normaler Belastung des Kraftrades in gleichachsiger Stellung
halten. Die Speichen und die Stangen 13 stehen dann radial, und der Zapfen 15 liegt
in der Achse des Rades. Beim Auftreten eines Stoßes vermag sich die Nabe i gegenüber
der Felge io in radialer Richtung zu bewegen, wobei die auf der jeweils unteren
Hälfte liegenden Speichen unter Zusammendrücken der ihnen zugeordneten Federn 16
ineinandergeschoben, die auf der oberen Radhälfte liegenden Speichen dagegen unter
teilweiser Entspannung der ihnen zugeordneten Federn 16 ausgezogen werden. Die so
stattfindende Verkürzung und Verlängerung der Radspeichen hat ein Verschwenken derselben
zur Folge, und zwar werden immer die auf entgegengesetzten Seiten der senkrechten
Achsenebene des Rades liegenden Speichen nach entgegengesetzten Richtungen verschwenkt.
Tritt
z. B. bei der Stellung des Rades nach Fig. i ein senkrechter Stoß auf, dann behalten
die in der senkrechten Achsenebene liegenden beiden Speichen ihre radiale Stellung
bei, wohingegen die links und rechts von dieser Ebene liegenden Speichen nach entgegengesetzten
Richtungen verschwenkt werden, und zwar je nach ihrer Lage oben oder unten am Rad
mehr oder weniger weit. Ist der Stoß abgefangen, dann kehren die Nabe, die Speichen
und die Federn in ihre Normallage zurück. Mit den Speichen verschwenkeh sich jedesmal
auch die Stangen 13, wobei der diese kuppelnde Bolzen 15 sich in gleicher Richtung
wie die Nabe i verschiebt.
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Durch die in den Büchsen 5 geführten sämtlich an einem gemeinsamen
Kupplungszapfen 15 angelenkten Stangen 13 sind die Speichen in bezug auf ihre Schwenkbewegung
in ein solches gegenseitiges Abhängigkeitsverhältnis gebracht, daß bei einem Verschwenken
eines Teiles der,Speichen, etwa der auf der rechten Seite der senkrechten Achsenebene
des Rades liegenden, nach der einen Richtung die gegenüberliegenden Speichen zwangsläufig
nach der entgegengesetzten Seite verschwenkt werden, wie dies z. B. in Fig. 2 gezeigt
ist. Ein Verschwenken sämtlicher Speichen in der gleichen Richtung, wie es bei den
bekannten federnden Rädern dieser Art stattfinden kann, ist schlechterdings unmöglich.
Damit ist ein Voreilen der Felge gegenüber der Nabe oder umgekehrt ausgeschlossen,
und es ist eine zwangsläufige Übertragung des Drehmoments vom inneren auf den äußeren
Teil des Rades bzw. umgekehrt sichergestellt. Damit wird eine hohe Fahrt- und insbesondere
Bremssicherheit erreicht. Zugleich wird durch .die Führungs- bzw. Kupplungsstangen
13 aber auch noch die Seitensteifigkeit ,des Rades verbessert.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 bis io sind die Speichen zwar
in der Mittelebene der Felge io, aber einseitig zur Nabe i angeordnet. Sie liegen
außerhalb der Nabe auf einer Stirnseite der letzteren, und ihre inneren, büchsenförmigen
Teile 5 sind je mit einem an ihnen festen Zapfen 4 in den Stirnwänden der Nabe i
drehbar gelagert. An den Drehzapfen 4 der Büchsen 5 sind einwärts gerichtete Stangen
13 starr befestigt, z. B. angeschweißt, die bei geichachsig zur Felge stehender
Nabe radial` zur letzteren stehen. Die in Achsrichtung des Rades gegeneinander versetzten
Stangen 13 gehen sämtlich über die Achse der Nabe i hinaus und tragen wieder einen
sie miteinander kuppelnden Bolzen 15. Die Stangen sind in diesem Falle an dem Bolzen
in dessen Durchmesserrichtung verschiebbar und gleichzeitig drehbar geführt. Zu
dem Zwecke besteht der Bolzen 15 im Beispiel nach Fig. 5 bis io aus einer Hülse
18, die an ihrem Mantel in Umfangsrichtung verlaufende Durchtrittsschlitze i9 für
die Stangen 13 enthält und aus einer der Zahl der letzteren entsprechenden Anzahl
von in der Hülse drehbar gehaltenen Kreisscheiben 2o, die je an einer Stirnseite
eine in Durchmesserrichtung verlaufende Führungsnut 21 für eine Stange 13 enthalten.
Die Stangen 13 und .die Führungsnuten 21 haben zweckmäßig einen länglich rechteckigen
Querschnitt, dessen lange Querschnittsachse parallel zur Radebene verläuft. Neben
jeder Führungsscheibe 2o, und zwar auf ihrer genuteten Seite, ist eine dünne, ebene
Abdeck- oder Zwischenscheibe 22 angeordnet, die gleichfalls Kreisform hat und in
.der Hülse 18 drehbar sitzt. Die Führungsscheiben 20 und die Abdeckscheiben 22 sind
in der Hülse 18 durch zwei flache Sprengringe 23 gehalten, die in innere Ringnuten
an den beiden Hülsenenden eingreifen.
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Der die Stange 13 kuppelnde Bolzen 15 liegt bei gleichachsig zur Felge
io stehender Nabe i in der Achse des Rades. Wird die Nabe beim Auftreten eines Stoßes
gegenüber der Felge verschoben, dann erfährt :der Bolzen 15 infolge des Verschwenkens
der Speichen und der Stange 13 eine Verschiebung in der gleichen Richtung wie die
Nabe. Die Stangen 13 und der Bolzen 15 haben die gleiche Wirkung wie im ersten Beispiel.
Die Verschwenkbewegung der Speichen ist in eine solche gegenseitige Abhängigkeit
gebracht, .daß beim Verschwenken eines Teiles der Speichen in der einen Richtung
die gegenüberliegenden Speichen in der entgegengesetzten Richtung verschwenkt werden.
Ein Schwenken aller Speichen in der gleichen Richtung und damit ein Voreilen der
Nabe oder der Felge ist wieder ausgeschlossen.
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Auch beim Beispiel nach Fig. 5 bis io ist es möglich, die Starrgen
13 auf der Länge des Bolzens 15 im wesentlichen symmetrisch zu verteilen. Die die
Stangen und den Bolzen enthaltende Nabe i ist zweckmäßig wieder als geschlossene
Ölkammer ausgebildet. Die büchsenförmigen Teile 5 der Speichen sind an ihren inneren
Enden durch Schraubstopfen 24 o. dgl. geschlossen, während die zwischen den äußeren
Enden .der Büchsen 5 und der Felge io liegenden Teile der Speichenstangen 9 von
harmonikaartig ausziehbaren Bälgen 25 umschlossen sind (Fig. 7). Diese sind mit
ihren inneren Enden an den Büchsen 5 und mit ihren äußeren Enden an der Felge io
bzw. den daran vorgesehenen Lagern i i für die Speichen oder auch an den äußeren
Speichenteilen 9 befestigt.
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Das Rad mit einseitig zu den Speichen angeordneter Nabe ist vorzugsweise
für Kraftwagen bestimmt. Die Nabe i weist dabei nur auf ihrer den Speichen abgekehrten
Stirnseite einen Achsstummel 2 auf. Gegebenenfalls kann das Rad aber auch für Krafträder
verwendet werden. In dem Falle kann eine symmetrische Ausbildung dadurch erreicht
werden, daß auf der der Nabe i abgekehrten Seite der Speichen eine in Fig. 7 strichpunktiert
eingezeichnete Bremstrommel 26 angeordnet wird, die mit der Nahe starr verbunden
ist und einen zweiten Achsstummel 2 trägt.
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Bei der Ausführung nach dem zweiten Beispiel sind die zwischen Nabe
i und Felge io eingeschalteten Druckfedern t6 abweichend vom ersten Beispiel zwischen
den Speichen angeordnet, wobei sie vorzugsweise in Tonnenform gewickelt sind. Die
Federn sind mit ihren äußeren Enden an der Felge io und mit ihren inneren Enden
an seitlichen, parallel zur Radachse sich erstreckenden Armen der Nabe i abgestützt,
wobei sie ,durch in ihre Enden
eingeschraubte, gegebenenfalls flache
Zapfen an Ort gehalten sind.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt,
vielmehr sind Abänderungen derselben sowie andere Ausführungsformen und Anwendungen
möglich. Insbesondere könnten die Federn 16 in an sich bekannter Weise im Innern
der büchsen- oder rohrförmigen Teile 5 der Speichen angeordnet sein. Ferner 'könnten
sie durch Ab-
stützung ihrer Enden an zwei auf den Speichen verschiebbar sitzenden
Widerlagern, von denen das eine beim Zusammenschieben und das andere beim :Ausziehen
der Speichen mitgenommen wird, so ausgebildet werden, daß beim Auffangen eines Stoßes
nicht nur .die jeweils auf der unteren Hälfte des Rades, sondern auch die auf der
jeweils oberen Hälfte liegenden Federn zusammengedrückt werden, wie dies bei derartigen
Rädern an und für sich bekannt ist. Die büchsenförmigen Teile 5 und die stabförinigen
Teile 9 der Speichen können gewiinschtenfalls miteinander vertauscht, also die Büchsen
5 an der Felge io und die Stäbe 9 an .der Nabe i gelagert sein. Im Beispiel nach
Fig. i bis 4 könnten die Kupplungsstangen 13 statt in seitlichen Bohrungen 8 der
Büchsen 5 in den auf einen kleineren Durchmesser abgesetzten inneren Enden der Bohrungen
8 geführt sein, wobei .die Stäbe 9 der Speichen zum Eintritt der Stangen 13 hohl
auszubilden sind. Die dargestellte seitliche Anordnung ist jedoch vorzuziehen, weil
dabei die Stangen 13 eine besonders lange Führung erhalten können. Die in hig. 5
bis io gezeigte starre Verbindung der Kupplungsstangen 13 mit den inneren Teilen
der Speichen ist auch bei in der Mittelebene der Nabe liegenden Speichen gemäß Fig.
i bis 4 anwendbar. In dem Falle können die Kupplungsstangen 13 unmittelbar an den
inneren Teilen 5 der Speichen starr befestigt oder von Verlängerungen der letzteren
gebildet sein. Ferner kann die drehbare Führung der Stangen 13 am Bolzen 15 in anderer
als der in Fig. 5 bis io gezeigten Weise erfolgen. So könnten z. B. die Stangen
13 längs geschlitzt oder gegabelt und mit ihren Schlitzen auf dem Bolzen drehbar
geführt sein, wobei sie zweckmäßig in Ringnuten des letzteren eingreifen. Die Erfindung
ist sowohl bei Rädern von Kraftwagen und Krafträdern als auch von anderen Fahrzeugen
mit Vorteil anwendbar.