DE900059C

DE900059C - Federung fuer Fahrzeuge

Info

Publication number: DE900059C
Application number: DES26158A
Authority: DE
Inventors: Kurt Reinshagen
Original assignee: Seibert B GmbH
Current assignee: Seibert B GmbH
Priority date: 1951-12-02
Filing date: 1951-12-02
Publication date: 1953-12-17
Also published as: FR1054232A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine neuartige Federung für gleislose und Gleisfahrzeuge aller Art.

Die zwischen Fahrgestell und Wagenkasten angeordneten federnden Organe, wie Blattfedern, zylindrische oder kegelförmige Federn,, Torsionsfedern u. dgl., !besitzen eine Federcharakteristik, bei welcher mit zunehmendem Federweg die Federkraft und dementsprechend die Steifigkeit der Feder größer wird. Da die Federung bei allen Fahrzeugen grundsätzlich auf die größte zulässige Belastung abgestellt werden muß, so ergibt sich zwangsläufig, daß die zumeist noch vorgespannten Federn bei geringer Belastung des Fahrzeuges zu hart sind und daher nur unvollkommen oder überhaupt nicht die ihnen zugeordnete Aufgabe eines Ausgleichs oder einer Minderung der Fahrbahnunebenheiten erfüllen können.

Man hat daher bereits die verschiedensten Vorschläge gemacht und teilweise auch ausgeführt, welche darauf abzielen, den Wagenkasten in leerem Zustand oder bei geringer Belastung nur von schwachen- Federn tragen zu lassen und erst bei zunehmender Belastung, welche ein Absinken des Wagenkastens oder der Karosserie zur Folge hat, weitere zusätzliche Federn zur Wirkung zu bringen, um dadurch eine günstige Gesamtcharakteristik der Federung zu erzielen.

Abgesehen davon, daß sich keiner dieser Vorschläge in der Praxis bewährt hat, weil die Stabilitat des Fahrzeuges und bei Kraftfahrzeugen, die sogenannte Straßenlage erheblich darunter leidet, bringt die dabei notwendigerweise vorhandene starke Abhängigkeit der Höhenlage des Wagenkastens von der jeweiligen Belastung weitere Unzuträglichkeiten mit sich, so daß man bisher immer

wieder zu der klassischen, von der Pferdedroschke übernommenen Art der Federung zurückgekehrt ist. Die Erfindung- betrifft eine neuartige Ausgestaltung der Federung für Fahrzeuge aller Art, welche im Prinzip darin besteht, zwischen der mit" dem Fahrgestell verbundenen Federung und dem Wagenkasten Winkelhebel, gegebenenfalls mit veränderbarem Winkel und/oder mit in ihrer Länge veränderbaren Hebelarmen, derart anzuordnen, ίο daß das Produkt aus der !horizontalen Projektion des einen Hebelarmes (Kraftarmes) und der an ihm angreifenden Federkraft in einem vorgegebenen Verhältnis zu dem Produkt aus der horizontalen Projektion des anderen Hebelarmes (Lastarmes) und der an ihm angreifenden Teillast des Wagenkastengewichtes steht.

Die Veränderung des Winkels des Winkelhebels und/oder die Veränderung der Länge seiner Hebelarme kann von Fall zu Fall in Abhängigkeit νο·η der jeweiligen Belastung des Wagenkastens beispielsweise von Hand erfolgen. Es ist jedoch auch ohne weiteres möglich, durch geeignete Maßnahmen und Hilfsmittel, von denen in der nachfolgenden Beschreibung ein Ausführungsbeispiel angegeben ist, dafür zu sorgen, daß die gewünschte und notwendige Veränderung der obengenannten Bestimmungsstücke des als Zwischenglied eingeschalteten Winkelhebels selbsttätig eintritt.

Es ist weiterhin ein Gegenstand der Erfindung, durch besondere Ausgestaltung des Winkelhebels und der mit ihm zusammenwirkenden Organe die Höhenlage des Wagenkastens bei jeder beliebigen Belastung mindestens annähernd gleich zu halten, wodurch die Fahrsicherheit und vor allen Dingen die Straßenlage eines Kraftfahrzeuges ganz wesentlich verbessert wird.

Zur Ermittlung der in jedem einzelnen Fall notwendigen Bestimmungsstücke: (Hebelarmlängen und Winkel) des als Ausgleichsorgan zu verwendenden Winkelhebels können sowohl rechnerische als auch graphische Verfahren angewandt werden. Zu diesem Zweck werden Last-Weg- bzw. Kraft-Weg-Diagramme angefertigt, in denen jeweils die Horizontalprojektionen· der Lastarme und der Kraftarme und für die Wege jeweils die Vertikalprojektionen der von den Last- bzw. den Kraftangriffspunkten beschriebenen Bogen eingesetzt werden.

Für die verschiedenen Längen der von der Feder beaufschlagten Hebelarme ergibt sich für jeden Winkelhebel mit einem bestimmten Winkel bei gleichbleibendem Lastarm in dem Kraft-Weg-Diagramm eine Schar von Kurven, für welche die verschiedene Hebelarmlänge den Parameter bildet. Es liegt auf der Hand, daß im Bedarfsfall auch noch die Länge des Lastarmes unabhängig von. der Länge des Kraftarmes und dem Winkel des Winkelhebels variiert werden kann.

An diesen Kraft-Weg-Kurvem bzw. Last-Weg-Kurven sind noch Korrekturen anzubringen im Hinblick 'darauf, daß der 'Niedergang (Vertikalprojektion des Wegbogens) der beiden Hebelarmenden des Winkelhebels ein ungleicher ist, d. h.

daß einer Einheit des Niederganges des Wagenkastens nicht stets gleichbleibende Einheiten des F ederni ederganges entsp rechen.

Zur Bestimmung des günstigsten Hebelarmverhältniisses werden bei dem graphischen Ermittlungsverfahren unter den für verschiedene Winkel des Winkelhebels und für verschiedene Längen des von der Feder ibeauf schlagten Hebelarmes beispielsweise bei konstanter Länge des Laistamies ermittelten Kurvenscharen diejenigen ausgewählt, die den Federkurven der zur Verfügung stehenden oder für die Konstruktion in Aussicht genommenen Federn am besten entsprechen.

Etwaige Abweichungen zwischen der Fed'ercharakteristik und dem Kraft-Weg-Diagramm des von der Feder beaufschlagten Hebelarmes können mechanisch durch Kurven od. dgl. ausgeglichen werden, an welchen sich die von der Feder beaufschlagten und/oder die mit dem Wagenkasten verbundenen Organe abwälzen oder an denen sie entlang gleiten, oder umgekehrt.

Alles Nähere über die Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, auf welcher als Ausführungsbeispiel eine auf dem Prinzip der Erfindung beruhende, aus mehreren Blattfedern zusammengesetzte Automobilfederung dargestellt ist.

Fig. ι zeigt eine schemiatische Seitenansicht der Federung, teilweise im Schnitt, und Fig. 2 eine Draufsicht, teilweise im Schnitt. Auf der Radachse 1 liegt die aus mehreren, Blattfedern bestehende Bogenfeder 2 auf. Die Enden der obersten Blattfeder sind¹ zu den Augen 3 und 4 umgebogen und umfangen den Bolzen 5 bzw. 6.

An der Radachse 1 ist mittels der vertikalen dreieckigen Lasche 7 der Zylinder 8 befestigt. Innerhalb des Zylinders 8 befindet sich der Κοί- loo ben 9, der durch ein dem Zylinderinnenraum durch die Öffnungen 10 und 11 zugeführtes hydraulisches Medium, beispielsweise Öl, in der Längsachse des Zylinders 8 verschoben werden kann.

In dem am Ende der mit dem Kolben 9 verbundenen Kolbenstange 12 angebrachten Auge 13. ist der horizontale Querbolzen 14 gelagert, der innerhalb der im äußeren Teil des Zylinders 8 angebrachten Längsschlitze 15 verschiebbar ist. Seine an beiden Seiten aus den Schlitzen 115 hervorragenden Enden 14 bilden die Drehachse für den Scheitelpunkt zweier Winkelhebel, die als Dreiecksplatten' 16 -ausgebildet sind.

Das Ende des oberen, in seiner Länge univeränderbaren Hebelarmes bildet der die Platten 16 an ihrem rechten oberen Ende miteinander verbindende Bolzen 17, welcher in dem horizontalen Schlitz 18 der an der Karosserie befestigten Platte 19 verschiebbar gelagert ist. Der von dem Federauge 3 umschlossene Bolzen 5, der das Ende des unteren, in seiner Länge veränderbaren Hebelarmes des Winkeihebels bildet, ist in den schrägen Schlitzen 20 der. Dreiecksplatten 16 verschiebbar gelagert.

Der von idem anderen Federauge 4 der Blattfeder umschlossene Bolzen 6 ist einerseits in den schrägen

Schlitzen 2!i der den .antisymmetrischen Winkelhebel bildenden Dreiecksplatten 22 und anderseits in den abwärts gerichteten Schlitzen 2$ der an der Karosserie befestigten Platten 24 geführt. Die Schlitze 23 verlaufen, etwa tangential zu einem um die Radachse 1 geschlagenen, durch die Mitte (des Federauges 4 gehenden Kreisbogen. In den mit der Karosserie verbundenen Platten 24 sind in der Horizontalebene des Schlitzes. 18 der anderen Platte 19 die 'horizontalen Schlitze 25 angebracht, in welchen der Bolzen 26 horizontal verschiebbar ist, welcher den linken oberen Drehpunkt der Dreiecksplatten 22 und damit das Ende des konstanten Lastarmes des in der Figur linken Winkelhebels bildet.

Am rechten Ende der Dreiecksplatten 22 ist der den Scheitelpunkt dieses Winkelhebels bildende Bolzen 27 befestigt, welcher in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise innerhalb der horizontalen Schlitze 2S am linken Ende des Zylinders 8 verschiebbar ist.

Durch, den Kolben 9 wird entsprechend der Belastung der Karosserie und der gewünschten Charakteristik der Federung der Bolzen 14 innerhalb der Schlitze 15 des Zylinders 8 von Hand oder selbsttätig ^auf eine solche Länge verschoben, daß das Produkt der Horizontalprojektion des von der Feder 2 beaufschlagten Hebelkraftarmes 14, 5 des durch die drei Bolzen 17, 14 und 5 bestimmten Winkelhebels und der am Bolzen 5 angreifen den Federkraft in ein vorgegebenes Verhältnis zu dem Produkt aus der Horizontalprojektion des eine konstante Länge aufweisenden Hebelarmes 14, 17 und der an ihm angreifenden Teillast des Wagenkastens gebracht wird. Die Länge des Krafthebelarmes 14, 5 und seiner Horizontalprojektion wird durch die von der Belastung der Feder 2 abhängigen Lage des von dem Federauge 3 umschlossenen Bolzens 5 relativ zu dem den Drehpunkt des Winkelhebels bildenden Bolzen 14 bestimmt.

Bei einem beispielsweise nach links erfolgenden Verschieben des Bolzens 14 durch den in dem Zylinder 8 verschobenen Kolben 9 wird der das Ende des Kraftarmes bildende, von dem Federauge 3 umschlossene Bolzen 5 innerhalb des schrägen Schlitzes 20 und der das Ende des Lastarmes bildende Bolzen 17 innerhalb des horizontalen Schlitzes 18 verschoben.

Gleichzeitig werden die in der Figur linken Dreiecksplatten. 22 durch Verschieben des Bolzens 26 in dem Schlitz 25 und des Bolzens 27 in dem Schlitz 28, wobei der Bolzen 6 in den sich kreuzenden Schlitzen 21 und 23 entsprechend verschoben wird, in eine zu den Dreiecksplatten 16 antiiSymmetrische Lage' gebracht.

Es ist ohne weiteres ersichtlich., daß mit zunehmender Belastung und dadurch bedingtem Durchbiegen (Verflachen) der Bogenfeder 2 bei feststehenden, durch die Bolzen 14 und 27 bestimmten Drehpunkten der Dreiecksplatten 16 bzw. 22 ein Absinken der Karosserie verhindert werden kann, da durch Entlanggleiten der Bolzen 5 und 6 in den schräg nach außen abwärts geneigten Schlitzen 20 bzw. 2Ί die Entfernung zwischen der Karosserie und der die Federaugen 3 und 4 enthaltenden Horizontalebene vergrößert wird.

Die Neigung der schrägen Schlitze 20 und 21 ist erfindungsgemäß zweckmäßig so· gewählt, daß, wie groß auch immer die Belastung der Karosserie und dementsprechend die Durchbiegung der Federn 2 sein mag, die Karosserie relativ zum Fahrgestell bzw. zur Radachse 1 stets mindestens annähernd die gleiche Höhenlage beibehält.

Gleichzeitig mit dem Verschieben der Bolzen 5 und 6 innerhalb der Schlitze 20 bzw. 21 wird die Länge des von der Feder beaufschlagten Krafthebelarmes 14, 5 bzw. 27, 6 im Verhältnis zu den das Karosseriegewicht tragenden konstanten Lasthebelarmen 14, 17 bzw. 27, 26 vergrößert; darüber hinaus wird dabei auch der durch die Bolzen 17, 14, 5 bzw. 26, 27, 6 definierte Winkel der Winkelhebel verändert, wenn der Schlitz 20 nicht radial zu der durch den Bolzen 14 bestimmten Drehachse verläuft.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß es bei geeigneten, durch Rechnung oder graphisch, ermittelteil Abmessungen der den Winkelhebel erfindungsgemäß beeinflussenden Bestimmungs stücke möglich ist, die Federcharakteristik der die Karosserie tragenden Federn in beliebig vorgegebener Weise genau festzulegen.

Das hier an Hand eines Ausführungsbeispieles mit Blattfedern, demonstrierte Prinzip der Erfindung kann selbstverständlich bei sinngemäßer Abwandlung der Anordnungen und Wahl der einzelnen Konstruktionselemente auch bei beliebigen anderen Federn, wie z. B. zylindrischen oder konischen Druck- und Zugspiralfedern, oder bei den verschiedensten Federkombinationen angewandt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Federung für Fahrzeuge aller Art, wie

z. B. Eisenbahnwagen, Kraftfahrzeuge u. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß die die Federung bewirkenden Federn oder Federkombinationen nicht unmittelbar an dem Wagenkasten (Karosserie) und dem Federgestell oder den Radachsen angreifen, sondern mittelbar über Winkelhebel, deren Winkel und Hebelarmlängen so gewählt sind, daß das Produkt aus der Horizontalprojektion des Kraftarmes (14, 5 bzw. 27, 6) und der an ihm angreifenden Federkraft in einem dem notwendigen Gleichgewichtszustand entsprechenden Verhältnis zu dem Produkt aus der Horizontalprojektion des Lastarmes (14, 17 bzw. 2j, 26) und der ihm zugeordneten Teillast (Wagenkastengewicht) steht.

2. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Radachse (1) oder mit dem Fahrgestell verbundene Blattfeder (Bogenfeder 2) unter Zwischenschaltung zweier an ihren Enden angeordneter Winkelhebel, auf die Karosserie einwirkt.

3· Federung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitel der Winkelihebel an einem Fahrgestell angelenkt ist.

4. Federung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Drehpunktes

(14 bzw. 27) des Winkelhebels relativ zum Fahrgestell oder zur Radachse veränderbar ist.

5. Federung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

der Winkelhebel durch eine oder zwei dreieckige Platten (16 bzw. 22) gebildet wird, in welchen für den am freien Ende der Blattfeder (2) befestigten Bolzen (5 bzw. 6) ein so verlaufender Längsschlitz (20 bzw. 21) angebracht

ist, daß sich der von der Blattfeder (2) beaufschlagte Hebelarm des Winkelhebels (.Kraftarm 14, 5 bzw. 27, 6) mit zunehmender Durchbiegung der Federn relativ zu dem von dem Wagenkastengewicht beaufschlagten (konstan-

ten) Lasthebelarm (14, 17 bzw. 27, 26) vergrößert.

6. Federung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der an den Dreiecksplatten (16 bzw. 22) befestigte, das Ende des Last-

hebelarmes bildende Bolzen (17 bzw. 26) in einem beispielsweise horizontalen Schlitz (18 bzw. 25) eines mit dem Wagenkasten, verbundenen Konstruktionsteiles (19 bzw. 24) verschiebbar ist.

7. Federung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Anpassung an die Federcharakteristik und/oder zwecks Aufrechtn erhaltung einer vorgegebenen Nullpunktlage des beliebig belasteten- Wagenkastens relativ zum Fahrgestell oder zu den Radachsen der in dem Karosserieteil für den am Ende des Lastarmes angebrachten Bolzen (17 bzw. 26) vorgesehene Schlitz (iS bzw. 25) !kurvenförmig verläuft.

8. Federung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Anpassung an die gewünschte Federcharakteristik und/oder zwecks Aufrechterhaltung einer Nullpunktlage des beliebig belasteten Wagenkastens relativ zum Fahrgestell oder zu den Radachisen die in den Dreieckspiatten (16 bzw. 22¹) angebrachten Schlitze (20 bzw. 2.1) für den Bolzen (5 bzw. 6) am Ende der Blattfeder kurvenförmig und/oder schräg verlaufen.

9. Federung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der den¹ Drehpunkt des Winkelhebels bildende Bolzen (14 bzw. 27) innerhalb eines Schlitzes (15 bzw. 28) verschiebbar und am Ende einer Kolbenstange (12) angeordnet ist, deren Kolben (9) vorzugsweise durch hydraulische Mittel von Hand oder selbsttätig, vorzugsweise in Abhängigkeit von der Belastung des Wagenkastens verschoben wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

5643 12.