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Progressiv wirkende Federung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge
Es sind bereits, insbesondere im Fahrzeugbau, bei den geschichteten, auf Biegung
beanspruchten Blattfedern sogenannte Stufenfedern bekannt, deren Federkennlinie
sich so ändert, daß sie derjenigen Kennlinie nachkommt, die bei Änderung der abzufedernden
Massen eine gleichbileibende Schwingungszahl ergibt. Dies wird beispielsweise dadurch
erreicht, daß zwei Fahrzeugblattfedern übereinander angeordnet sind, von denen die
eine die einzelnen Lasten abfedert und die andere zusätzlich wirkt, wenn größere
Lasten auf den Fahrzeugkörper einwirken. Derartige Anordnungen haben aber den Nachteil,
daß sie nicht nur verhältnismäßig teuer sind, sondern auch eine größere Baulänge
benötigen.
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Weiterhin sind Drehstabfedern bekannt, die aus einzelnen dünnen, nebeneinander
angeordneten Blattfedern bestehen, welche nur auf Verdrehung beansprucht werden.
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Auch ist eine progressiv wirkende Federung bekanntgeworden, die mit
der Zuschaltung von Torsionsstablängen arbeitet, ohne daß sich der Querschnitt durch
das Zuschalten verändert. Die Ausnutzung des Federmaterials ist hier ungünstig,
weil der gesamte zur Federung heranziehbare Querschnitt erst bei der höchsten Belastung
voll ausgenutzt wird. Außerdem weist diese Anordnung den Nachteil auf, daß sie eine
erhebliche Baulänge beansprucht.
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Schließlich kennt man eine Fahrgestellfederung für Flugzeuge, bei
der mit sich verstärkender Belastung iineinander angeordnete Torsionsrohre zur Übernahme
der Belastung nacheinander herangezogen
werden. Der Querschnitt
der Federung wird hier also beim Zuschalten vergrößert. Als Nachteil einer solchen
Rohrfederanordnung ist aber der Mangel anzuführen, daß gerade bei Drehfedern mit
Kreisringquerschnitt eine überaus große Baulänge erforderlich wird. Das ist darauf
zurückzuführen, daß das Torsionsträgheitsmoment beim Kreisrohr am größten ist.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls eine progressiv wirkende Federung
für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der gleichfalls von Drehfedern
Gebrauch gemacht wird und bei der der Querschnitt der Federn mit wachsender Belastung
durch Parallelschaltung weiterer Federglieder vergrößert wird. Erfindungsgemäß dient,
und dies gegebenenfalls auch bei Hintereinanderschaltung der Drehfedern, als Feder
eine Drehstabfeder, die aus mehreren in der Drehachse angeordneten Stahlfederblättern
verschiedener Länge besteht. Man erhält auf diese Weise nicht nur eine gute Ausnutzung
des Federmaterials, sondern auch, was besonders wichtig ist, in ganz erheblichem
Maße eine Ersparnis an Baulänge.
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Was die besagte Hintereinanderschaltung der Drehfedern angeht, so
besteht ihr Wesen darin, daß die feste Einspannung in einem Ring vorgenommen wird,
der in einem Gehäuse bewegbar gelagert und durch Klauenkupplung einerseits mit dem
Gehäuse und andererseits mit einem mit einem Schwinghebel ausgerüsteten Hülsenkörper
in Verbindung steht, wobei eine weitere Einspannung der Feder sowohl am Hülsenkörper
als auch am Gehäuse vorgesehen ist. Demgegenüber ist eine Parallelschaltung dadurch
ausgezeichnet, daß die Drehstabfeder an einer Seite am Gehäuse eingespannt und weiterhin
an zwei im Gehäuse beweglich angeordneten Körpern eingespannt ist, von denen der
eine mit dem Hebel in Verbindung steht und der andere sowohl mit dem Gehäuse als
auch mit dem Körper durch Klauenkupplung zusammenarbeitet. Weitere Merkmale ergeben
sich aus der Beschreibung. Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens sind in
der Zeichnung veranschaulicht.
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Abb. I zeigt einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Hintereinanderschaltung
einer einfachen Stufenfeder; Abb. 2 zeigt die Anordnung eines Federpaketes für beide
Fälle und Abb. 3 einen Schnitt durch eine Anordnung mit Parallelschaltung.
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In dem festen Lagerkörper I ist sowohl der das Drehmoment einleitende,
mit em Hebel 2 versehene Hülsenkörper 3 als auch der Ring 4 drehbar gelagert. Das
Stahlbandbündel 5, das aus mehreren nebeneinander angeordneten dünnen Federbändern
besteht und in der Drehachse angeordnet ist, ist, wie aus dem Grundriß der Abb.
2 hervorgeht, abgestuft und an der Stelle 6 im Hülsenkörper 3; an der Stelle 7 im
Ring 4 und an der Stelle 8 im Lagerkörper I gelagert. Der Ring 4 ist an beiden Stirnseiten
mit Klauen 9 und Io versehen, die in entsprechende Aussparungen der Körper I und
3 eingreifen. Die Spielräume zwischen den Klauen 9 und Io sind so ausgewählt, daß
folgende Arbeitsweise der Feder 5 ermöglicht wird: Die Feder erhält durch Verdrehung
der Lagerstellen 7 lunid 8 gegeneinander eine gewisse Vorspannung. Ein Zurückfedern
wird durch den Klaueneingriff Io verhindert. Der Spielraum zwischen den Klauen gestattet
jedoch ein Weiterverdrehen in dieser eingeleiteten Drehrichtung, Nunmehr kann eine
Verdrehung des Hebels 2 mit dem Hülsenkörper 3 und der Lagerstelle 6 in der gleichen
Drehrichtung erfolgen. Die Verdrehung der schwachen Stufe der Feder erfolgt so lange,
bis das Vorspanndrehmoment der starken Stufe erreicht ist. Bei Weiterverdrehung
wird der Ring q. durch die Klauen 9 mitgenommen:, so daß nur die starke Stufe weiterverdreht
wird.
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Die Einspannung des Stahlfederbündels 5 kann z. B. im Ring q. oder
in !dem Lagerkörper i fest erfolgen, wogegen, an den übrigen Einspannstellen in
bekannter Weise die Befestigung so erfolgt, daß eine Bewegungsmöglichkeit in der
Richtung senkrecht zur Achse x-x des größten Widerstandsdrehmoments der Blätter
vorhanden ist. Die feste Einspannung im Lagerkörper i ist insbesondere dann von
Vorteil, wenn zwei gleiche Stufenfedern symmetrisch zur Einspannstelle 8 .angeordnet
werden sollen. D=ieser Fall ist in ,der Zeichnung nicht beson.-ders dargestellt.
Hierbei kann die schwache Stufe in, einem Stück ,durch alle Stufen heiler Stufenfedern
hindurchgeführt werden. Um große Verdrehwinkel zu erzielen, erscheint es zweckmäßig,
die Rhombus- oder rhomboidische Einspannung zu wählen. Man spannt also die Blattfedern
derart ein, daß an der festen Einspannstelle der Querschnitt der Blattfedern eine
rhomboidische Form oder die Form eines Rhomboids annehmen.
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Um eine Parallelschaltung der Stufenblattfedern zu verwirklichen,
wird man an beiden Enden, also auch am linken Ende der Stufenfeder, ein festes,
mit dem Lagerkörper I2 (Abb. 3) verbundenes Widerlager vorsehen. Die Blattfeder
I3 ist in dem Körper I4 fest (bei I8) gelagert, an welchem der das Drehmoment einleitende
Hebel I5 angebracht ist. Bei der Parallelschaltung der Federn muß der Lagerkörper
I2 so ausgebildet werden, daß er die Blattfedern von beiden Seiten fäßt. Die Einspannstellen
sind durch die Ziffern I6 und I7 gekennzeichnet und sind senkrecht zur Achse x-x
des größten Widerstandsmoments bewegbar gelagert. Die Einspannstelle I7 sitzt in
einem Ring I9, der an beiden Stirnseiten mit Klauen 20 und 2I versehen ist, die
in entsprechende Aussparungen des Körpers I4 und des Lagerkörpers I2 eingreifen.
Es ist zweckemäßig, zwischen die Einspannstellen I8 und I7 eine gewisse Vorspannung
zu legen, die durch den Klaueneingriff 2o festgehalten wird. Die Spielräume zwischen
den Klauen sind so ausgeführt, daß folgendes Arbeitsspiel möglich ist: Bei Verdrehung
des Körpers I4 durch den Hebel I5 tritt eine Verdrehung des Stahlbandbündels zwischen
den Einspannstellen I6 und I8 auf, wogegen zwischen den Lagerstellen I8 und I7 eine
weitere Verdrehung nicht eintritt, obwohl der Ring I9
durch die
Vorspannung mitgenommen wird, weil der Klaueneingriff 2I so ausgebildet ist, daß
erst nach einem ganz bestimmten Verdrehungswinkel der Lagerkörper I2 den Ring I9
festhält. Bei weiterer Verdrehung des Körpers I4 tritt zusätzlich zu der Verdrehung
zwischen den Lagerstellen I6 und I8 eine weitere Verdrehung zwischen den Lagerstellen
I8 und I7 auf, d. h. die beiden links und rechts von der Einspannstelle I8 angeordneten
Stahlbandbündeläste sind parallel geschaltet.
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Unter Umständen ist es zweckmäßig, das Stahlbandbündel so anzuordnen,
daß keine Albstufung der Federbänder, wie in Abb. 2a dargestellt, notwendig ist.
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Diese Anordnung läßt sich zwar mit etwas schwierigeren Mitteln auch
bei Drehstäben mit Kreisquerschnitt verwenden.