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Federanordnung Die Erfindung betrifft eine Federanordnung zur Übertragung
von in verschiedener Richtung, aber in einer Ebene erfolgenden Stößen auf einen
festen Körper.
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Wenn, wie in Fig. I dargestellt, auf einen festen Körper A Stöße erfolgen,
so können diese Stöße dadurch abgefangen werden, daß man sie auf einen Kolben B
wirken läßt, der unter dem Druck einer Feder C steht. Erfolgt nun ein Stoß auf den
Angriffspunkt D, so wird sich die Feder C, je nach der Größe des Stoßes, zusammendrücken
und ihn auffangen. In vollem Umfang tut sie dies jedoch nur, wenn der Stoß genau
in der Richtung des Kolbens erfolgt. Geschieht dies in einer anderen Richtung, z.
B. in der des Pfeiles P, so wird nur die Kraftkomponente P, abgefangen, während
sich die Kraftkomponente P, voll auf den festen Körper überträgt. Um derartige Stöße
nach Möglichkeit besser abzufangen, hat man, wie in Fig. a dargestellt, den federnden
Kolben in die Hauptrichtung der Stöße P1 gelegt, so daß nur relativ kleine Komponenten
P2 auftreten. In vielen Fällen ist man jedoch vorher nicht in der Lage, die Richtung
der Stöße festzustellen, da diese auch stets aus verschiedenen Richtungen auftreten.
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Nach der Erfindung wird nun eine Federanordnung geschaffen, die in
der Lage ist, alle Stöße, die in einer Ebene aus einem gewissen Sektor erfolgen,
federnd aufzufangen, ohne daß eine Kraftkomponente starr auf den festen Körper übertragen
werden kann. In Fig. 3 ist die Erfindung schematisch dargestellt. An den festen
Körper A sind in zwei Drehpunkten E zwei Zylinder F in einer Ebene schwenkbar gelagert.
In diesen Zylindern sind zwei unter dem Druck der Federn C stehende Kolben B angeordnet.
An ihren freien Enden sind
diese beiden Kolben drehbar auf der Achse
D gelagert. Diese Federanordnung kann alle Stöße; die von unten - gleichgültig aus
welcher Richtung, d. h. also im Bereich von 9o bis 27o° - erfolgen, so auffangen,
daß keine Kraftkomponente auf den festen Körper A zur Auswirkung kommt. Die Stoßkraft
P drückt mit der Komponente P1 in axialer Richtung auf den linken Federkörper; während
die andere Kraftkomponente P2 auf den rechten Federkörper einwirkt. Beide Komponenten
drücken die Feder ihrer Kraftgröße entsprechend zusammen.
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Da nun aber die freien Enden der Kolben gekoppelt sind, muß zwangläufig
eine Drehung der Zylinder F um die Punkte E erfolgen. Dabei verschiebt sich die
Achse D je-nach Größe und Richtung der auf sie einwirkenden Kraft innerhalb der
schraffiert dargestellten Ebene f. Bei der dargestellten Einwirkung der Kraftkomponente
P nimmt die Achse beispielsweise die neue Lage D1 ein. Werden die Federn C als Druck-
und Zugfedern ausgebildet, so können in gleicher Weise auch alle Stöße im Bereich
zwischen 27o bis 9o° aufgefangen werden, d. h. sämtliche Stöße in der Ebene aus
sämtlichen Richtungen.
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Es sind bereits Federanordnungen bekannt, bei denen ebenfalls an einem
festen Träger schwenkbar zwei Federkolben angelenkt sind,. deren freie Enden miteinander
verbunden werden, und die abzufedernde Last an diesen Verbindungspunkt angreift.
Bei einem Ausführungsbeispiel dieser bekannten Einrichtungen wird das die Last tragende
Gestänge in dem festen Träger geradegeführt, und es wird dadurch eine gleichmäßige
Verteilung der Last auf die beiden Federkolbenanlenkpunkte erzielt.
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Im Gegensatz hierzu ist nach der Erfindung, wie aus Fig. 3 hervorgeht,
der Angriffspunkt der Last in der Ebene der beiden Federkolben frei derart beweglich,
daß zwar sehr verschiedene Kräfte in den Kolbenanlenkungspunkten auftreten, aber
keine vollen, ungefederten Kraftkomponenten bei wechselnder Richtung der Last auf
den festen Körper einwirken können.
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Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung die Anwendung einer Federanordnung
nach der Erfindung -am Vorderrad eines Kraftrades.
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Die Achse 7 des angedeuteten Rades trägt die beiden freien Enden der
Kolbenstangen 5. Die Teller 6 dieser Kolbenstangen sind in Zylindern 4 geführt und
stehen unter dem Druck der Federn I2. Die Vorderradgabel I endet in zwei Armen 2,
die mit Lagern 3 versehen sind, in diesen Lagern sind die Zapfen II drehbar gelagert,
die ihrerseits fest an Augen des Zylinders 12 angeordnet sind. In der Gabel
2 ist ferner ein Zapfen Io angeordnet, von dem ein Gummizug 9 unter kräftiger Vorspannung
an der Achse 7 befestigt ist.
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Wird nun durch das Rad ein Stoß in beliebiger Richtung auf die Achse
7 ausgeübt, so nimmt die Federanordnung im Sinne der theoretischen Ausführung 'zu
Fig. 3 alle Stöße federnd auf, ohne daß sich eine Kraftkomponente voll, ungefedert
auf die Radgabel und damit auf das Fahrgestell auswirken kann. Bei der Aufnahme
dieser aus allen Richtungen möglichen Stöße kann sich die Radachse 7 frei innerhalb
der Ebene 8 bewegen. Eine Verschiebung. der Achse nach unten wird hier kaum auftreten,
da alle Stöße von unten kommen, es sei denn beim Rückwärtshub, bei dem die Achse
eine tiefere Lage einnehmen kann, als in der dargestellten Ruhelage. Der Rückwärtshub
wird überdies von dem als Stoßdämpfer wirkenden Gummizug 9 abgebremst. Diese Federanordnung
kann auf beiden Seiten des Rades angeordnet werden, so daß eine solche Ausführung
auch für größere Gewichte benutzt werden kann.
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Für noch schwerere Maschinen und andere Fahrzeuge eignet sich besonders
eine Ausführung, wie sie in Fig. 5 -dargestellt ist. Bei dieser Ausführung werden
die Stöße hydraulich aufgefangen, im übrigen ist die Wirkungsweise jedoch wie die
vorbeschriebene. Die beiden freien Enden der Kolbenstangen 5 sind wiederum drehbar
an der Radachse 7 befestigt, während die Zylinder 4 um Lager II schwenkbar sind,
die an den festen Teilen des Fahrzeuges vorgesehen sind. Die Zylinder 4 sind beiderseits
der Kolbenteller mit- Öl gefüllt. Trifft nun ein Stoß auf die Achse 7, der bestrebt
ist, den Kolben in den Zylinder hineinzudrücken, so wird das Öl aus dem oberen Raum
14 durch die Bohrung 15 und den flexiblen Schlauch 17 in den Raum 13 unter
den anderen Kolbenteller gedrückt. Der rechte Kolben muß demnach die gleiche Aufwärtsbewegung
ausführen wie der linke, d. h., die Achse 7 wird sich auf der Diagonalen der beiden
Zylinderachsen aufwärts bewegen. Hierbei würde, wie nach Fig. I und 2, eine Kraftkomponente
sich in anderer Richtung starr auf die Trägerteile auswirken. Um dies zu verhindern,
muß der Achse 7 die Möglichkeit gegeben werden, in Richtung dieser Kraftkomponente
federnd auszuweichen. Zu diesem Zweck sind folgende Maßnahmen vorgesehen: Die über
den Kolbenteller hinaus verlängerten Enden der Kolbenstangen 5 sind als zusätzliche
Kolben ausgebildet. Diese Kolben werden in Zylindern 26 geführt, die in den Deckeln
22 des Zylinders q. gelagert sind. In dem freien Zylinderraum ,wird ein weiterer
Kolben 24 mit Manschettendichtung 25 geführt und von zwei Federn 2o;'2i-in der Mittellage
gehalter'. Zwischen dem Kolben 5 und dem Kolben 24 entsteht ein Raum, der mit dem
eigentlichen Ölzylinderraum 1q. durch eine Bohrung 28 in Verbindung steht. Beim
Hochgang des Kolbens 5 wird nun das Öl sowohl aus dem Raum 27, als auch aus dem
Raum 1q. durch den Kanal 15 in den Zylinder des anderen Kolbens hineingedrückt.
Um nun eine relative Bewegung der -rechten und linken Kolben zu ermöglichen, ist
im Zylinder a6 oberhalb des Kolbens 2q. ein durch die Kappe- 23 abgeschlossener
Luftraum vorgesehen. Im Gegensatz zum Öl in den anderen Teilen des Zylinders, läßt
sich die Luft im Raum ig' komprimieren. Erfolgt nun ein Stoß auf den linken Kolben,
so wird zunächst das linke Luftpolster ig zusammengedrückt und damit der Ölraum
im linken Zylinder vergrößert, so daß der linke Kolben 5 sich aufwärts
bewegen
kann, ohne daß Ö1 in den rechten Zylinder gedrückt wird. Aus dem gleichen Grund
kann die rechte Kolbenstange dieser Bewegung folgen, weil hier das Luftkissen I9
verdünnt wird, so daß der rechte Kolben 5 ebenfalls nachgeben kann, ohne den Öldruck
zu verändern. Erst nach diesem Ausgleich tritt die hydraulische Kupplung der beiden
Kolben in Tätigkeit und vernichtet die auf 'die Achse ausgeübten Stöße. Die Elastizität
der Luftkissen r9 kann durch die Federn 2r unterstützt und durch Verstellen des
Druckes dieser Federn geregelt werden. Ebenso bestelht die Möglichkeit - was hier
für einzelnen nicht dargestellt ist - die Ölverhindungskanäle I5, 16 im Querschnitt
regelbar auszubilden. Diese Art der Federanordnung kann mit einem beliebigen handelsüblichen
Stoßdämpfer ausgerüstet werden. Eine besonders einfache Möglichkeit der Stoßdämpfung
besteht darin, daß in die Ölverbindungskanäle selbsttätige Drosselventile eingesetzt
werden, die auf dem Abwärtshub der Kolben 5 die Querschnitte der Kanäle verengen
und dadurch den Öl Ruß verlangsamen und die Kolbenrückbewegung abbremsen.
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Es besteht die Möglichkeit, statt der dargestellten konstruktiven
Lösungen andere äquivalente Mittel zu benutzen. Wesentlich für den Erfindungsgedanken
ist. daß alle Stöße, gleichgültig aus welcher Richtung sie kommen unter freien Ausweichen
des Aufhängungspunktes so aufgefangen werden, daß sich keine Kraftkomponente voll,
ungefedert auf den festen Körper auswirken kann.