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Einzelrad-Abfederung, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung
bezieht sich auf eine Einzelrad-Alyfederung, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Sie
bezweckt, die Kraftfahrzeuge derart abzufedern, daß alle durch die Unebenheiten
der Fahrbahnhervorgerufenen und durch die Räder auf das Wagengestell und den :Aufbau
übertragenen Stoß- und Schwingungskräfte aufgenommen und durch Dämpfungsarbeit unschädlich
gemacht werden.
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Es ist bekannt, daß zur Abfederung von Kraftfahrzeugen Blattfedern,
Schraubenfedern und Stabfedern verwendet werden. Der mit der Erfindung erstrebte
Vorteil wird bei diesen Federarten nicht erreicht. So haben die Blattfedern nur
eine geringe Eigendämpfung, die meistens nach kurzer Zeit durch Lockerung der Bindungen
oder Glättung der Federlagen usw. verlorengeht. Auch ist dieseFederart infolge ihrer
Bauart für äußere Einflüsse, wie Verschmutzung,. Verölung, Rostbildung usw., sehr
empfindlich und deshalb in ihrer Leistung zu labil und wenig zuverlässig.
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Obwohl die Schrauben- undDrehstabfedern keine Eigendämpfung aufweisen,
werden sie doch, und zwar wegen ihrer konstanten Federwirkung in zunehmendem Maße
für die Abfederung von Kraftfahrzeugen, insbesondere für die Einzelrad-Abfederung,
herangezogen. Diese Federn haben also nur reine Federarbeit zu leisten, während
andere Kraftäußerungen, wie Schub-, Brems-, Stoß- und Schwingungskräfte, durch besondere
Aggregate aufgenommen werden. Ohne solche zusätzlichen Hilfsaggregate ist bei den
vorgenannten drei Federarten eine annehmbare Federung für Kraftfahrzeuge nicht zu
erreichen.
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Die Hilfsaggregate sind in den meisten Fällen hydraulisch wirkende
und durch Hebelwerk mit der Federung verbundene Stoßdämpfer, die insbesonfiere
die
kleinen Stöße und Schwingungen nicht erfassen. Abgesehen von der Schwierigkeit,
daß für die Unterbringung dieser Hilfsaggregate die Raumverhältnisse an den Fahrzeugen
meistens beschränkt und unzureichend sind, stehen die "aufgewendeten Kosten und
Materialmengen in keinem Verhältnis zu den Leistungen dieser Hilfsaggregate.
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Neuerdings gelangen auch Gummifederungen zur Anwendung, die zwar eine
angenehme Federung ergeben, jedoch. zur Erzielung eines nutzbaren großen Federweges
ein Übersetzungsverhältnis erfordern. Durch die große Eigendämpfung des Gummis tritt
bei einer dynamischen Beanspruchung große Wärmeentwicklung auf, die den Gummi frühzeitig
zerstört. Auch bei dieser Federung ist man, auf Stoßdämpfer angewiesen.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß auf dem Drehzapfen
des Schwingarmes, der das Rad trägt, eine in einem Gehäuse mit regelbarer Vorspannung
untergebrachte Spiralfeder befestigt ist, deren Schenkel reit Gleit- bzw. Reibungskeilen
zusammenwirkt. Zweckmäßig ist dabei eine doppelarmige, etwa S-förmig gestaltete
Spiralfeder mit ihrem mittleren Teil von der Drehachse gehalten, wobei die mit den
Schenkelenden zusammenwirkenden Reibungskeile auf einer im Gehäuse drehbar angeordneten
Einstellscheibe befestigt sind. Die Reibungsarbeit der Federschenkel kann in der
Belastungsrichtung ein- oder zweiseitig durch in den Reibungskeilen eingebettete
Nadellager den jeweils vorkommenden Bedürfnissen angepaßt werden. Die Reibungsfläche
selbst wird dabei zum größten Teil dadurch wieder hergestellt, daß bei Entlastung
der Feder die Nadeln durch geeignete Maßnahmen arretiert werden. Bei einem insbesondere
bei Anhängern üblichen, als Hohlachse ausgebildeten Drehzapfen ist zweckmäßig der
Boden des Federgehäuses auf der Hohlachse befestigt. Die zylindrische Gehäusewand,
die in diesem Fall aus zwei entsprechend ausgebildeten Reibungskeilen besteht, ist
auf der Einstellscheibe durch Niete oder sonstige Mittel befestigt. Die Gehäusewand
selbst ist verstellbar in kreisförmigen Ausnehmungen des Gehäusebodens bzw. -deckels
angeordnet und in der eingestelltenLage mittels durchgehender Schrauben gesichert.
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Durch die neue Federanordnung sind die eingangs angeführten Mängel
und Unzulänglichkeiten vollständig behoben, insbesondere werden durch die Anordnung
der in einem Gehäuse untergebrachten Doppelspiralfeder die rückwirkenden Kräfte
dadurch wirkungsvoll abgebremst, daß bei einer Belastung der Feder zwischen ihren
Schenkelenden und den im Gehäuse angeordneten Reibungskeilen Arbeit verrichtet wird.
Die Federenden bleiben bei Belastung und Entlastung der Feder stets in Berührung
mit den Reibungskeilen, wodurch ein Schmettern der Räder vollkommen vermieden wird.
Außerdem werden alle Stoß- und Schwingungserscheinungen, die durch die Unebenheiten
der Fahrbahn hervorgerufen werden; durch Dämpfungsarbeit unschädlich gemacht. Die
Dämpfungsarbeit läßt sich weitgehend regeln, indem sie in der Belastungsrichtung
zum großen Teil aufgehoben werden kann, während sie bei Entlastung der -ffeder voll
und ganz in Wirkung tritt.
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Durch den Einbau der Feder in einem mit Fett angefüllten Gehäuse ist
diese gegen äußere Einflüsse geschützt und bleibt auch in ihren Leistungen stabil.
Mit geringfügigen konstruktiven Abänderungen läßt sich das Gehäuse an jede Wagenart
anpassen und sowohl für Längs- als auch für Querschwinger für Einfach- bis Vierfachaufhängung
der Räder ausbauen. Die Konstruktion selbst ist einfach und übersichtlich. Durch
Lösen von nur zwei bzw. vier Schrauben ist der Federraum zugängig: Die Kraftaufnahme
kann ohne Schwierigkeiten geradlinig oder progressiv eingerichtet werden. Die spezifische
Federung kann der Charakteristik einer Schraubenfeder angeglichen werden, weil ein
großer Federweg zur Verfügung steht. Die Hebelarme für Längs- od-er Querschwenker
können deshalb. verhältnismäßig kurz gehalten werden.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. i eine Vorderansicht des Gehäuses bei abgenommenem Deckel, Fig.
2 eine Draufsicht, Fig.3 einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. i, Fig. 4 einen
Teilschnitt nach der Linie B-B der Fig. i, Fig.5 einen Schnitt nach der Linie C-C
der Fig. 4, Fig. 6 eine Vorderansicht des zweiten Ausführungsbeispieles, Fig. 7
einen Längsschnitt nach der
Linie D-D der Fig. 6.
schaffen, die den Biegungsgesetzen entspricht und eine bleibende
plastische Verformung von vornherein ausschließt.
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Die Doppelspiralfeder 7 wird von dem Schlitz 2o des Drehzapfens io
aufgenommen, von dem Schlitz 21 der den Zapfen io umgebenden Hülse i i in Stellung
gehalten und durch die Schraube 12 gesichert, die sich gegen den Hülsenboden abstützt
und in einer axialen Bohrung 22 des Zapfens io verschraubbar ist. Ein in einer kreisförmigen
Ausnehmung des Deckels ,4 liegender Verschlußring 13 verhütet das Aufweiten
der geschlitzten Drehzapfenhülse i i.
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Die in dieser Weise befestigte Doppelspiralfeder 7 wird auf der Einstellplatte
9 mit Vorspannung zwischen den Reibkeilen 8 untergebracht und durch die Anschlagnocken
14 in Arbeitsstellung gehalten. Hierauf wird die so vormontierte Feder 7 im Gehäuse
i untergebracht und durch den gegen die Reibkeile 8 sich anlehnenden Verschlußdeckel
4 verschlossen. Die in den Reibkeilen 8 und der Einstellplatte 9 vorgesehenen Langlöcher
15 gestatten dabei eine genaue Fixierung der Radhöhen, wobei die Radeinstellung
durch Anziehen der Schrauben 5 gesichert wird. Eine progressive Federung kann man
dadurch erreichen, daß entweder den beiden Federschenkeln der Spiralfeder 7 eine
verschiedene Vorspannung gegeben oder daß der eine Federschenkel mit und der andere
ohne Vorspannung eingebaut wird. Die Breite der Reibflächen kann den jeweils erforderlichen
Verhältnissen dadurch angepaßt werden, daß in den Reibflächen Aussparungen 25, 26
vorgesehen sind, die gleichzeitig zur Aufnahme von Schmiermitteln dienen. Um höhere
Reibungswerte zu erreichen, kann gegebenenfalls auf den Reibflächen ein nicht metallischer
Belag angeordnet sein.
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Beim Zusammenbau der neuen Federanordnung wird das ganze Gehäuse mit
geeignetem Fett gefüllt. ff ierdurch wird erreicht, daß die Federleistung stets
konstant bleibt und die Feder selbst gegen äußere Einflüsse geschützt ist. Für den
Fall, daß eine Reihungsarbeit in der Belastungsrichtung unerwünscht ist, kann diese
Reibungsarbeit dadurch aufgehoben werden, daß, wie aus Fig. 5 ersichtlich, in den
Gleitflächen der Reibkeile ein Nadellager eingebaut wird. Zu diesem Zweck ist die
Gleitfläche des Reibkeiles 8 mit einer Ausnehmung 28 versehen, in der eine Mehrzahl
von Nadeln 29 mit Spiel nebeneinanderliegend eingebracht ist. Der Querschnitt der
Nadeln nimmt in Belastungsrichtung zu, so daß in dieser Richtung ein Abrollen der
Nadeln ermöglicht ist, wodurch die Reibungsarbeit der Feder zum Teil aufgehoben
wird, während die Rückbewegung durch Reibungsarbeit verzögert wird.
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Die Arbeitsweise der Federanordnung ist folgende: Wirken auf den Schwingarm
3 Kräfte in der Pfeilrichtung X ein, so wird die Doppelspiralfeder 7 auf dem Drehzapfen
io bzw. der Hülse 11, die zu diesem "!.weck mit keilförmig ansteigenden Auflageflächen
16 versehen ist, im Gehäuseraum aufgewickelt. Bei weiterer Belastung wird die Spiralfeder
7 gespannt, wobei zwischen den Federflächen 7 und der Gleitfläche der Reibkeile
8 Reibungsarbeit verrichtet wird.
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Bei Entlastung der Feder 7 werden die rückwirkenden Kräfte wirkungsvoll
abgebremst. Die Kraftaufnahme ist abhängig vom Querschnitt der Feder, die Reibungsarbeit
von dem Neigungswinkel und der Breite der aufeinander arbeitenden Flächen. Die Federanordnung
kann, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, für die Steuerung des Wagens beweglich
aufgehängt sein. Das Gehäuse kann aber auch durch geeignete Maßnahmen mit dem Wagenrahmen
fest verbunden und für Querschwinger ausgebildet werden. Zur Aufnahme der Bremskräfte
und Führung der Bremsscheibe kann gegebenenfalls am Gehäuse ein zweiter Schwenkarm
angebracht sein.
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Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 und 7 ist eine für Anhänger
bestimmte Federanordnung dargestellt. Hierbei ist der Gehäuseboden 36 des Federkopfes
auf der bei Anhängern üblichen Hohlachse 35 fest verschweißt. Die Gehäusewand 37
wird durch die beiden Reibungskeile 38 gebildet, die auf der Einstellplatte 39 durch
Niete4o od. dgl. befestigt sind. Die Einstellplatte 39 mit den Gleitkeilen 38 lagert
in einer kreisförmigen Vertiefung 41 des Gehäusebodens 36. Der Gehäusedecke142 hat
ebenfalls eine kreisförmige Vertiefung 43, in die die Gehäusewand 37 eingreift.
Deckel 42, Gehäusewand 37 und Gehäuseboden 36 sowie die im Gehäuse befindliche Feder
7 werden durch vier Schrauben 44 zusammengehalten.
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Der Schwinghebel 3 ist mit seinem hülsenförmigen Drehzapfen 45 in
das Gehäuse eingesetzt und übergreift den in der Hohlachse 35 abgestützten, hülsenförmigen
Drehzapfen 46. Die beiden Dre'hzapfenteile 45 bzw. 46 sind, wie im ersten Ausführungsbeispiel,
mit Längsschlitzen versehen, in denen die Doppelspiralfeder 7 durch eine axiale
Schraube 49 und einen Verschlußring 5o in Arbeitsstellung gehalten wird. Auf der
Hohlachse 35 ist ein zur Befestigung am Fahrzeugrahmen dienender Bügel 51 angebracht.