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Fahrzeugfahrgestell.
Die Fahrgestelle von Fahrzeugen, die sich auf unebener Fahrbahn bewegen, werden je nach der
Grösse der Unebenheiten und der Weichheit der etwa vorhandenen Federung auf Verwindung beansprucht. Man nimmt das als Übelstand in Kauf oder gibt dem Rahmen des Fahrgestells einen verwindungsfesten, geschlossenen Querschnitt, z. B. in Form eines Kastenträgers oder Rohres. Bei hölzernen Ackerwagen wieder verbindet man die Teile des Fahrgestells mit so viel Spielraum, dass die Räder den Unebenheiten des Bodens folgen können, ohne dass in den Langbäumen Verdrehungsbeanspruchungen auftreten.
Nach der Erfindung enthält das Fahrgestell einen oder mehrere, die starren Radträger tragende Träger solcher Verwindungsfähigkeit, dass alle vorkommenden Verdrehungen elastisch aufgenommen werden. Diese Träger bestehen z. B. aus Profileisen oder etwa aus Federstahl von geeignetem, z. B. rechteckigem, stern-, kreuzförmigem oder anderem Querschnitt. Weiterhin sind Mittel zur Erreichung progressiver Federwirkung und zur Federeinspannung angegeben.
Der Erfindungsgegenstand ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt, u. zw-zeigt Fig. 1 einen Ackerwagen im Schnitt nach der Linie 1-1 von Fig. 2, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II von Fig. 3, Fig. 3 eine Draufsicht auf Fig. 2 bei abgenommenen Bodenbrettern, Fig. 4 das Fahrgestell eines Einachsanhängers von vorn mit Teilschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 5, Fig. 5 eine Draufsicht zu Fig. 4, teilweise im Schnitt, Fig. 6 das Fahrgestell eines Dreiradwagens von oben gesehen.
Fig. 6 a einen Teilschnitt nach der Linie 1-1 der Fig. 6, Fig 7 das Fahrgestell eines Zweiachsanhängers von oben gesehen, ebenfalls teilweise im Schnitt, Fig. 8 den hinteren Teil des Fahrgestells eines Dreiachsanhängers von oben gesehen und teilweise geschnitten, Fig. 9 das Fahrgestell eines Personenkraftwagens im Schnitt nach der Linie IX-IX von Fig. 11, Fig. 10 dasselbe im Schnitt nach Linie X-X der Fig. 9, Fig. 11 eine Draufsicht hiezu, Fig. 12 einen Seitenwagen im Schnitt nach der Linie XIl-XII der Fig. 13, Fig. 13 eine Draufsicht hiezu, teilweise im Schnitt, Fig. 14 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Fahrgestells eines Einachsanhängers von der Seite gesehen, Fig. 15 eine Draufsicht hiezu, teilweise im Schnitt, Fig. 16 das Fahrgestell eines vierräderigen Strassenfahrzeuges von der Seite gesehen, Fig. 17 eine Draufsicht hiezu, Fig.
18 das Fahrgestell eines andern vierräderigen Strassenfahrzeuges von der Seite gesehen, Fig. 19 eine Draufsicht hiezu, Fig. 20 das Fahrgestell eines vierräderigen Schienenfahrzeuges von der Seite gesehen, Fig. 21 eine Draufsicht hiezu, teilweise im Schnitt, Fig. 22 das Drehgestell eines Schienenfahrzeuges von der Seite gesehen, Fig. 23 eine Draufsicht hiezu, beide teilweise im Schnitt. Die Fig. 24-32 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele biegungssteifer verwindbarer Träger (Drehungsfedern), u. zw. zeigt Fig. 24 eine Kreuzfeder im Querschnitt, die Fig. 25-27 zeigen eine progressive Rechteekfeder in Seitenansicht und in zwei Querschnitten in versetzten Ebenen, die Fig. 28-30 zeigen eine progressive Kreuzfeder in Ansieht und in zwei Querschnitten, Fig. 31 zeigt eine andere progressive Kreuzfeder, und Fig. 32 zeigt eine Sternfeder im Querschnitt.
In den Fig. 1-3 hat der Längsträger 1 z. B. doppel-T-förmigen Querschnitt, der an den Stellen, wo die Querträger 2 und die Radträger 3 befestigt sind, etwa durch Verbindung der gegenüberstehenden Flanschenenden mittels angeschweisster Platten l'zum Kastenquerschnitt geschlossen ist. Die Querträger 2 bestehen etwa aus je zwei U-Profilen, die in solchem Abstand voneinanderliegen, dass unter den Bodenbrettern 4 befindliche Querleisten 5 zwischen ihnen Platz haben. Die Radträger 3 haben biegungsstdfen, z. B. kasten-oder Uförmigen Querschnitt. Am Aussenende der Radträger 3 sitzen etwa
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U-förmige Platten 6, die die Naben oder Achsen der Räder 7 tragen. Die Aussenenden der Querträger 2 sind durch Randträger 8 von z. B. U-Profil verbunden.
Die Lenkung kann durch Drehschemel oder Lenkschenkel erfolgen ; in beiden Fällen ist die Deichsel 9 unter dem Längsträger 1 um einen vertikalen Zapfen drehbar befestigt.
Läuft ein Rad 7 über ein Hindernis, so verwindet sich der Längsträger 1 auf den Strecken, auf denen sein Querschnitt offen ist, und die andern drei Räder bleiben am Boden. Die auf dem Wagen liegende Last wird auf die Radträger 3 durch den biegungsfesten Längsträger 1 und durch den Rahmen 2, 8 übertragen. Für Holztransportwagen kann der Rahmen 2, 8 entfallen und der verwindbare, jedoch biegungssteife Längsträger 1 unterteilt und verlängerbar ausgebildet sein.
Bei dem Fahrgestell nach den Fig. 1-3 besitzt der Längsträger 1 zweckmässig ein Profil von so geringem Verdrehungswiderstand, dass eine federnde Wirkung beim Überwinden von Hindernissen nicht in Erscheinung tritt. Besteht der Längsträger jedoch aus einer geraden Drehungsfeder, z. B. oblongen, also rechteckigen oder elliptischen Querschnitts von entsprechender Stärke, so sind die Radträger gegeneinander gefedert. Geht dann ein Rad über eine Vertiefung, so sinkt es in sie nur bis zu solcher Tiefe ein, wie die Feder nachgibt, und bei der Überwindung eines Hindernisses wird das am andern Ende des Radträgers sitzende Rad von einer bestimmten Höhe an mitgehoben.
Bei dem Beispiel eines Einachsanhängers nach den Fig. 4 und 5 sind an Stelle eines mittleren Längsträgers 1 deren zwei in Form von geraden Drehungsfedern mit elliptischem Querschnitt vorhanden, die parallel oder im Vorlaufwinkel der Räder nebeneinanderliegen. An ihren Enden und in der Mitte sitzen Klötze 10 ; um die mittleren greifen die Radträger 3 mit den Rädern 7, und die an den Enden sind
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sind Winkeleisen 12 angebracht, auf denen der Wagenkasten ruht. An den Längsträgern 1 oder an den Radträgern 3 sind Trommeln 13 befestigt, über denen Bremsbänder 14 liegen, deren eine Enden an der Schiene 15 sitzen, während die andern durch die Feder 16 gespannt werden. Hiedurch wird eine Reibungsdämpfung beim Durchfedern herbeigeführt.
Wird das Fahrgestell belastet, so sinkt es gegenüber den Rädern ? nach unten, der Winkel zwischen den Radträgern 3 und der Horizontalen ändert sich und die Längsträger 1 verdrehen sich.
Bei dem Dreiradwagen nach Fig. 6 sind drei Drehungsfedern 1 vorgesehen, von denen zwei schräg zur Wagenlängsrichtung liegen und die dritte deren auseinanderstehende Enden verbindet, die so weit voneinander entfernt sind, dass die Drehungsfeder eine zur Aufnahme der Verwindung ausreichende Länge erhält. An ihr sitzt der verwindung-und biegungsfeste Radträger 3 für das Mittelrad 7. Die konvergierenden Enden der beiden seitlichen Drehungsfedern 1 sind durch ein Querstück 11 verbunden.
Vor den andern Enden der seitlichen Träger 1 sitzt ein zweites sie verbindendes Querstück 11.
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auf denen der Wagenkasten ruht. Die hier z. B. rechteckigen, als Drehungsfedern ausgebildeten Längsträger 1 laufen von dem Mittelquerstück 11 über die Radträger 3 nach den Endquerstücken 11. Die Deichsel 9 ist im Zapfen 18 drehbar. Ihre nach hinten ragende Verlängerung 19 lenkt mit Hilfe der Spurstange 20 und der Lenkschenkel 21 die Vorderräder.
In Fig. 8 ist der hintere Teil eines Dreiachsanhängers dargestellt. Die Längsträger und Drehungsfedern 1 gehen vom mittleren und hinteren Querstück 11 zu den Radträgern 3, die so gekröpft sind, dass das dritte zwischen ihnen liegende Stück des Längsträgers 1 eine zur Aufnahme der möglichen gegenseitigen Verdrehung der Radträger 3 ausreichende Länge erhält. Hiebei haben die Hauptträger 1 zwischen den Radträgern 3 z. B. Kreuzquerschnitt und bestehen aus gehärtetem Federstahl. Diese Anordnung ist zweckmässig, wenn der Abstand der Radträger zur Unterbringung einer Drehungsfeder vom erwünschten Verwindungswiderstand nicht ausreicht.
Dann müssen die vor und hinter den Radträgern liegenden stärkeren Drehungsfedern 1 den Hauptteil der Federung übernehmen, während das dazwischen liegende Stück die Fahrzeuglast überträgt und im übrigen so verwindungsweich ist, dass es die Verdrehung ohne Überbeanspruchung aushält. Hiezu eignen sich Querschnitte geringerer Materialstärke und dem Fahrzeuggewicht angemessener Höhe, die durch Rippen am Ausknicken verhindert und gegen Seitenkräfte versteift sind.
Bei Anhängern und Dreiradwagen führt wegen der geringen Federung und der nicht allzu hohen Fahrgeschwindigkeit die beim Durchfedern der Lenkräder nach Fig. 6 und 7 auftretende Kreiselpräzession erfahrungsgemäss zu keinen Lenkstärungen. Auch bei Lastkraftwagen liegen die Verhältnisse noch ähnlich, und die Fahrgestelle nach den Fig. 7 und 8 liessen sich für sie vielleicht verwenden.
Für Personenkraftwagen erscheinen sie indessen nicht vollständig geeignet, und an ihre Stelle treten besser die Anordnungen nach den Fig. 9-11. Hier sind die Querstücke 11 zunächst durch einen verdrehung-und biegungssteifen Mittelträger 22, z. B. geschlossenen Kastenquerschnitt, verbunden, an dem Motor, Karosserie, Bremsen, Getriebe, Steuerung usw. angebracht sind. Zur Vermeidung von Kreiselpräzession und Änderung der Spurweite ist besonders jedes Vorderrad an zwei übereinander-
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träger 3 sind wieder mit als Drehungsfedern ausgebildeten Längsträgern 1 verbunden, von denen auf jeder Wagenseite zwei im gleichen Vertikalabstand wie die Träger 23 übereinanderliegen. Trommeln 13 mit durch Backen 15 anspannbarem Bremsband 14 sind zur Dämpfung vorgesehen.
Die Fig. 12 und 13 zeigen ein Motorrad mit Seitenwagen. Am Rahmen 26 des Motorrades sind in bekannter Weise Schellen 28 befestigt, in denen die Enden eines als elliptische Drehungsfeder ausgebildeten Längsträgers 1 eingeklemmt sind. Etwa in seiner Mitte ist mittels eines Klotzes 10 ein als Verbindungsarm ausgebildeter Radträger 3 befestigt, der an einem kreuzförmigen Längsträger 1 aus Federstahl angreift. Mit ihm parallel liegt eine zweite elliptische Drehungsfeder 1, die den Radarm 3 des Seitenwagenrades 7 trägt. Diese beiden Drehungsfedern 1 sind an den Enden über Klötze 10 durch
Querstücke 11 verbunden, die Winkel 12 tragen, auf denen der Seitenwagen 27 ruht.
Für Fahrgestelle von Flugzeugen ergibt die Konstruktion eine Gewichtsersparnis. Die Anordnung entspricht etwa der von Fig. 5, wobei die Endklötze M unter Umständen direkt, ohne Benutzung von
Querblechen 11, am Flugzeuggerippe befestigt sein können.
Bei den Beispielen nach den Fig. 14-23 sind die biegungssteifen Drehfeder an einem biegungssteifen Längsträger 22 befestigt, z. B. mittels Blöcken (Manschetten) 10 angeschweisst. Ihre Enden sind, etwa über Manschetten 10, mit den starren Radarmen 3 verbunden, die die Räder 7 tragen.
Die Fig. 14 und 15 zeigen einen Einachsanhänger mit starrem Mittelträger 22, dessen vorderes Ende die Deichsel bildet und dessen hinteres Ende mit der Drehfeder 1 aus Hochkantfederstahl verbunden ist. An den Enden von 1 neben den Radträgern 3 sitzen Dämpfertrommeln 13. An den Längsholmen des Wagenkastens sind Winkelbleche 29 befestigt, deren Böcke 30 auf den Trommeln 13 aufliegen. Von unten werden die Trommeln 13 von gleichartigen Böcken 30 umfasst, die mittels Schrauben gegen die oberen Böcke gezogen werden. Ausser auf den Blechen 29 liegt der Wagenkasten auf dem Querträger 12 und der hinteren Verlängerung des Mittelträgers 2 auf.
Bei dem Strassenfahrzeug, z. B. einem Personenkraftwagen (Fig. 16 und 17) liegt die hintere Drehfeder 1 weit nach hinten, um die Hintersitze möglichst weit vor den Federn zu haben, während die vordere Feder 1 in solcher Stellung zu den Vorderrädern 7 steht, dass sie deren durch die Steuerung 20 bewirkter Lenkbewegung nicht im Wege steht. Damit die Manschetten 10 die als Kreuzfedern ausgebildeten Drehfedern 1 gut fassen, sind Füllstücke 32 zwischen 1 und 10 gelegt.
Die Fig. 18 und 19 zeigen ein Strassenfahrzeug, z. B. einen Lastwagen oder Lastwagenanhänger, bei dem die Hinterräder mit ihren Radträgern 3 an verwindbaren Längsträgern 1 sitzen, die Vorderräder hingegen an verwindbaren Querträgern 1. Die Querfeder 1 trägt die Radarme 3 der gesteuerten Vorderräder 7. In der Mitte der Querfeder 1 ist an der Manschette 10 vorne ein verdrehungsfester Teil 35 angebracht, an dem der vorderste Querträger 12 sitzt, und hinten zwei divergierende Längsträger 36, an denen die nötigen Querträger 12 befestigt sind.
Bei dem zweiachsigen Schienenfahrzeug (Fig. 20 und 21) können die Radarme 3 als Gabeln ausgebildet sein, in denen die Räder 7 laufen. Um den Angriffspunkt des Raddruckes möglichst weit nach aussen zu legen, ist mit der Manschette 10 der z. B. kreuzförmigen Drehfeder 1 ein Hohlkörper 33 festverbunden, an dem die beiden Radarme 3 sitzen.
Die Fig. 22 und 23 zeigen ein Drehgestell für ein Schienenfahrzeug. Der drehungsfeste Träger 22 trägt den Drehzapfen 34. An den Manschetten 10 der Kreuzfedern 1 sitzen die in sich als Gabeln ausgebildeten Radarme 3 gegen ihre Mitte verschoben.
In Fig. 24 bilden das senkrechte Blatt 36 und die beiden Querblätter 37 eine Kreuzfeder, die mit Hilfe der Klötze 38 und des Ringes 39 eingespannt ist. Die Klötze 38 liegen innen an den Federn 36 und 37 an und ragen über die Verbindungslinie A-A der Federecken hinaus. Die Klötze 38 zeigen an ihrem Aussenrand Vertiefungen 40. Der polygonale Ring 39 liegt an den Enden der Federn 36 und 37 und an den Aussenrändern der Klötze 39 an. Er besteht aus vier Teilen, die über den Vertiefungen 40, z. B. durch Lichtbogenschweissungen, verschweisst sind. Beim Erkalten ziehen sich die Schweissnähte zusammen, so dass Federn und Klötze radial zusammengepresst werden. Die Vertiefungen 40 sollen eine Erwärmung der Klötze 38 beim Schweissvorgang verhindern. Der Ring 39 kann auch aus einem Stück bestehen und warm aufgeschrumpft werden.
Gemäss den Fig. 25-27 sind die beiden Endmansehetten 42 der dreiteiligen progressiven'Rechteckfedern 36, 37 mit Querträgern 12 des Fahrgestells verbunden. An der Mittelmanschette derselben sitzt ein Radarm 3. Die mittlere Feder 36 besteht aus zwei Stücken von je knapp halber Gesamtfederlänge, die an den Enden der Gesamtfeder eingespannt sind und kurz vor der Mittelmanschette endigen.
Fig. 26 zeigt die Mitteleinspannung. Bei ihr ist zwischen die beiden durchlaufenden Aussenfedern 37 ein Füllstück 41 gelegt, und um 37 und 41 greifen zwei Winkel 42, die an den stumpfen Kanten zweier diagonal gegenüberliegender Ecken dieser Aussenfedern zu einer Manschette verschweisst sind.
Diese Schweissnähte ziehen sich zusammen und wirken schrumpfen. Das Füllstück 41 kann durch Nieten 43 gesichert werden.
Bei den Endeinspannungen liegen an Stelle des Füllstückes 41 die Feder 36 und zwischen 36 und 37 je ein kleineres Füllstück, das die Zwischenräume ausfüllt. Auch diese Füllstücke können durch Nieten 43 gesichert sein.
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Die in der Pfeilrichtung wirkenden Belastungskräfte (Fig. 25), müssen von den Federn 37 auf- genommen werden, die dabei wie die Gurte eines Gitterträgers beansprucht sind. Zu ihrer Entlastung dienen weitere Verbindungsstäbe 44, die an den Federn 37 mittels Manschetten 42 befestigt sind.
Die freien Enden der Mittelfedern 36 sind mit Manschetten 42'versehen, an denen Arme 45 sitzen, die in an der Mittelmanschette 42 angebrachte Klauen 46 eingreifen. Zwischen 45 und 46 ist ein Spielraum von solcher Grösse belassen, dass die Federn 36 erst mitgenommen werden, nachdem die
Federn 37 schon einen bestimmten Winkelweg zurückgelegt haben. Dabei können die Spielräume an den beiden Einzelfedern 36 (Fig. 25) verschieden sein, so dass die beiden Federn 36 nacheinander zum
Tragen kommen und im Ganzen drei Abstufungen in der Federstärke vorhanden sind. Wegen der gemeinsamen Endeinspannung haben alle drei Federn zweckmässig die gleiche Stärke, so dass die mittlere Feder 36 weniger hoch beansprucht wird.
Die Fig. 28-30 zeigen eine progressive Kreuzfeder, deren linkes Ende am Mittelträger 22 des Fahrgestells befestigt ist und an deren. rechtem Ende der Radarm 3 sitzt. Hier liegt die progressiv wirkende Mittelfeder 36 quer, so dass die Verbindungsstäbe 44 (Fig. 30) entsprechend gekrümmt sind.
Bei dieser Anordnung kann die mittlere Feder stärker als die äusseren sein, so dass sie trotz des kleineren Winkelweges ebenso hoch wie jene beansprucht wird.
Fig. 31 zeigt eine Kreuzfeder mit vier inneren Einzelblättern 37, die an den Einspannstellen durch ein Füllstück 41 abgestützt sind und über und unter den inneren Federblättern 37 Aussenfedern 37' mit Füllstücken 41'zwischen ihnen und den Innenblättern 37.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Fahrzeugfahrgestell, dadurch gekennzeichnet, dass die Räder mit Radträgern an drehungsnachgiebigen, jedoch biegungssteifen Fahrgestellträgern befestigt sind.