DE969226C

DE969226C - Federung fuer schwere Fahrzeuge

Info

Publication number: DE969226C
Application number: DEE8518A
Authority: DE
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1954-01-26
Filing date: 1954-02-03
Publication date: 1958-05-14
Also published as: FR1093148A; GB747119A; US2680611A

Description

AUSGEGEBEN AM 14. MAI 1958

E 8518II/03 c

Die Erfindung bezieht sich auf eine Federung für schwere Fahrzeuge, bei welcher lange geschichtete Federn in ihrer Mitte auf den Achsgehäusen befestigt sind und mit ihren Enden gegen gekrümmte Lagerflächen des Fahrzeugrahmens drücken und ferner am Fahrzeugrahmen unter den Federn Begrenzungsanschläge zur Lagensicherung der Federn in bezug auf den Rahmen angeordnet sind.

Bisher mußten gummibereifte Zugmaschinen und schwere Lastfahrzeuge mit der üblichen Federung auf schlechten und unebenen Fahrwegen oder im weglosen Gelände wegen der Rückfederung und des Seitenwankens im allgemeinen verhältnismäßig langsam fahren. Unter diesen Umständen waren deshalb gefederte Lastfahrzeuge in der Regel ungeeignet. Wurden sie aber trotzdem verwendet, so traten häufig Federbrüche auf. Fahrzeuge mit gefederter Hinterachse erfahren auf den Fahrwegen manchmal außerordentlich starke Stöße, was zu starkem Rückfedern und Seitenwanken führt. Die Erfindung bezweckt die Lösung dieses Problems. Die Begrenzungsanschläge unter den Federn wurden bisher nahe den Federenden angebracht und hatten allein die Aufgabe, die Federn insbesondere bei gelegentlichem Hochwippen des Fahrzeugchassis an einem Verlassen der Federauflagen oder einem Herausschnappen aus den Feder-

809511/34

lagerböcken zu hindern. Durch die Anordnung der Begrenzungsanschläge dicht unter den Federenden legen sich bei einem Hochwippen des Chassis die oberen langen Federblätter mit ihren Enden zunächst auf die Anschläge, hierauf aber biegen sich diese wenigen Federblätter nach oben durch. Die Federenden können dabei leicht verbogen werden oder sogar abbrechen.

Bei anderen bekannten Federanordnungen werden ίο gerade und gleich lange, also typisierte Federblätter je nach der jeweils gewünschten Federkraft zu schwächeren oder stärkeren Federbündeln vereinigt, wobei die Federenden zwischen Federauflagen und Begrenzungsanschlägen geführt sind. Diese Federbündel sind aber nach den Enden zu außerordentlich steif und unnachgiebig, wodurch bei starkem Hochwippen des Chassis und enger Federendenführung an den Federböcken eine Bruchgefahr auftritt.

Diese Mängel werden nach der Erfindung beseitigt, indem die Begrenzungsanschläge etwa in mittlerer Entfernung zwischen dem Achsgehäuse und den Federenden am Fahrzeugrahmen bzw. an dessen Federlagerböcken angeordnet werden, und zwar in solcher Höhe, daß die Federn bei entlastetem Fahrzeug mit ihren Unterseiten gerade an den Begrenzungsanschlägen oder Bolzen anliegen. Dies bietet den Vorteil, daß bei einem Hochwippen des Chassis über die dem entlasteten Fahrzeug entsprechende Stellung hinaus Federn, Gehäuse, Achse und Räder sich mit ihrem Gewicht an das Chassis hängen und es nach abwärts in seine Normalstelking ziehen. Zwischen den Federauflagen und den Begrenzungsanschlägen, die jetzt gegen einen starken Teil der Federn drücken, wirkt ein langer, solider Hebelarm.

Die Federauflageflächen sind mit Rücksicht auf die wechselnden Federdurchbiegungen nach der Feder zu konvex gekrümmt. Diese Vorwölbung hatte bisher bei Lastkraftwagen lediglich einen solchen Krümmungsradius, daß beim Arbeiten der Federn und ihrem Gleiten längs der Auflageflächen unter Linienberührung keine zu starke Reibung oder gar ein Fressen auftreten kann. Es sind Ausführungen von Federhalterungen bekannt, bei denen die gekrümmten Federaiuflagen am Fahrzeugrahmen längs verschiebbar sind. Damit wird bezweckt, die tragende Länge der Federn bei vergrößerter Belastung zu verkürzen, wodurch die Federn härter werden und ihre Durchbiegung verringert wird. Die Federung erhält zwar auch eine im Interesse der Schwingungsdämpfung günstigere Charakteristik, aber solche Vorrichtungen sind, da sie automatisch arbeiten, sehr kompliziert. Dieser Nachteil wird gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß die vorn und hinten nach oben gekrümmten Lagerflächen für die Federenden auf ihrem längeren, nach der Achse zu gerichteten Teil eine Krümmung mit großem Radius aufweisen, auf welchem Teil das oberste Federblatt bei zunehmender Belastung des Fahrzeuges sich unter starker Verkürzung der tragenden Federlänge abwälzt, und auf ihrem kürzeren, von der Achse abgewendeten Teil eine Krümmung mit kleinem Radius besitzen, an welcher bei Entlastungen der Feder und bei deren Aufliegen auf den Begrenzungsanschlägen das oberste Federblatt mit seinen Enden abrollt. Solange also Chassis und Ladung auf die Federn .drücken, verkürzt oder verlängert sich automatisch die tragende Federlänge infolge der sehr schlanken Krümmung des langen, zur Achse zeigenden Teiles der Federauflagen, während andererseits beim Hochwippen des Chassis und Anlegen der Federn gegen die Begrenzungsanschläge bei praktisch gleichbleibender Auflagelänge der Federn keine nennenswerte Reibung der Federenden an den von der Achse abgewendeten Auflageflächen auftritt, so daß eine Krümmung der Federauflage mit kleinem Radius genügt, was auch bezüglich der Funktion der Federn zweckmäßig ist.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigt

Fig. ι die Seitenansicht einer Bauart eines geländegängigen Lastfahrzeuges, auf das die Erfindung Anwendung finden kann,

Fig. 2 eine Teilrückansicht des in Fig. 1 dargestellten Fahrzeuges in vergrößertem Maßstab, welche die Anordnung der Federung in bezug auf den Fahrzeugaufbau, die Achse und die Radlagerung zeigt,

Fig. 3 eine Teilansicht des Schnittes nach der Linie 3-3 der Fig. 4,

Fig. 4 eine Teilansicht des Schnittes nach der Linie 4-4 der Fig. 2,

Fig. S eine der Fig. 4 ähnliche Ansicht, welche eine andere Lage der Teile zeigt,

Fig. 6 die Draufsicht auf eines der Federlager nach Fig. 4 und 5 und

Fig. 7 die Seitenansicht des Federlagers nach Fig. 6.

In Fig. ι ist eine Seitenansicht des Schwerlastfahrzeuges der beschriebenen Art gezeigt. Dieses Fahrzeug hat einen Hauptrahmen 10, der von den Vorderrädern 11 und den Hinterrädern 12 getragen wird. Auf dem Rahmen sind ein schwerer nach rückwärts kippbarer Kasten 13, ein Führerhaus 14 und eine Motorhaube 15' angeordnet, welche zur Verkleidung eines Motors dient, der die vordere, die hintere oder beide Achsen antreibt. Wie sich aus Fig. 2 ergibt, erstrecken sich zwei geschichtete Blattfedern 14 in Längsrichtung des Fahrzeuges unmittelbar unter den beiden Hauptlängsträgern io_o des Rahmens. Zur Befestigung der Mittelteile dieser Federn auf geeigneten Federunterlagen 16 auf dem Treibachsgehäuse 17 sind Federbügel 15 vorgesehen. Das Treibachsgehäuse 17 umgibt eine Antriebsachse 18, die Antriebsverbindung mit den Rädern 12 hat.

. Die Blattfedern 14 sind von sehr schwerer Bauart. Dies wird dadurch ersichtlich, daß die gezeigte Feder aus Mangansiliziumstahl eint- Blattbreite von 15,2cm und eine Dicke von 15,8mm hat, wobei drei Federblätter mit einer Länge von 139,7 cm und neun kürzere Federblätter vorgesehen sind. von denen das kürzeste eine Länge von 27,9 cm

hat. Die freie Feder hat in der Mitte einen ebenen Teil von etwa 27,9 cm Länge und, wie in Fig. 4 gezeigt, in freiem Zustand eine konkave Krümmung nach oben von etwa 3,8 cm, bezogen auf einen Abstand der Lastauflagemittellinien von 127 cm. Zwei U-förmige Federbügel 15 sind über eine Federspannplatte 19 aus Stahl gelegt und halten den Mittelteil der Feder auf geeigneten Federunterlagen 16 des Achsgehäuses 17.

to Das vordere Ende jeder Blattfeder 14 stützt sich gegen ein Federlager 20 ab, das an eine Verstärkungsplatte 21 angeschweißt ist, die ihrerseits auf dem unteren Flansch io₆ des Längsträgers io„ verschweißt ist. Das hintere Ende jeder Blattfeder stützt sich an einem Federlager 22 ab, das mit einem länglichen Block 23 \-erschweißt ist, der seinerseits an dem unteren Flansch 1 Oj, des Rahmenlängsträgers IQ₁₁ angeschweißt ist. Das vordere Federlager 20 ist mit näheren Einzelheiten in Fig. 6 und 7 dargestellt, wobei dieselbe Anordnung für das hintere Federlager 22 vorgesehen ist. Wie Fig 6 und 7 zeigen, ist die Unterseite des Federlagers 20 in Längsrichtung des Fahrzeuges gekrümmt, wobei sich der Krümmungsradius von der Linie 24 ab ändert. Für eine Strecke A, die etwas weniger als 25 °/o der Gesamtlänge, vom vorderen Ende des Federlagers gerechnet, ausmacht, hat die Krümmung einen Halbmesser R', der verhältnismäßig klein ist und bei der dargestellten Ausführungsform etwa 39,4 cm beträgt. Teil B erstreckt sich daher über etwas mehr als drei Viertel der Längsabmessung des Federlagers, wobei die Krümmung der Unterseite dieses Tc^: es des Federlagers einen Radius R hat, der- bei der dargestellten Ausführungsform etwa 345,4 cm beträgt. Das oberste Blatt der Feder 14 liegt daher bei normaler Belastung des Fahrzeuges längs der Linie 24 an den vorderen und hinteren Federlagern 20 bzw. 22 auf. Ferner sind Mittel vorgesehen, um der Unterseite der Federlager 20 und 22 Schmierfett zuzuführen. Wie Fig. 6 und 7 zeigen, erstreckt sich in der Mitte des Federlagers 20 in dessen Längsrichtung ein Hauptschmierkanal 25, der an seinem hinteren Ende mit einem Fettnippel 26 versehen ist.

Von dem Hauptkanal 25 erstrecken sich seitliche Kanäle 2ζ_α und 25^ nach unten, um der Innenfläche zwischen der Unterseite des Federlagers 20 und dem obersten Blatt der Feder 14 Schmierfett zuzuführen. Der Kanal 2ζ_α verläuft etwa in der Zone 24, während sich der Kanal 25₆ etwa in der Mitte des flacher gekrümmten Teiles mit dem Radius R befindet.

Die vordere und hintere Trägerplatte 27 bzw. 28 tragen Begrenzungsanschläge 29 bzw. 30. Wie sich aus der Zeichnung ergibt, befinden sich die Begrenzungsanschläge 29 und 30 nicht senkrecht unterhalb der Federlager 20 bzw. 22, sondern sind in Richtung zum Achsgehäuse 16 versetzt. Diese Anschläge bilden unter den Federn Rückfederungsbegrenzungen und haben einen beträchtlichen Abstand von den freien Enden der Feder, so daß diese bei einer Wankbewegung des Fahrzeuges einer Aufwärtsbewegung Widerstand leistet. Dies ist sehr wichtig, denn wenn ein Fahrzeug wankt, nimmt die eine Feder eine starke nach unten gerichtete Kraft auf, während auf die auf der entgegengesetzten Seite des Fahrzeuges befindliche Feder eine entsprechende nach oben gerichtete Kraft wirkt. Die Anschläge 29 und 30 dienen daher beim Rückfedern zur Begrenzung der Aufwärts- 7» bewegung der Feder und auf diese Weise zur Verringerung der größtmöglichen Wankbewegung. Aus Fig. 4, welche den Zustand der Feder bei unbelastetem Fahrzeug zeigt, ergibt sich, daß die Anschläge 29 und 30 tatsächlich mit ihrer Oberseite an der Unterseite der Blattfeder anliegen. Die Anschläge liegen an den Federblättern auch bei nicht belasteter Feder an und selbst dann, wenn sie nicht einmal durch den leeren Kippkasten belastet ist. Beim Rückfedern oder seitlichen Wanken werden 8σ diese Anschläge· fest gegen die Unterseite der Feder angedrückt. Wie ersichtlich, liegt die Berührungsstelle zwischen Anschlägen und Feder etwa in der Mitte zwischen dem mittleren schweren Teil der Feder und dem jeweiligen freien Ende der Feder. Eine Aufwärtsbewegung des Kippkastens auf der einen Seite verursacht eine weitere Bewegung der Anschläge 29 und 30 nach oben. Da die Anschläge hierbei die Feder an auf der Achsgehäuseseite jedes Federlagers befindlichen Punkten go nach oben drücken, \^rerursachen sie eine Hebelwirkung, für die das benachbarte Federlager als Gelenkpunkt dient, so daß sie die Feder S-förmig zu biegen versuchen. Dadurch ist ein außerordentlich hoher Widerstand gegen weitere Rückfederung und seitliches Wanken gegeben. Gleichzeitig wirkt dieser Widerstand gegen das Rückfedern in ziemlich hohem Grade über die ganze Länge der Feder, besonders jedoch in dem sehr starken Teil der Feder an der Berührungsstelle mit den Anschlägen.

Die Trägerplatten 27 bestehen aus zwei im wesentlichen dreieckigen Seitenplatten 27_a und 27₆, die an entgegengesetzten Seiten der Rahmenlängsträger ι o_a festgeschraubt sind, welche ihrerseits im wesentlichen in Form von Doppel-T-Trägern ausgebildet sind. Wie sich am besten aus Fig. 2 und 4 ergibt, wird der Raum zwischen dem Mittelsteg des Trägers io_e bis zu einer durch die Kanten der oberen und unteren Flansche des Doppel-T-Trägers io_a gelegten Ebene durch Manschetten 31 ausgefüllt, so daß diese an den Flanschen des Doppel-T-Trägers anliegen können. Durch die ganze Länge der Manschetten 31 und durch die Platten 27,, und 27₆ erstrecken sich Bolzen 32, um die Trägerplatten fest in ihrer Lage zu halten. Die Anschläge bestehen aus sich durch die Platten 27^ und 27_& erstreckenden Bolzen 29, die von einer Hülse 29_Ö umgeben sind, welche an der Feder 14 anliegt. Die Ausbildung der Anschläge 29 und 30 ergibt sich aus Fig. 3. Diese zeigt einen Schnitt durch den Anschlag 30, der die gleiche Konstruktion aufweist, bei welchem der Bolzen mit 30 und die ihn umgebende Hülse mit 3o_a bezeichnet sind.

Gemäß Fig. 3 und 4 ist die hintere Trägerplatte 28 mit mehreren Bolzen 33 befestigt, welche durch die Platten 28_a und 28₆ und durch den obenerwähn-

Claims

ten, an dem unteren Flansch ι O₆ des Trägers io_fl befestigten Block23 geführt sind. Die unteren rück-

. wärtigeh Enden der Trägerplatte 28 sind durch eine Platte 28_C miteinander verbunden, die auf die Platten 28_a und 28₆ aufgeschweißt und ihrerseits am Rahmenteil 34 befestigt ist.

Die Konstruktion auf der entgegengesetzten Seite des Fahrzeuges ist die gleiche wie oben beschrieben. Die Trägerplatten 27 und 28 dienen daher nicht nur zur Halterung der Anschläge 29 und 30, sondern auch als Seitenführungen für die Federblätter 14, wie sich aus Fig. 2 und 3 ergibt. Ferner nehmen die Trägerplatten 27 und 28 den Seitenschub des Fahrzeuges auf.

Die Achsen werden durch die üblichen Schubstangen, welche in der Zeichnung mit 35 bezeichnet sind, in ihrer Lage gehalten. Die Laschen 36 des Achsgehäuses sind mit der Öse 37 des Schubstangenteiles 35_α verstiftet. Drehzapfen 38, die von der Trägerplatte 28 getragen werden, dienen zur. Halterung eines sich durch den Schubstangenteil 35₆ erstreckenden Bolzens. Ein Gewinde 39 mit grober Passung verbindet die Schubstangenteile35_a und 35 6» um ^eiⁿ seitliches Kippen der Achse zuermöglichen.

Ist das Lastfahrzeug, wie in Fig. 4 gezeigt, unbelastet, so liegt die Feder auf der Vorderkante des Federlagers 20 und an der Hinterkante des Federlagers 22 auf, was die längstmögliche wirksame Federlänge und damit eine maximale Durchfederung ergibt. Ist das Fahrzeug normal belastet, wie in Fig. 5 gezeigt, so liegt die Feder an den Federlagefn 2o und 22 an den Scheitellinien 24 um einen geringen Abstand nach innen von den Federenden auf, so daß die Feder bei normaler Belastung steifer ist. Bei Belastungsstößen biegt sich die Feder weiter durch, gegebenenfalls sogar bis zu einer entgegengesetzt gerichteten Krümmung. Hierbei liegt sie an den Lagern 20 und 22 an Stellen an, die näher beieinanderliegen als die Scheitellinien 24, was eine weitere Verkürzung der wirksamen Federlänge zur Folge hat. Die Kombination von Begrenzungsanschlägen 29 und 30 an der sich nach oben bewegenden Seite des Fahrzeuges, welche deren Aufwärtsbewegung begrenzen, mit der sich verändernden Federwirkung auf der entgegengesetzten Seite, auf welcher die· Feder beim Durchfedern steifer wird, ergibt gute Fahreigenschaften und begrenzt das Steigen, das Rückfedern und seitliches Wanken. 5»

TATENTANSPBuCHE:

i. Federung für schwere

Fahrzeuge, bei

welcher lange geschichtete Federn in ihrer Mitte auf den Achsgehäusen befestigt sind und mit ihren Enden gegen gekrümmte Lagerflächen des Fahrzeugrahmens drücken und am Fahrzeugrahmen unter den Federn Begrenzungsanschläge zur Lagensicherung der Federn gegenüber dem Rahmen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsanschläge (29, 30) etwa in mittlerer Entfernung zwischen dem Achsgehäuse (16) und den Federenden am Fahrzeugrahmen (io_a) bzw. an dessen Federlagerböcken (27, 28) angeordnet sind, und zwar in solcher Höhe, daß die Federn (14) bei entlastetem Fahrzeug mit ihren Unterseiten an den Begrenzungsanschlägen (29, 30) anliegen.
2. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorn und hinten nach oben gekrümmten Lagerflächen (20, 22) für die Federenden auf ihrem längeren, nach der Achse (18) zu gerichteten Teil eine Krümmung mit großem Radius aufweisen, auf welchem Teil das oberste Federblatt (14) bei zunehmender Belastung des Fahrzeuges sich unter starker Verkürzung der tragenden Federlänge abwälzt, und auf ihrem kürzeren, von der Achse abgewendeten Teil (24) eine Krümmung mit kleinem Radius besitzen, an welcher bei Entlastung der Feder (14) und bei deren Aufliegen auf den Begrenzungsanschlägen (29,30) das oberste Federblatt (14) mit seinen Enden abrollt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 550840, 640235; schweizerische Patentschrift Nr. 107 316;
USA.-Patentschrift Nr. 2 653 035.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 509 696/301 2.56 (809 511/34 5.58)