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Vorderachsenfederung von Schleppern Die Erfindung bezieht sich auf
Vorderachsenfederungen von Schleppern, vorzugsweise von Leichtschleppern für die
Land- und Forstwirtschaft, mit einer aus einem Federblatt bestehenden Blattfederung,
bei der sich das Federblatt nach der aus einer festen Einklemmung bestehenden Befestigungsstelle
zu verbreitert.
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Bekanntlich ist gerade ein Schlepper in der Landwirtschaft besonders
starken Stößen ausgesetzt, da er ja nicht nur auf Wegen, sondern auch oft auf sehr
unebenem Gelände gefahren wird. Diese Stöße wirken sich auf die Lebensdauer eines
Schleppers recht nachteilig aus. Es ist darum üblich, z. B. den Fahrersitz besonders
abzufedern, obwohl er in der Nähe der Hinterachse liegt, auf die die Stöße wegen
der nachgiebigen Bereifung der großen Hinterräder schon wesentlich gemildert sind.
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Gerade der Motor mit seinen empfindlichen Teilen liegt aber in der
Nähe der Vorderachse, die meist nur kleine Räder hat und darum durch die Unebenheiten
des Bodens stark beansprucht wird.
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Man hat darum auf verschiedene Arten versucht, zwischen Vorderachse
und Motor oder zwischen Vorderachse und Fahrgestell zusätzlich wirksame Abfederungselemente
anzubringen. Die Lösung
dieser Aufgabe ist aber schwierig, weil
verschiedene Forderungen zu erfüllen sind, die einander teilweise widersprechen.
So soll z. B. die Federung eine möglichst kleine Bauhöhe haben, dabei aber doch
einen großen Federweg zulassen. Die Federung darf nicht einseitig stärker wirken,
obwohl die Vorderachse beim Durchfahren von Gräben und tiefen Löchern von ihrer
Parallelstellung zur Hinterachse wesentlich abweicht. Das eigentliche Fahrgestell
darf wegen des Kostenaufwands nicht zu lang werden; dabei muß der Achsabstand aber
doch möglichst groß sein, um freie Sicht auf die Geräte zu gewährleisten, die unter
dem Schlepper zwischen den Achsen montiert sind und für die ein möglichst großer
Raum zur Verfügung stehen soll; dabei darf die Feder die Bodenfreiheit nicht beeinträchtigen.
Die Federung muß andererseits robust sein und starke Stöße aushalten, muß aber in
ihrer Konstruktion so einfach sein, daß beschädigte Teile auch durch einen Laien
ausgewechselt werden können, und muß vor allem billig sein; denn der Leichtschlepper
ist ja gerade für die Verwendung in den kleinen Wirtschaften - also für kapitalsschwache
Betriebe. - bestimmt.
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Die bisher bekannten. Federkonstruktionen genügen diesen Forderungen
nur unzureichend.
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So sind z. B. Abfederungen bekannt, bei denen portalartige Vorderachsen
durch schmale übereinanderliegende Blattfedern an das Fährgestell angelenkt sind.
Diese Federn haben aber gerade wegen ihrer Lage übereinander und wegen ihrer Sprengung,
doch eine beträchtliche -Bauhöhe, arbeiten wegen der Gleitnotwendigkeit der Federn
aneinander nicht reibungsfrei und haben auch kein großes Widerstandsmoment gegen
seitliche Beanspruchung.
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Es sind ferner Querfedern bekannt, die nur aus einem einzigen Blatt
bestehen, das sich nach der Einspannstelle hin verbreitert und hier ohne welche
Durchbrüche eingespannt ist. Diese haben aber den Vorteil der Längsfederung nicht.
Man hat auch schon vorgeschlagen, solche nur aus einem Blatt bestehende Federn in
der Längsrichtung anzuordnen. Eine solche Feder kann den an sie gestellten Anforderungen
nicht entsprechen,. weil durch die oft ungleiche Höhenlage der Vorderräder des Ackerschleppers
im Verhältnis zueinander auf dem sehr holprigen Ackerboden diese Feder dauernd verwunden
und auf Torsion beansprucht wird, was bald zu ihrer Zerstörung führen würde.
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Die Erfindung benutzt auch die an sich bekannte, gegen die Einspannstelle
verbreiterte einzige Blattfeder in Längsrichtung, und zwar ist die Vorderachsenfederung
erfindungsgemäß so ausgebildet, daß der Rahmen der Portalachse der Vorderräder als
Trapez ausgebildet ist, in dem das einzige Federblatt flach so eingespannt liegt;
daß ihr vorderes., verjüngtes Ende in ein Kugelgelenk ausläuft, ihr hinteres, breites.
Ende hingegen in einem mit dem Motor oder am Rahmen fest verbundenen Ansatzstück
fest eingespannt ist, während das Ansatzstück seinerseits auch mit einem Kugelgelenk
am Rahmen befestigt ist, so daß die in der Schlepperlängsachse liegenden Kugelgelenke
eine Drehung des Rahmens um die. Längsachse des Schleppers zulassen und so daß die
Vorderachse infolge des kleinen Widerstandsmomentes der Blattfeder in senkrechter
Richtung auf- und abschwingen kann, jedoch an seitlicher Verschwenkung infolge des
großen Widerstandsmomentes der Blattfeder in horizontaler Richtung .verhindert wird,
wobei die Kugeln (Io, 13) der beiden Kugelgelenke einzeln oder zusammen in elastische
Massen, wie Gummi ,(11, I4), eingebettet sein können. Diese ist jedoch' in einen
festen Trapezrahmen eingebettet, in dem sie durch Kugelgelenke verankert ist. Dadurch,
daß mindestens eines dieser Kugelgelenke aus einem elastischen Stoff besteht, sind
auch geringe Längenänderungen der Feder gegenüber dem starren Trapezrahmen möglich.
Sie kann darum in der Querrichtung frei schwingen, ohne etwa durch die Schiefstellung
der Vorderachse daran gehindert zu sein. Die gesamte Bauhöhe ist sehr, gering und
gestattet diese Bauart, bei normaler Länge des eigentlichen Fahrgestells die Vorderachse
dennoch nach vorn zu verschieben und so zusätzlichen Raum für die Arbeitsgeräte
zu schaffen. Die Sicht wird nicht behindert. Die Montage ist einfach und die Herstellungskosten
gering, weil eben nur ein einziges eigentliches - zwar an sich bekanntes -Federelement
benutzt wird. Das Federblatt wird aber außerdem zum Halten der Vorderachse benutzt,
weil es nur in einer Richtung elastisch und federnd wirkt, in der Querrichtung dazu
aber steif ist, so daß die noch benötigten zusätzlichen Streben für die Fixierung
der Vorderachse fortfallen können.
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Zur Erläuterung dienen die schematischen Zeichnungen.
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Fig. I zeigt einen Schlepper mit Federung nach der Erfindung in Seitenansicht
und teilweisem Schnitt; Fig. 2 zeigt im größeren Maßstab die Federvorrichtung in
normaler, also neutraler Stellung, im Querschnitt; Fig.3 zeigt die Federung bei
größtem Ausschlag nach oben und Fig. 4 bei größtem Ausschlag nach unten, wobei der
Ausschlag der Deutlichkeit halber übertrieben stark gezeichnet ist; Fig. 5 zeigt
die verwendete Blattfeder von oben gesehen und Fig. 6 ihre Lage zur Vorderachse
in Draufsicht. Der Schlepper mit dem Motor i, dem Fahrrahmen 2, den Hinterrädern
3, dem Fahrersitz q. und der Lenkstange 5 i-st durch ein etwa unter dem Motor befindliches
Ansatzstück 6 mit dem trapezförmigen Rahmen-7, der Portalachse für die Vorderräder
5` verbunden. Die Blattfeder 8 sorgt dafür, daß der Rahmen 7 bei normaler Belastung
horizontal liegt, bei Unebenheiten des Bodens aber durchschwingen kann. Das Ansatzstück
6 ist mit einem starken Zapfen 9 fest verbunden und dieser mit der Kugel ro, die
in einer elastischen Masse i i (z. B. auf Gummibasis) gelagert ist. Die Blattfeder
8 ist an ihrem einen Ende im Ansatzstück 6
sehr fest eingeklemmt,
z. B. durch (der Deutlichkeit halber nicht eingezeichnet) Schrauben mit Preß-. platte,
Seitenleisten usw. Die Blattfeder kann sich also gegenüber dem Ansatzstück gar nicht
bewegen und überträgt die Kräfte, die nach oben und unten wirken und den Rahmen
7 zum Pendeln um die Kugel Io veranlassen, federnd auf das Ansatzstück 6, jedoch
die Querkräfte, die senkrecht zur Zeichenebene wirken, starr. An ihrem anderen Ende
ist die Blattfeder 8 mit dem Zapfen I2 fest verbunden, der wieder in eine Kugel
I3 ausläuft, die in einer federnden Masse I4 aus Gummi oder einem anderen elastischen
Stoff eingebettet ist. Die Voderachse ist an ihren Enden senkrecht durchbohrt durch
die Löcher I5 und 16, die als Teleskoprohr für die Lagerung der Vorderräder dienen.
Die Blattfeder 8 ist so vorgesprengt, daß bei normaler Belastung die Stellung der
Fig. 2 erreicht wird. Sie kann aber bei Stößen in die Stellungen der Fig.3 und 4
ausschwingen. Läuft nun das eine Rad hingegen auf einen Widerstand auf, z. B. das
unter der Bohrung I6, so versucht der Rahmen 7, um den Punkt II zu drehen. Daran
wird er aber durch die Blattfeder 8 gehindert, die die Punkte I4 und II stets in
Richtung der Schlepperlängsachse führt. Daß die Verbindung der Blattfeder 8 mit
dem Ansatzstück 6 darum sehr fest und solide ausgeführt werden muß, ergibt sich
wegen der auftretenden Momente von selbst.
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Will sich die Achse der Vorderräder aber wegen Unebenheiten des Bodens
schief stellen, also auch die Bohrung I6 gegenüber der I5 höher oder tiefer stellen,
senkrecht zur Zeichenebene, so lassen die Kugelgelenke diese Bewegung ohne weiteres
zu. Dadurch, daß das Ansatzstück 6 nicht über, sondern vor der Kugel Io liegt, also
in Fig. 6 links davon, ergibt sich die Tatsache, daß beim Schwingen. des Rahmens
7 um die Kugel Io die Kugel I3 um zwei verschiedene Radien schwingen müßte, nämlich
den Abstand zwischen I3 und Io und gleichzeitig um den Abstand zwischen I3 linke
Seite des Ansatzstückes 6. Da das unmöglich ist, zieht sie sich beim Schwingen aus
der elastischen Masse I4 nach rechts. Dadurch wird aber die Schwingung begrenzt
und gedämpft. Die Blattfeder erfüllt demnach durch ihre Einspannung neben ihrer
Aufgabe der Federung auch gleichzeitig die Funktion eines Stoßdämpfers.