DE2000110A1 - Radaufhaengung - Google Patents

Description

DIPL.-ING. KLAUS BBHN Λ ft Π Π 1

DIPL.-PHY8. ROBERT MÜNZHUBER Z V U U | |

A 502 69 PATENTANWÄLTE

8 MÜNCHEN 22 WIDBNMAYBR8TR. B . TELEFON (0811) 22 SB 30, 2ΘΒ1Θ2

29. Dezember I969 Ml/He.

Herr JOHN RUSSELL CROMPTON MOORE, Little Melton, Norwich, Norfolk, England

Radaufhängung

Die Erfindung betrifft die Aufhängung von mit Rädern versehenen Fahrzeugen, insbesondere Fahrzeugen mit Eigenantrieb wie Automobilen, Militärfahrzeugen und Panzern, die Radaufhängung von Flugzeugen, rollende Plattformen, Hilfseinrichtungen auf Flugplätzen, in der Industrie, in Krankenhäusern und dergleichen und in einfacherer Ausführung die Aufhängung der Räder von Fahrrädern oder sonstigen leichteren mit Rädern versehenen Geräten. Die Erfindung erhält auch Anwendung auf dem übrigen Gebiet der Technik, wo flexible Kupplungen verwendet werden einschließlich bei selbstspannenden und Kettenradantrieben und Getrieben ohne Leergang.

Es soll hier kurz daran erinnert werden, in welchem Ausmaß die herkömmlichen Aufhängungen Einfluß auf den gesamten Aufbau eines modernen Fahrzeuges haben, wobei als Beispiel ein einfaches Familienauto mit vorn liegendem Motor genommen

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wird, der die Hinterräder über eine Kardanwelle und die Hinterachse antreibt, während die Vorderräder an Querlenkern aufgehängt sind und eine SchraubenfederabstUtzung haben.

Die bei dieser Grundgestaltung erforderlichen Elemente bestehen aus Federn, Dämpfern und deren Verankerungen sowie oberen und unteren Querlenkern, Spurstangengelenkverbindungen,

W flexiblen hydraulischen Verbindern, KardanUbertragungselementen, Panhardstäben, Gegenlagerteilen und verschiedenen Lagern. Zwar beziehen die Fahrzeughersteller einige oder alle dieser Teile von Zulieferfirmen, doch müssen sie das Werkzeug, die Arbeit, das Zubehörmaterial und Hilfsvorrichtungen, die für den Zusammenbau und die Inspektion benötigt werden, bereitstellen. Ein Konstrukteur muß außerdem für die Vertikalverlagerung oder Bewegung aller dieser Einzelteile den nötigen Platz schaffen; dies gilt auch für die Hinterachse und die Kardanwelle.

k Es muß deshalb der ganze Aufbau des Wagens entsprechend eingerichtet sein, daß diese Teile in ihrer Bewegung Platz finden, und auch die Bremsleitungen und Benzinleitungen, die elektrische Verdrahtung und die Auspuffleitung müssen für die Vertikalbewegung dieser ungefederten Teile Platz lassen. Es müssen außerdem Verstärkungen eingebaut werden, um die Fahrzeugfestigkeit so wenig wie möglich zu schwächen.

Diese orthodoxen Aufhängungen kosten, wenn sie auch nur sehr einfacher Art sind, sehr viel mehr als nur den Preis der

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Federn, DMmpfer und Elemente, die für die Bewegung der Räder nötig sind, und benötigen aus verschiedenen Gründen eine Überwachung, was für den Benutzer nachteilig ist, nicht nur, weil es die Gesamtkosten steigert, sondern auch, well dadurch der Nützlichkeitswert sinkt.

Mit der Erfindung wird eine neue Radaufhängung geschaffen, bei der eich die Relativbewegung zwischen der Radnabe und dem Radkranz vollzieht, wobei dann Steuermittel vorgesehen werden können, um viele der bisher am Fährzeugunterteil benötigten Elemente und konstruktiven Nachteile für die Vertikalbewegung eliminieren zu können.

Bekannte Vorschläge für federnde Räder enthalten Federeleraentverbindungen in Form von mechanischen federnden Mitteln zwischen der Nabe und dem Radkranz. Es sind auch bereits Vorschläge mit Federnaben, pneumatischen Elementen zwischen Radkranz und Nabe und Gumraimembranen bekannt, die in den Radkranz eingespannt sind und mit gleitenden Gummimembranen in radialer Richtung zusammenwirken. Keine dieser bekannten Beispiele haben hinreichend großen nutzbaren Federweg und hinreichende Quersteif igkelt, so daß sie den Anforderungen, die schnell fahrende Automobile an sie stellen, nicht gewachsen wären, weil nämlich die federnden Elemente ausgelegt sind, um das Fahrzeug zu tragen, wodurch die Aufhängung zum Springen neigt. Auch wenn

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ein derartiges Rad mit genügend Federweg ausgelegt worden wäre, würde es aus vier Gründen nicht als brauchbare Aufhängung geeignet sein.

(1) Jedes federnde Rad mit vorgegebener Ausweichmöglichkeit in Durchmesserrichtung kann nur über die Hälfte dieses Bereiches für das Ausweichen bei Stößen benutzt werden, nämlich über den radialen Bereich. In der Praxis werden hiervon flr das ψ Totgewicht des Wagens bereits ungefähr 50 % benötigt, so daß noch etwa 25 % für das Abfangen von Zuladung und Stößen zur Verfugung stehen. Die Zuladung selbst benötigt vielleicht noch 10 % oder mehr, so daß zum Abfangen der Stöße nurmehr 15 % oder weniger des ganzen Bereiches zur Verfügung stehen, was oft in der Praxis weniger als 2,5 cm ausmacht. Die Federn können zwar sehr versteift werden, doch ergibt sich dann ein sehr rauhes Fahrverhalten, und der Federweg ist dennoch unzureichend.

^ (2) Die Aufhängung der lenkbaren Räder muß derart arbeiten, daß bei sämtlichen vorkommenden Federwegen die Winkelausrichtung in engen Grenzen gleich ist. Unter Beschleunigungs- oder Verzögerungskräften tritt die gesamte Federverschiebung eines Federrades möglicherweise in der horizontalen Ebene ein, wodurch die Einschlagwinkeltoleranzen weit überschritten werden, was zu einer großen Unstabil!tat des Fahrzeuges führt.

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In einem solchen Rad, das eine Nabe« einen Radkranz und dazwischen federnde Elemente besitzt« kann eine sehr plötzliche Verformung mit hoher Geschwindigkeit einen Zustand herbeiführen, in welchem der ausgelenkte Teil des Radkranzes dann zurückschlägt wie eine aus dem Gleichgewicht geratene Masse. Ein derartiger Ungleichgewichtszustand würde plötzliche Zerstörungskräfte hervorrufen.

(4) Es ist von Konstrukteuren nicht erkannt worden, wie mit praktischen Methoden ein solcher Radkranz gedämpft werden kann. Dieselben Schwierigkeiten verhindern die Anwendung einer derartigen Vorrichtung als Antirollkupplung.

Aufgabe der Erfindung ist es also, ein Radfedersystem zu schaffen, in welchem eine wirksame Steuerung des Rades möglich ist, ob dieses jetzt in sich selbst federt oder nicht. Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind besonders im Hinblick darauf geschaffen, daß Verbesserungen erzielt werden bezüglich der ungefederten Massen, der Reifenabnutzung, der Fahrbahnhaftung, des Fahrkomforts und der benötigten Energie und darauf, daß die Fahrzeugkonstrukteure nunmehr Fahrzeuge mit mehr Innenraum bei vorgegebener Größe, Fahrzeuge von größerer Einfachheit, erhöhter Festigkeit schaffen können und weniger Schwierigkeiten auftreten bei der optimalen Auslegung für die Fahrgastbeförderung und die Unterhaltung.

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Die Erfindung kann in anderer Form auch bei drehenden Maschinenteilen wie Zahnrädern verwendet werden, um z.B. den Leergang zu verringern, und für Ketten-und Riemenantriebe. Der in der Beschreibung verwendete Ausdruok "Rad" ist also weiter zu verstehen und beinhaltet neben Automobilrädern und Rädern für andere Straßenfahrzeuge auch sonstige umlaufende Maschinenelemente.

Gemäß der Erfindung wird ein Aufhängesystem mit einem Rad geschaffen, dessen Nabe und Radkranz di rch federnde Elemente miteinander so verbunden sind, daß ein Drehmoment Übertragen werden kann, wobei zwischen Nabe und Radkranz in radialer Richtung eine Relativbewegung möglich ist, während mit dem Radkranz Steuermittel verbunden sind, die die Relativbewegung auf einen bestimmten Weg zwangsweise halten, wobei diese Steuermittel Lager aufweisen, die eine Drehung des Radkranzes und der Nabe zulassen.

Entsprechend der der Erfindung zugrundeliegenden Idee werden alle PahrfUhrungseigenschaften wie die Dämpfung, die Federung und die Querstabilisierung auf den Radkranz nun über ein Lager übertragen. Es kann an den Radkranz nun eine Tragfeder angeschlossen werden, die eine dem Fahrzeuggewicht und der Zuladung entgegenwirkende Stutzkraft bewirkt, wodurch unter in Ruhe befindlicher Belastung die Nabe

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eich in einer bestimmten Lage, nämlich bezüglich des Radkransee etwa koaxial befindet. Ausschließlich durch geeignete Federbemessung kann also jeder bestimmte Teil des Federweges in Durchmesserrlchtung des Rades für die Stoßabfederung verwendet werden* der übrige Teil für den Rückprall.

Der Aufbau der bekannten federnden Räder* insbesondere der Einbau der die Belastung tragenden Federelemente zwischen * Radkranz und Nabe schlossen aus, daß ein angemessener Durchnesserweg für die Federung und dabei gleichzeitig eine beträchtliche Querstabilität und Steifigkeit vorhanden waren, so daß seitliche Verlagerungen der Nabe bezüglich des Radkranzes vermieden wurden· Durch die Erfindung braucht in dieser Hinsicht keine Grenze mehr beachtet zu werden mit Ausnahme derer, die durch die räumlichen Grenzen des Rades und des Fahrzeuges selbst gesteckt sind. Bei der Erfindung wird in der Praxis bevorzugt, dafi der Federbereich wenigstens 20 bis 25 % des wirksamen Außen- λ durchmessen der Federmittel oder des Innendurchmessers des Elementes beträgt» an dem die Federmittel befestigt sind, sei es nun der Radkranz selber oder ein weiteres Element, das am Radkranz angebracht 1st.

Die Art und Weise, in welcher das Rad belastet wird, soll < nun an einem ersten Beispiel eines federnden Rades betrachtet werden» d.h. mit einem Rad mit Federelementen zwischen Nabe und

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Radkranz.

In einem Ausführungsbeispiel sind Nabe und Radkranz mit einer Vielzahl von getrennten speichenähnlichen Elementen verbunden, wobei Jedes dieser Elemente an der Nabe oder einem daran befestigten Teil und am Radkranz oder einem ebenfalls daran befestigten Teil angeschlossen ist, wobei diese Verbindungselemente aus Plattenmaterial bestehen, welche Platten fc sich in ihrer Breitenabmessung quer zur Nabe und zum Radkranz erstrecken und die miteinander durch eine abgewinkelte Biegung oder Verbindung verbunden sind, welche ebenfalls quer zur Nabe und zum Radkranz steht, so daß diese Speichenelemente so geformt sind, daß sie in radialer Richtung der Gesamtanordnung eine Relativbewegung zwischen Nabe und Radkranz ermöglichen.

Vorzugswelse sind diese Plattenteile im wesentlichen eben. ^ Jedes Speichenelement kann ein einzelnes Stück Plattenmaterial, z.B. kaltgewalztes Stahlblech oder Federstahl sein, das gebogen, geformt oder sonstwie in die gewünschte Gestalt gebracht 1st, oder es kann aus zwei oder mehr Stücken zusammengesetzt sein, was durch Schweißen, Nieten, Verschrauben oder in ähnlicher Weise geschehen kann.

Das Material kann in einzelnen Abschnitten besonders geformt sein, wenn es gewünscht wird, die Pedercharakteristik

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eines Speichenelementes auf seiner Länge zu variieren. Es wird oft angestrebt, eine stärkere Nachgiebigkeit an dem Ende des Speichenelementes zu erzielen, an welchem es mit dem Radkranz verbunden ist, um auf die Weise eine bessere Verteilung des von der Speichenanordnung auf das Rad übertragenen Drehmomentes zu erhalten.

Die Speichenelemente brauchen nicht mit drehenden oder gleitenden Teilen befestigt zu werden, wodurch Reibung verhindert wird. Die Relativbewegung wird also nur durch die Federkraft des Platten- oder Blechmaterials bewirkt.

Eine derartige Speichenanordnung macht sich zunutze, daß die Quersteifigkeit derartigen Plattenmaterials beträchtlich ist, so daß eine relative axiale Bewegung zwischen Nabe und Radkranz und auch eine Winkelneigung der Achsen der Nabe und des Radkranzes nur äußerst gering sind.

Die Quersteifigkeit des Plattenmaterials wird dadurch erhöht, daß es, wie bereits beschrieben, verschiedene Winkellagen einnimmt. Sie kann weiter dadurch erhöht werden, daß Querrippen eingeformt werden, z.B. durch Eindrücken des Plattenmaterials oder ähnlich. Quersteifigkeit in der Nähe von scharfen Biegekanten, Winkeln oder Rippen, die die gesamte Breite des Plattenmaterials einnehmen, ergibt sich auch durch die starre

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Befestigung eines Endes dieses Plattenmateriale an einer starren Oberfläche. Aus demselben Grunde sollten die Breitenabmessungen der Plattentelle so groß wie möglich sein. Zum Beispiel sollte die Breite wenigstens die Hälfte der Plattenlängserstreckung einnehmen.

Plattenmaterial, das in unbelastetem Zustand in wesentlichen eben 1st, hat außerdem eine geringere Tendenz» sich unter Querbelastung zu verwerfen als vorgekrümmtes Material. Es ist deshalb anzustreben, daß die Plattenmaterialteile In wesentlichen eben sind. Es ist jedoch nicht unbedingte Bedingung» daß die Platten in unbelastetem Zustand exakt eben sind. Zun Beispiel werden, um der Zentrifugalkraft und der daraus bedingten Verbiegung entgegenzuwirken, einige Speichentelle leicht gebogen gestaltet, wenn sie unbelastet sind, und auch Deformationen in den Randzonen werden vorgesehen.

Ist eine besonders große Festigkeit von Nöten, kann das Plattenmaterial aus Pederstahl bestehen; bei anderen Anwendungsfällen, z.B. bei Messrädern, kann auch schwächeres Material wie etwa ein Kunstharz Anwendung finden.

Bei einem bestimmten AusfUhrungsbeispiel sind Nabe und Radkranz des Rades mit einer größeren Anzahl von Speichenelementen aus Plattenmaterial verbunden, die V-Forn haben und nlt '·

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Ihrem einen Ende fest an der Nabe und mit Ihrem anderen Ende fest am Radkranz angebracht sind.

Der Versohiebungsweg des Rades in Durchmesserrichtung kann bei diesen und ähnlichen Ausführungsformen in einfacher Weise als Punktion der wirksamen Außenabmessungen des Feder- systems oder auch des Radkranzinnendurchmessers ausgedrückt werden, an dem die Federelemente befestigt sind, oder wenn sie an einem anderen Glied befestigt sind, das mit dem Radkranz in Verbindung steht, durch den tatsächlichen Durchmesser dieses Befestigungsgliedes, und in diesen Größen kann der Federweg bis zu etwa 30 % betragen. Wenn es erforderlich ist, bei einem bestimmten Reifenaußendurchmesser diesen Wert besonders groß zu machen, kann der Konstrukteur nach Möglichkeit Niederquerschnittsreifen und dafür Felgen mit großem Durohmesser wühlen, sofern diese im Handel erhältlich sind.

Bei sehr schmalen Rädern und solchen, bei denen eine große Anzahl dünner Speichenelemente untergebracht werden soll, wird eine andere Speichengestaltung vorgesehlagen, um eine besonders große Querste!figkeIt bei diesen, in der Breite beschränkten Bedingungen zu erhalten.

Bei dieser AusfUhrungsform ist jedes Speichenelement aus einem oder mehreren Stücken aus Blechmaterial gebildet, die ein·

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erstes, im wesentlichen ebenes Teil darstellen, welches dann fest mit der Nabe verbunden ist und radial von der Nabe aus verläuft. Ein zweites Teil verläuft nach Art einer Sehne im Radkranz und ist ζ.D. durch einen Bogen mit dem Radkranz verbunden, so daß en federnd nachgiebig ist. Der erste Speichenteil ist mit dem zweiten an einem Zwischenbereich zwischen den Enden dieses verbunden, schließt also mit ihm einen Winkel ein.

Bei der federnden Radkonstruktion, die vorstehend beschrieben ist , können Radkranz und Radnabe aus den bekannten Materialien bestehen und brauchen keine weitere Erläuterung. Federstahl, vorzugsweise korrosionsbeständiger, ist selbstverständlich besonders als Speichenmaterial geeignet. Zusammengesetzte Materialien wie verstärkte Plastikkunststoffe können gelegen!lieh Anwendung finden, und es läßt sich denken, daß glasfaserverstärkte Harzwerkstoffe ein geeignetes Speichenmaterial für· verschiedene Anwendungsfälle abgibt und daß kohIefaserverstrrkte Hochlfristungs-Verbindungswerkstoffe für spezielle Anwendungen geeignet sind. Bei einfacheren Anwendungsfallen wie etwa bei Fahrrädern kann die gesamte Radkonstruktion zusammen mit der Nabe, den Speichen und dem Radkranz in einem einzigen Forrnprozeß hergestellt werden, wobei an den erforderlichen Stellen z.D. bei Lagerbohrungen Einsätze vorgesehen werden können.

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Es ist hier zn beachten, daß, wie an späterer Stelle noch deutlicher erläutert wird, die federnden Speicherielernen te im Gesamtaufbau nicht notwendigerweise die Belastungen aufnehmen, und bei der gesamten Aufhängung können die Lasten ganz oder zu einem großen Teil durch andere Mittel aufgenommen v/erden. Die Haupt funktion der federnden Mittel wie etwa der Speichen liegt darin, vorn Radkranz auf die Nabe und umgekehrt Drehmomente zu übertragen und die entsprechende räumliche Zuordnung, Parallelität und Freiheit von gegenseitigem · Neigen der Achsen der Nabe und des Radkranzes zu gewährleisten. Es werden dadurch Querkräfte zwisehen dem Fahrzeug und der Straße übertragen.

Es sind Überlegungen angestellt worden hinsichtlich der Formung und Breitenbemessung der Speichen, um dadurch die Federeigenschaften der Speichen zu variieren, und diese Federeigenschaften können ebenfalls oder weiterhin modifiziert werden, indem Gelenkverbindungenzwischen den Speicherie lernen- { ten und ihren Verankerungen oder zwischen den Speichenteilen selbst eingesetzt werden. Derartige Scharniergelenke können stärkere Federwirkung oder Flexibilität haben als die Speichenteile selbst, wodurch die Federsteifigkeic verringert oder die Gesamtnachgiebigkeit erhöht werden kann, und sie können einzelne oder unterteilte Blechstrelfen miteinander verbinden. Es können aber auch Gelenkverbindungen gana spezieller Konstruktion, die nachfolgend noch näher beschrieben werden, verwendet werden.

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Die Erfindung kann jedoch auch durch ein Rad besonders gestalteten Aufbaus verwirklicht werden, indem die Speichen durch frei bewegliche Gelenke verbunden sind, ohne daß Federelemente verwendet werden, und eine derartige Konstruktion soll nachstehend beschrieben werden.

Der Aufbau Ist so, daß ein Paar von Gliedern durch ein Gelenk verbunden wird und so ein Speichenelement bildet, das eine ähnliche Lage und Gestalt annimmt, wie es das V-förmige federnde Speichenelement der zuvor beschriebenen Art angenommen hat.

Jedes Teil eines Speichenelementes kann z.B. rechteckförmige ebene Gestalt haben und an seinen beiden Enden Gelenkachsen aufweisen. Es wird jedoch bevorzugt eine dreieckfb'rmige oder L-förmLge Speiche verwendet, die eine Scharnierachse an der eLnen SeLte und ein relativ schmales Schwenklager parallel zur Scharnierachse im Scheitel aufweist. In den meisten Fällen ergibt diese Form bei vorgegebener Steifigkeit eine leichtere Speichenkoristruktion. Sehr leichte und steife Speichenteile können aus Rohrabschnitten hergestellt werden, jedoch können die Speichenteile auch aus Blechmaterial gestanzt, geformt, geschmiedet oder aus extrudlerten Abschnitten herausgeschnitten werden.

Die Steuermittel nun begrenzen in Systemen für Automobile

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die Relativbewegung und zwingen einen bogenförmigen oder geradlinigen Federweg auf, der im wesentlichen vertikal verläuft.

Die Steuermittel können ein erstes Element wie etwa eine Scheibe oder ein Armkreuz enthalten, das mit dem Radkranz entweder fest oder durch Lager verbunden ist, und dieses erste Element ist mit einem weiteren Element verbunden, das den Weg für die Relativbewegung bildet. Dieses weitere Element kann mit jeder beliebigen DMmpfungseinrichtung, Lasttragfeder, Brems- I einrichtung und dergleichen verbunden sein. Das weitere Element kann z.B. ein angelenkter Befestigungsarm, ein Führungsglied oder eine Geradführungseinrichtung sein wie etwa ein Gestänge für Linearbewegung nach Watt oder eine Zykloidenanordnung. Diese GeradführungBanordnung kann vollständig innerhalb des durch den Radkranz begrenzten Raumes untergebracht werden.

Vorzugsweise wird das erste Element fest am Radkranz befestigt und mit dem weiteren Element durch ein Lager verbunden, ä das koaxial zum Radkranz liegt.

Es ist damit ein praktisches Ausführungsbeispiel geschaffen, das für die Verwendung in Automobilen geeignet ist und die

a Verlagerungen des Radkranzes durch Unebenheiten der Fhrbahn,

Bremsen und Beschleunigen gesteuert sind, und dieses System hat

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gute Eigenschaften i^ Hinblick auf ( '-uerneigung, Ausbrechen und Nachlaufen. Win bereite erwähnt können nun noch weitere Mittel zur Schwingungsdämpfung, zur Verminderung des seitlichen Schwankens und der Querneigung und dergleichen vorgesehen sein, was für moderne Fahrzeuge von erheblicher Bedeutung ist.

Für ein besseres Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, auf welche verschiedene Weise sie verwirklicht werden kann, werden nun einzelne Außführungsbeispiele anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung eines ersten Ausfuhrungsbeispieles einer federnden Radaufhängung;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines federnden Rades nach der Erfindung;

Fig. 3 und ^ einen Bewegungs-Steuermechanismus, wie er an einem Rad nach Fig. 1 angebracht ist, und zwar in unbelastetem und in belastetem Zustand;

Fig. 5 einen Längsschnitt durch die Achse eines Rades und den Eteuermechanisrnus nach Fig. 5 und ^l\;

Fig. 6 eine schaubildliche Wiedergabe einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgernäl?en Rades;

Fig. 7 ein Knotenglied, wie es in dem Rad nach Fig. 6 Anwendung finden kann;

Fig. 8 eine Gelenkverbindung, die bei dem Rad nach Fig. 6 verwendet werden kann;

Fig. 9 und 10 eine Gelenkverbindung, wie sie bei dem Rad gemäß Fig. 1 angewendet werden kann;

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Pig. 11 und Ij5 so haubildliche Darstellungen für weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Radaufhängung;

Pig, 12 einen Schnitt nach Linie 12-12 in Fig. 11;

Fig. 14 eine seitliche Draufsicht eines

nach Fig. 6, 7 und 8 ausgebildeten Radesj

Fig. 15 einen Schnitt nach der Linie 15-=15 in Fig. Uj

Fig. 16 ein Automobil mit einer außen liegenden Schwenkhebel-Steuereinrichtung;

Fig. 17 ein Rad nach Fig. 14 und 15 mit FUhrungs- und Nachlaufsteuerungshebeln;

Fig. 18 bis 21 eine Hyposykloiden-Steuereinrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Radaufhängungs-Konstruktion, in der eine Radnabe 1 mit der Innenfläche eines Radkranzes oder Felgenbettes 2 mittels Speichen 3 aus Federstahlbleohen oder ähnlichem federnden Material verbunden sind, wobei jede Speiche so gebogen 1st, daß sie aus zwei im wesentlichen ebenen Teilen besteht, die entlang einer Kante winklich miteinander verbunden sind, oder daß ,jede Speiche aus zwei im wesentlichen ebenen Teilen besteht, die winklig zusammengesetzt sind.

Eine andere Ausführungsform, die sich besonders bei Rädern empfiehlt, die in Bezug auf den Felgenbettdurohmesssr schmal sind, wie etwa bei Rädern von Motorrädern, ist in ,der Fig. 2 gezeigt.

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Bel schmalen Rädern 1st die Breite der Speichen nur begrenzt und deren Querwiderstand dadurch verringert. Die Quersteiflgkeit kann durch Erhöhen der Speichenzahl und/ oder durch Abstützen der Speichen an einem Zwischenpunkt erhöht werden. Die Speichen werden dadurch steifer, daß der außen- oder felgenbettseltlge Teil jeder Speiche den Innenraum nach Art einer Sehne überspannt. Dieser Gedanke wird in der Weise verwirklicht, daß von der Nabe zunächst geradlinig verlaufende Speichenteile radial verlaufen, die an* ihrem äußeren Ende an Verbindungspurikte der anderen Speichenteile geführt sind, die den Innenraum des Felgenbettringes etwa sehnenartig überspannen, wobei diese sich gegenseitig überlappen (die sehnenartig verlaufenden Speichenteile sind dabei gegenüber der die Anschlußpunkte am Felgenbett verbindenden Linie gestuft). Ein Ende dieser sehnenförmig verlaufenden Speichenteile oder auch beide sind so ausgebildet, daß sie federnd nachgeben können, so daß in radialer Richtung des Rades an der Stelle, an der sie mit dem radial verlaufenden Speichenteil verbunden sind, eine nachgiebige Bewegungsmöglichkeit vorhanden ist.

Aus Fig. 2, die einen Ausschnitt eines Rades schematisch

widergibt, um die Speicheranordnung zu zeigen, ist ersichtlich,

daß eine Nabe L und ein Felgenbettring 2 konzentrisch zueinander liegen.

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In gerader Richtung verlaufen von der Nabe 1 nach außen Speichenabschnitte 4, deren äußere Enden an einen Übersteigepunkt der Speichenabschnitte geführt sind, die sehnenförmig den Innenraum des Felgenbettringes durchziehen und aus zwei Abschnitten 5 und 6 zusammengesetzt scheinen, die zn beiden Seiten des Übersteigebereichs verlaufen. Bei dem dargestellten Beispiel weist dieser Speichenabschnitt an einem Ende eine Schlaufe auf, die am Übersteigeabschnitt eine hinreichende radiale Nachgiebigkeit gewährleistet. Die Anordnung ist nun so, daß der gesamte Abschnitt 6 zwischen Pelgenbettring und Übersteigeabschnitt auf der einen Seite des Rades und der gesamte Abschnitt 5 auf der andereen Seite des Rades liegt, so daß eine große Anzahl von sich überlappenden Speichenabschnitten innerhalb des Felgenbettringes untergebracht werden kann, ohne daß diese sich gegenseitig stören.

Ein bestimmtes vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines derartigen federnden Rades enthält eine Nabe und ein federndes Speichensystem der beschriebenen Art, mit dem jedoch die äußeren Speichenenden unmittelbar mit einem vollen oder auch luftreifen, der möglicherweise verstärkt sein kann, verbunden sind oder an diesen angeformt sind. Ein besonderer Vorteil, der bei einer solchen Ausführungsform erzielt werden kann,

und
wenn der Reifen las Rad als Einheit gefertigt sind ohne den üblichen Felgenbettring ist der, daß eine größere Berührungsstrecke zwischen Reifen und Straße besteht, was eine bessere

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Wasserverdrängung und Zugkraft bedingt.

Bei einer weiteren Aus fiihrungs form ist das Rad wie vorstehend beschrieben, ,ledoch ist die gesamte Einheit mit Gummi oder einem vergleichbaren r-ynthetisehen, elastischen Stoff in der Wej se umgeben, daß die Hadkonstruktion und die Speichen ein Gerippe d.'srin darstellen. Ein solches Rad kann seine Vorteile bei industrieller und landwirtschaftlicher Anwendung haben.

Bei einem anderen Ausführungnbeispiel sind die Speichen gelenkig aus im wesentlichen starren Teilen zusammengesetzt, die die Gestalt eines Hakenkreuzes abgeben, wie dies Fig. 6 zeigt. Wenn dazu L-förmige Speichenteile verwendet werden (siehe Fig. 12), besteht Jede Speiche aus einem Teil 31» der mit einem Ende, an welchem er Gelenklager haben kann, mit dem Felgenbettring oder einem daran angebrachten Befestigungsteil 32 angelenkt ist. Ein schmaleres Lager 33 verbindet das andere Ende mit dem sehmaleren Llager eines weiteren dreieckigen oder L-förmigen Speichenteils J>¹\, dessen zweites Ende wiederum durch zwei im Abstand voneinander¹ befindliche Lager an die Nabe 1 oder einen mit dieser verbundenen Teil angeschlossen ist. Die mittleren lager 33» auch Knielager genannt, müssen sowohl verschwenkbar sein als auch Cuersteifigkeit aufweisen, und diese Konstruktion hat einen ausgezeichneten Querwiederstand zwischen Nabe und Felgenbettring und einen radialen

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Verschiebungsweg, der mit demjenigen der V-förmigen Speiehen vorher beschriebener Konstruktion vergleichbar ist»

Eine derartige Konstruktion allein kann jedoch kein Drehmoment übertragen, da sämtliche Gelenke frei sind. Drehmoment wird von einem solchen Speichenpaar erst dann übertragen, wenn die Kniegelenke eines Paares durch eine Verbindungsstange miteinander verbunden sind. Eine derartige Verbindungsstange 35 ist in der Fig. 6 eingezeichnet, um sehe- - * matisch ihren Einsatz anzudeuten.

Wenn die Kniegelenke eines Paares diametral gegenüberliegender Speichen j5 in einem Speichenrad mit frei drehbaren Gelenken verbunden werden, wie etwa durch die Verbindungsstange J55* so verändert sich das andere Paar der Kniegelenke bei Durchfederung des Hades, denn die übrigen.Speichenteile beschreiben Kreisbogen um ihre Gelenkstellen während des Durchfederns. Wenn mehr als ein Paar von Speichenkneigelenken ^ starr miteinander verbunden werden, ist eine radiale Federung in den meisten V/lnkelrlchtungen gesperrt.

Drehmoment kann dagegen über das Speichenpaar im Rad übertragen werden, das starr gehalten ist, und es kann auf diese Weise eine vollkommen praktikable Radaufhängung mit gutem cHierwiderstand geschaffen werden; v/erden jedoch zusätzlich Speichenpaare angebracht, um das Rad au verstärken,

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so sollten diese nicht starr miteinander gekoppelt sein.

Da die einzelnen Gliedteile eine bogenförmige Bewegung machen, ruft diese Verwendung eines starren Verbindungsgliedes bei einer Auslenkung des Rades aus der neutralen Stellung eine zyklische Unregelmäßigkeit hervor. Es treten außerdem Winkelveränderungen zwischen Radkranz und Nabe während Durchfederungsveränderungen auf. Die Veränderungen der Federwege sind Jedoch im allgemeinen nicht sehr schnell, und sogar unter Stoßwirkung braucht ein Rad meist mehrere Millisekunden, um den vollen Federweg zu durchlaufen, da Ja träge Massen und die Federwirkung des Luftreifens selbst noch eine Rolle spielen.

Da die Winkelveränderung zwischen Radkranz und Nabe bei positiven und negativen Federwegeri denselben Drehsinn hat, ist die Winkelveränderung bei einer gesamten Durchfederung verringert und beträgt Im allgemeinen etwa + oder - 3*5°· Dies liegt im Bereich des Federvermögens mehrerer derzeit bekannter Fahrzeuge, Insbesondere da die besonders starken Auslenkungen nur während einer kurzen Übergangszeitspanne auftreten.

Eine symmetrische Anordnung von mehr als einem Zugverbindungselement ergibt eine bevorzugte Ausführungsform, wie sie beispielsweise durch Verwendung von In Längsrichtung elastischen Verbindungsgliedern möglich ist, was nachfolgend beschrieben wird.

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Ein federndes Verbindungsglied 35 kann in sehr einfacher
Form gestaltet sein, wie dies z.B. schematisch in Fig. 7 angedeutet ist, welches einen elastischen Stahlring 36 enthält, an dem diametral gegenüberliegend Gelenkösen 37 befestigt sind,
die einen Abstand voneinander haben, der dem Abstand der Kniegelenke des Speichenpaares entspricht, die miteinander verbunden werden sollen.

Wird nur ein einzelnes Speichenpaar durch ein solches federndes Verbindungsglied verbunden, so sind die vorher beeehriebenen nachteilhaften ©«Wirkungen "abgefangen und nur noch von
untergeordneter Bedeutung.

Die günstigere Anwendung ist dagegen die symmetrische Kopplung aller Speichenpaare in einem Radfedersystem, wobei dann das im Rad übertragene Drehmoment gleichmäßig auf alle einzelnen
Speichen verteilt wird. In diesem Fall ist ein Zugverbindungsglied mit einer Längselastizität von ungefähr 1,5 bis 2 % in beiden Richtungen relativ zum unbelasteten Zustand ausreichend.

Diese ringförmigen Zugverbindungsglieder können auch sehr gut als starre Elemente verwendet werden, so daß die ringförmige Gestalt sowohl bei elastischen als auch bei starren Verbin-

r
dungselementen bevoz-ugt wird, weil die Radspeichen leicht so

gestaltet werden können, daß ein freier Raum vorhanden ist, in

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dem solche ringförmigen Verbindungsglieder untergebracht werden können, ohne daß sie beim Durchfedern störend wirken.

Die Radkonstruktion mit frei verbundenen Speichen bedingt die Verwendung von Gleitlagern. Diese Stellen sind jedoch durch den Felgenbettring etwas geschützt, und in manchen Fällen wird auch eine Scheibe verwendet, sowie Nadellager, wenn die Belastung hoch ist. Da jedoch die Reibgeschwindigkeit niedrig ist, ist die Verwendung von oberflächenbehandelten, mit Molybdänsulfit imprägnierten Polytetrafluoräthylen-Lagerbüchsen oder ähnlichen vergleichbaren Materialien für die meisten Anwendungsfälle geeignet. Jedenfalls sollte schmiermittelfreie Lagerung verwendet werden, die auch witterungsbeständig ist.

Das Rad kann wahlweise auch mit federnden Verbindungen gestall.et sein, d.h. mit einer Speichenkonstruktion mit Lagern wie sie beschrieben wurde, jedoch zusätzlich mit federnden Mitteln durch Verwendung elastischer Lager.

Es kann dieselbe Gestaltung gewählt werden, wie sie Fig. 6 zeigt, wobei dann die frei drehbaren Lager durch Gummilager ersetzt werden. Diese Lager werden eingesetzt in unbelastetem Zustand, d.h. in einer Stellung, in der sie zwischen Innen - und Außenteil kein Drehmoment übertragen und Felgenbettring und Nabe zueinander koaxial liegen und die Speichenwinkel

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sämtlich einander gleich sind, so daß die unbelasteten Räder in neutraler und koaxialer Stellung durch diese Lager gehalten sind.

Eine Form elastischer Lager verwendet eine größere Anzahl von kurzen Buchsen kleinen Durchmessers, die zueinander koaxial liegen, die mit ihrem Außendurchmesser an zusammenwirkenden Speichenenden in abwechselnder Verteilung befestigt sind, so daß jede andere Buchse am Ende eines bestimmten Speichenteiles nach Art eines Klavierbandes ineinander greift. Die verschiedenen Bohrungen werden dann durch einen gemeinsamen Stift verbunden, wobei die Belastung in diesem dann gut" verteilt ist. Der erforderliche Winkelbereich jeder Buchse ist halbiert, da jede Buchse mit einer anderen in Reihe geschaltet ist und der gemeinsame Verbindungsstift eine Mittelstellung einnimmt. Eine derartige Anordnung weist auch ausgezeichnete Querfestigkeit auf. i

Eine andere elastische Lagerung wird nun im Zusammenhang mit Fig. 8 beschrieben, deren Ziel es ist, lange aber verhältnismäßig schmale nachgiebige Lager zu schaffen.

Die Lagerung besteht aus einem zylindrischen Wulst 58, der über seiner gesamten Länge an einem Steg 39 befestigt ist und in einen Hohlzylinderteil 40 eingreift, welcher auf einer Seite

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einen Längsschlitz 41 aufweist, der so breit bemessen ist, daß der Steg darin eine bestimmte Winke!verschwenkung ausführen kann. Der Wulst wird koaxial in den Hohlzylinder so eingebracht, daß der Steg 39 den Schlitz 41 durchsetzt. Der Abstand zwischen Wulst und Hohlzylinder wird dann durch eine Zwischenlage 42 aus einem synthetischen Material ausgefüllt. Es kann auch ein geschlitzter Gummischlauch in den Hohlzylinder zunächst eingeführt und in diesem festgeklebt werden, wodurch ein Lager gebildet wird, das eine Winkelbewegung über einen gewissen Bogen zuläßt und das durch Verdrehen des Innenteils unter Last nicht beeinflußt wird, da das Innenteil auf seiner gesamten Fläche unterstützt ist.

Es ist nicht erforderlich festzulegen, an welchem Teil der Wulst und der Hohlzylinder befestigt sind, so daß die in Fig. 8 dargestellte Anordnung auch umgekehrt sein kann, jedoch -ist es vorteilhaft, die zu erwartenden Drehmomentbelastungen und Belastungen durch die Zentrifugalkraft zu berücksichtigen und die inneren und äußeren Teile so zu orientieren, daß der Gummi selbst zentriert und nicht in Richtung auf den Schlitz 41 gedrückt wird, d.h. also so, daß der Wulst nach Möglichkeit in den Hohlzylinder hineingedrückt wird.

Die Lagerteile am Felgenbettring und diejenigen an den Speichenenden oder auch die gesamten Speichenteile mit den Lagerelementen an beiden Enden können gegossen, geformt, gesintert, gepreßt oder dergleichen aus jedem Material hergestellt werden, Jedoch läßt sich denken, daß eine besonders gün-

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stige Herstellung dann erreicht wird, wenn die Formteile extrudiert und dann in der erforderlichen Länge abgeschnitten werden, wobei sie an ihren Enden so geformt sind, wie es erforderlich ist. Wenn außerdem mehrere Radmodelle so bemessen werden, daß dieselben extrudierten Abschnitte verwendet werden können, können die Kosten weiter gesenkt werden.

Derartige Lager können auch verwendet werden, wo Gelenke % erforderlich sind, um die elastischen Speichencharakteristiken zu modifizieren, und AusfUhrungsbeispiele geeigneter elastischer Speichenverbindungen sind in den Fig. 9 und 10 gezeigt. Die Verbindungsteile der Speichen, die dort gezeigt sind, eignen sich ebenfalls für die Extruderherstellung.

Elastische Gummilagerteile nach Art der in Fig. 9 gezeigten können die Übertragung von Schwingungen, die von der Straße herrühren, beträchtlich vermindern, wobei dann der Fahrzeuginnenraum leiser ist, da diese Schwingungen meist in den Hörbereich fallen.

Die zusammen mit Fig. 8, 9 und 10 beschriebene Konstruktion ist für die Lagerverbindungen der Speichenenden am Radkranz und an der Nabe geeignet und auch für die Kniegelenklager bei

d solchen Speichen, bei denen diese Lager eine gewisse Längsauseh-

nung haben. Bei den kurzen Enden der dreieckigen oder L-förmigen

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Speichenteile ist jedoch ein gestuftes Gummibuchsenlager zu bevorzugen, das auf einer relativ kurzen Lagerlänge axiale Steifigkeit hat^und derartige Lager sind bekannt in ihrem Aufbau.

Wo kurze Speichenabschnitte verwendet werden, die einen größeren Winkelausschlag ausführen müssen, wobei dieser Winkelweg die Beweglichkeit von Gummilagerbuchsen vernünftiger Abmessungen überschreitet, kann eine Serienanordnung von derartigen Lagern verwendet werden, womit dann an jedem Gelenkpunkt die erforderliche Schwenkfähigkeit erreicht wird und jedes einzelne lager zum Gesamtwinkel beiträgt.

Wenn federnd nachgiebeige Räder ohne Verbindungsstangen verwendet werden sollen, kann es vorkommen, daß die in der in Fig. 6 angegebenen Weise angeordneten Speichen infolge der Zentrifugalkraft sich etwas verschieben, und diese Verschiebung kann dann ausreichen, den Federweg des Rades beträchtlich zu verringern. Dies tritt nicht ein, wenn zwei parallele Sätze von Speichen verwendet werden, die zueinander entgegengesetzten Drehsinn haben. Ein einfacherer und wirtschaftlicher Ausweg ist jedoch, ausbalancierte Speichenausbildungen zu verwenden, die im Hinblick auf die Zentrifugalbelastung symmetrisch gestaltet sind, so daß dadurch kein Verlust an Federweg auftritt. Schematisch sind derartige Beispiele in. den Fig. 11 und 13 gezeigt,

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und ähnliche derartige Anordnungen sind welter denkbar. Bei diesen Ausführungsformen sind dreieckige oder L-förmige Speichenteile bevorzugt, da sie sich auf günstige Weise überlappen lassen an den Kniegelenkpunkten. Ein Ausführungsbeispiel,wie diese Teile gestaltet und angeordnet werden können,, ist in der Fig. 12 widergegeben, die eine Schnittdarstellung der Fig. 11 nach Linie 12-12 ist.

Ein praktisches Ausführungsbeispiel einer nachgiebigen Radaufhängung wird nun im Zusammenhang mit den Fig. 14 und 15 " beschrieben, wobei Fig. 14 eine seitliche Draufsicht auf die Radaußenseite und Fig. 15 einen Schnitt nach der Linie 15-15 in Fig. 14 mit Blick radial auf die Nabe zeigen.

An einem gewöhnlichen Felgenbettring 2 sind vier Lagerböcke 32 mit den inneren Wulstteilen J>8 der Lager befestigt, und zwar deren Innenfläche. Diese Wulstteile sind mit Gummibuchsen 42, die sie umgeben, fest verbunden, und die Buchsen sind wiederum an die rohrförmigen Hohlzylinderinnenflächen geklebt I oder vulkanisiert, die in den Endteilen 40 der äußeren Speichenelemente 31 eingearbeitet sind. Die Speichenelemente 31 weisen an ihren anderen Enden konisch gebohrte Flächen auf, die äußere Lagergehäuse 43 darstellen, wobei diese Flächen nach innen zu von beiden Seiten enger werden und mit elastischen Gummihülsen 44 ausgekleidet sind, in die ebenfalls konisch zugespitzte Vorsprünge auf Seitenplattenhälften 45 hineinragen, die zusammen-

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gespannt und an den vier inneren Speichenteilen 34 befestigt sind und so die vier Kniegelenke 33 ergeben. An den der Nabe zugelegenen Enden der Speichenteile 34 sind die Außenteile der vier Lager (entsprechend Fig. 8) angeformt, mittels derer die Speichenteile ebenfalls über anvulkanisierte Gummihülsen 46 und Wulstvorsprünge 47 mit der Nabe 1 verbunden sind, welche ihrerseits über eine Verzahnung und einen Anschlag 48 auf eine ebenfalls mit Verzahnung versehene Halbwelle aufgesetzt und mittels einer Außenmutter gegen einen Anschlagflansch auf der Halbwelle gezogen werden kann. Auf diese Weise ist ein Radaufbau geschaffen, der in allen radialen Richtungen elastisch nachgiebig, aber gegenüber Querkraftkomponenten äußerst widerstandsfähig ist, dessen Verschiebungsweg etwa 30 % des nominellen Felgenbettdurchmessers oder 35 % des FelgenbettInnendurch messers ausmacht, an dem die Speichenträger 32 befestigt sind.

Ein Kugellager 49, das in einer Membranplatte 50 eingeschlossen ist, ist an der Innenfläche des Felgenbettringes 2 so befestigt, daß das Lager 49 koaxial zum Felgenbettring liegt. Mit dem Kugellager 49 arbeitet ein Lagerträger 51 zusammen. Jede Verschiebung in der senkrecht zur Achse der Nabe|stehenden Ebene < des Trägers 51 ergibt damit eine Verschiebung des Felgenbettringes. Der Träger 51 ist am Fahrzeugrahmen über Tragbolzen 52 abgestützt.

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Die Trageinrichtungen des Lagers 49 sind im Aufbau sehr leicht und können auch so leicht sein, ohne daß nachteilige Belastungsverteilung im Lager auftritt, wenn die gewöhnlichen Vorsichtsmaßregeln beachtet sind. Um jedoch eine gute Lastverteilung sicherzustellen und einen Radwechsel zu erleichtern, wird der Träger 51 in die Lagerbohrung nicht mit sehr festem Sitz eingesetzt, sondern die zylindrische Fläche auf dem Träger ist in der Bohrung vertieft, und in diese Vertiefung ist ein Ring eines.elastischen Materials wie etwa Gummi eingeklebt oder einvulkanisiert, auf den die Bohrung des Lagers 49 dann aufgesetzt ist. Das Rad ist in Querrichtung außerdem von der Halbwelle ausgerichtet, und es ist nicht wünschenswert, daß es zusätzlich noch in irgendeiner anderen Weise ausgerichtet wird, um Verspannungen oder dergleichen, die durch Herstellungstoleranzen bedingt sein können, zu vermeiden. Das Lager 49 nimmt lediglich umlaufende Lasten auf, was auch erwünscht ist. Wenn eine zweite Ausrichtung aus unbekannten Gründen gewünscht wird, sollten elastisch verformbare Teile zwischengefügt werden.

Es sind nun verschiedene Ausführungsbeispiele gezeigt worden, die für sich allein oder in Kombination miteinander verwendet werden können, um den erfindungsgemäßen Radteil einsetzen zu können, und es soll nun die Steuereinrichtung, die

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für eine richtige Arbeitsweise und den praktischen Einsatz in

Automobilen und dergleichn erforderlich ist, betrachtet werden, Die nachfolgenden Bemessungen sind so, daß ein Kompromiss eingegangen wird zwischen der Ausnutzung des vollen Verschiebungsweges, der Verhinderung von Querneigungen, der Schwingungsdämpfung und Begrenzung von plötzlich auftretender, unvorhersehbarer Unbalance.

Die im Zusammenhang mit der Zeichnung beschriebenen Steuermittel verwenden οinen konzentrischen Felgenbetteil oder einen Teil des Felgenbettes selbst, also eine Scheibe, eine Teilscheibe, ein Armkreuz, eine Membran oder dergleichen, die koaxial zur Achse des Felgenbettringes angebracht sind und Lager aufweisen, die einen Anschluß an diese koaxiale Vorrichtung erlauben. Über diese Lager kann die Vorrichtung mit einem festen Teil des Fahrzeuges über ein Steuerelement verbunden werden. In der einfachsten Form besteht ein solches Steuerelement aus einen Arm oder Hebel, dessen eines Ende fest mit dem einen Teil eines solchen Lagers verbunden ist, während das entgegengesetzte Ende dieses Hebels oder Armes an einem Punkt des Fahrzeug^estelles angelenkt ist, wobei der Felgenbettring dann eine Verschiebung auf einem kurvenförmigen Weg durchführen kann, der im wesentlichen vertikal zur Hauptebene des Fahrzeuges verläuft.

Es soll dazu noch einmal Fig. 5 betrachtet werden, die

schematisch ein Rad mit einer solchen Bewegungssteuervorrich-

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tung in nicht ausgelenktem Zustand zeigt, während Fig.kleinen ausgelenkten Zustand zeigt und Pig. 5 einen Schnitt in senkrechter Ebene durch das nicht ausgelenkte Rad wfdergibt. Die Bewegungssteuereinrichtung all dieser Figuren ist ein sog. Hebelgelenkgetriebe nach Watt.

Fig. 3 und 4 sind in Verbindung mit Fig. 5 zu verstehen, die jetzt beschrieben werden sollen.

In Fig. 5 trägt eine Radnabe eine Bremsscheibe 7 und ist auf zwei Lagern von einer Achsspindel 8 getragen, die mit einem Ende in einem Nabenträger 9 steckt. Eine Gegenscheibe 10 eines Geradführungsgetriebes nach Watt ist am äußeren Ende der Nabenspindel 8 befestigt und mit Lagern 11 und 12 ausgestattet, von denen zwei Radiusarme I3 und 14 hängen, die ihrerseits mit Lagern 15 und 16 versehen sind, welche ein Geradführungsglied I7 tragen. In der Mitte des Gliedes I7 befindet sich ein Lager 18, das den Bewegungs- f weg des Felgenbettringes relativ zur Nabe 1 bestimmt. Speichen 5 aus federndem Blechmaterial sind entlag ihrer inneren Kanten mit der Nabe und entlag ihrer äußeren Kantenjmit dem Felgenbettring 2 verbunden. Ein einwärtsweisender Flanschrand I9 am Felgenbettring 2 greift in einen Rezeß einer Scheibe 21, die koaxial am Lager 18 mittels eines Befestigungsschraubenbolzens 22 und einer Mutter 23 befestigt ist. Der Radiusarm 14 weist eine Verlängerung 24

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und an deren Ende ein Lager 25 auf, an welchem ein Ende eines Verbindungselementes 26 befestigt ist. Das andere Ende des Verbindungslenkers 26 sitzt an einem Lager 27 am äußeren Ende eines Armes 28, dessen inneres Ende auf eine Verzahnung 29 einer Welle J>0 aufgesetzt und verspannt ist. Die Anordnung ist so, daß Auslenkungen des Felgenbettringes 2 durch die Scheibe 21 und das Lager 18 auf das Geradführungsteil 17 übertragen werden, das nun diese Bewegung weiter auf den Arm 28 überträgt, der auf der Welle J>0 sitzt, wodurch die Welle eine Drehbewegung erhält, die der Bewegung des Felgenbettringes proportional ist.

Im Falle des in den Fig. 4 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispieles ist der mögliche Verschiebungsweg etwa 14 % des Felgenbettdurchmessers, was einem Gesamtverschiebungsbereich von 28 % entspricht, wenn die gleiche Bewegungsmöglichkeit in entgegengesetzter Richtung mit in Betracht gezogen wird. Das Ausmaß, um welches die ebenen Speichenteile von dem ebenen Zustand abweichen, ist bei den dargestellten Verschiebungsbereichen zwischen 2 bis maximal 6 % unter sta· tischen Bedingungen zu suchen©'.

An den Punkten, an denen die Welle 50 nach innen über den Nabenträger 9 vortritt, wird der Verschiebung mit konventionellen Methoden wie etwa einer ganz normalen Feder

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begegnet. Diese Rückstellkraft wirkt über die Welle und das Lenkgetriebe auf den Felgenbettring, und die Rückstellkraft bestimmt, bis zu welchem Grad der Felgenbettring ausgelenkt wird. Es ist denkbar, 70 % des zur Verfügung stehenden Auslenkbereiches für die Abfederung von Stößen und 30 % für die Rückfederung vorzusehen, jedoch kann auch ein anderes Verhältnis dieser Wege vorgesehen sein. Diese Aufteilung kann durch geeignete Bemessung der Rückstellfeder vorgenommen werden. "

Die Verdrehung der Welle 30 ist eine Funktion der Auslenkung des Felgenbettringes. Es folgt daraus, daß Schwingungen des Felgenbettes Drehschwingungen der Welle zur Folge haben und daß durch Dämpfen der Welle, wo diese den Nabenträger durchsetzt, an einem Arm oder mit sonstigen herkömmlichen Mitteln der Felgenbettring zufriedenstellend gedämpft werden kann. Auf gleiche Weise kann auch das Schwanken des Fahrzeuges unterdrückt werden. g Schwierigkeiten bei der Kontrolle des Schwankens des Fahrzeuges und von Schwingungen sind damit beseitigt.

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gezeigt, in der ein Führungselement am Wagenchassis,z.B. mittels eines Torsionsstabes, drehbar befestigt ist.

Eine weitere Lösung, die für Antriebsräder günstig ist, kann aus dem in den Figuren 14 und 15 gezeigten Rad konstruiert werden.

Die Nabe 1 des federnden Rades ist unmittelbar auf die Halbwelle aufgesetzt, von der sie angetrieben wird, und die Nabe wird von festangebrachten Lagern konzentrisch zur Achse der Halbwelle gehalten. Der Aufhänger und der Felgenbettring sind federnd abgestützt, so daß sie den Auslenkbewegungen nach Maßgabe des durch die Anlenkung am Fahrzeugkörper bestimmten Weges folgen können. Diese Anlenkung kann einen gelenkig angebrachten Arm, parallele Führungselemente oder ein oberes Glied und ein unteres Glied nach Art eines Wattgestänges enthalten, um eine geradlinige Bewegung zu erzeugen.

Gleichgültig ob innenliegende oder außenliegende

e Steuerelemente verwendet werden, werden die seitlichn Belastungen über die Radspeichen und die Lager der Halbwelle übertragen. Die Lager mit großem Durchmesser auf der Innenseite und kleinem Durchmesser auf der Außenseite haben also nur die Drehbelastungen auszuhalten, die durch das

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Die beschriebene Gestaltung ist besonders geeignet für lenkbare Räder und Räder die nicht Antriebsräder sind. Bei Rädern, die angetrieben sind, würde das Lastabstützungsgestänge mit den für den Direktantrieb erforderlichen Teilen in Konflikt geraten, und obgleich indirekte Antriebe möglich sind, werden diese doch aus wirtschaftlichen Gründen nicht gern angewandt. Dennoch ist der Direktantrieb ein vollkommen günstiger Vorschlag, wenn das Lastabstützungsgestänge und das Geradführungsgestänge nach Watt fortgelassen, die Nabe unmittelbar auf die Halbwelle oder dergleichen, von dem sie angetrieben wird, aufgesetzt und der Radauslenkungsweg durch äußere Mittel festgelegt und bestimmt wird, so daß ein Führungselement auf der Außenseite des Rades mit der Lag ^anordnung l8 in einer Radscheibe zusammen-

da
wirkt. Der Auslenkweg ist anneine Kurve, deren Radiusweg durch die Länge und den Anlenkpunkt des Führungs- und Stützgestänges gegeben ist.Dieses äußere Stützgestänge wird dann mit einer Pederabstützung, einer Dämpfungsvorrichtung und weiteren erforderlichen Teilen verbunden. Eine derartige Anordnung ist technisch für die Hinterräder voll verwertbar. Der Abstützarm wird dabei über Bordsteinhöhe und innerhalb der Karosserieaußenabmessungen gelegt, kann durch ein Scharniergelenk verbunden sein, um das Radauswechseln zu erleichtern, und kann auch hinsichtlich seiner stilistischen Gestaltung ansehnlich sein. Ein derartiges System ist in der Figur l6

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Totgewicht bedingt sind.

Ein Steuergestänge nach Watt, das für ein Rad nach Figuren 14 und 15 geeignet ist, ist in Figur 17 gezeigt. Die oberen und unteren Anlenkstangen 53, 54 sind an den Tragbolzen 52 des Aufhängers 50 befestigt. Die obere Tragstange 53 ist drehbar am Fahrzeugchassis angebracht, während die untere Tragstange 54 mittels einer verzahnten Bohrung auf einen Torsionsstab 55 aufgesetzt ist, der die Tragfederanordnung darstellt und so ausgelegt ist, daß in Ruhestellung die Nabe bei einer vorherbestimmten Last des Fahrzeuges mittig im Felgenbettring liegt. In der Zeichnung ist allerdings ein durchgefederter Zustand gezeigt. Ein Stoßdämpfer 56 ist ebenfalls auf die Verzahnung des

Torsionsstabes 55 aufgesetzt, jedoch können auch anderswerden geartete Dämpfungsanordnungen verwendet, die auch mit der oberen Stange 53 gekuppelt sein können. Es können auch die Querneigung verbessernde Vorkehrungen getroffen werden, die z.B. an die obere Stange angeschlossen sein können. Auch die obere Stange kann mit einem Torsionsstab verbunden sein.

Als andere Lösung können auch Schraubenfedern in offener oder ummantelter Bauweise nach unten auf den Hänger 50 wirken, üblicherweise enthalten diese Schraubenfedern dann Stoßdämpfer.

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Wie in Figur 17 gezeigt, begrenze¹ bekannte Gummipuffer den maximalmöglichen Ausschlag des Rades.

Das Watt-Gestänge 1st bekannt, jedoch ist seine Verwendung in der beschriebenen Gestaltung und seine Anwendung bei einem Rad gemäß der Erfindung neu. Es kann jedoch auch eine andere Linear be vregungs vorrichtung verwendet werden, wie etwa ein Hypozykloidenzahnradgetriebe.

Figur 18 zeigt, wie bei einem Rad nach Figur 5 die Rückplatte 57 einer Hypozykloideneinheit an dem festen Nabenträger 8 an Stelle des Watts-Gestänges befestigt ist. In diesem Fall tritt die Welle JO durch die Hypozykloiden-Rückplatte und trägt einen Kurbearm 58 mit dem Radius x. Frei drehbar auf dem Kurbelarm sitzt ein Zahnrad 59, dessen Zahnteilungsdurchmesser 2x ist und das mit einer Innenverzahnung 60 mit einem Zahnteilungsdurchmesser 4x im eingriff ist, die konzentrisch auf der Rückplatte angebracht ist. _Λ Ein Wellenstummel 6l ist auf dem Zahnrad 59 in einer solchen Stellung befestigt, daß seine Achse mit der Zahnradachse und gleichzeitig mit der Zahnteilung ausgerichtet ist. Dieser Wellenstummel 6l ist über Lager unmittelbar mit der Scheibe, der Membran oder degleichen des Rades in Verbindung. Wird nun der Kurbelarm 58 um eine halbe Drehung gedreht, so rollt sich das Zahnrad an der Innenverzahnung um l80° ab

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und der Wellenstummel 6l beschreibt eine gerade Linie.

Da Innenverzahnungen teuer sind, die Zähne eine ständige Schmierung benötigen und nur die Hälfte der Verzahnung 60 der Rückplatte 57 benutzt wird, wird diese Anordnung gelegentlich, wie in Figur 19 gezeigt, vereinfacht .

In den Figuren 19 und 20 ist eine TeilrUckplatte 57 gezeigt, die einen Rand 62 über einen Kreisbogen von etwa l80° aufweist. Ein Abschnitt eines Zahnriemens 60 ist auf die Innenseite dieses Randes aufgeklebt und stellt somit eine Innenverzahnung dar. Das Zahnrad 59 kann das Zahnrad eines Zahnriemens sein oder auch ein glattes Rad, auf das am Umfang ein Zahnriemen aufgeklebt ist. Zahnriemen, insbesondere wenn sie aus glasfaserverstärktem Neopren bestehen und Nylonzahnflächen aufweisen, sind zäh, leicht, billig, wetterbeständig und benötigen keine Schmierung* Der Ausschnitt nach Figur 20 zeigt die Stelle, an der der Zahnriemen befestigt ist. Der Kurbelarm ist in der Zeichnung weggelassen.

Wenn ganz besonders geringe Breite der Anordnung gefordert wird oder die Belastungen die zulässigen Werte von Zahnriemen brauchbarer Breite übersteigen, kann der Flanschrand auch

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mit Kettenradzähnen besetzt und eine Rollenkette um ein ebenes Rad herumgelegt und daran befestigt sein. Es ist auch möglich, einen Kettenabschnitt in eine Nut einzuspannen und an den Enden zu befestigen und als Zahnrad dann ein kleines Kettenrad zu verwenden.

Wenn die Beschränkungen bezüglich der Höhe größer sind als bezüglich der Breite, kann die Hypozykloidenanordnung auch mit Vorteil abgestuft verwendet werden. Der · vom Planschrad beschriebene Sektor kann sehr stark reduziert werden, während die verschiedenen Mittelpunktsabstände erheblich vergrößert werden, und ein Hebel wird an Stelle eines Planetenzahnrades verwendet, der eine Verzahnung über einen Bogen aufweist, die an einem Ende mit Zähnen um den Flanschrand im Eingriff ist.

Eine besonders günstige Abwandlungsform wird erreicht, wenn das Zahnradsystem in ein Hebelsystem umgewandelt wird, % wie dies Figur 21 zeigt, sofern die technischen Erfordernisse keine exakte Linearität der Bewegung nötig machen. Ein Knie-

a hebel wirbt an Stelle der Zähne. Die Linerität ist in der Tat sehr gut und liegt vollkommen innerhalb der meisten Schwankungstoleranzen.

Es ist ersichtlich, daß mit der Erfindung ein Radaufhängungssystem geschaffen wurde, bei dem die Radnabe eine

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feste Lage zum Fahrzeug behält, während die Bewegungskontrollmittel so gestaltet und angeordnet sind, daß der Radkranz in einer bestimmten Richtung einen Druck ausüben kann, so zum Beispiel auf die Reibungsfläche eines

s
Drehmomentwandler mit variabler übersetzung. Wahlweise kann der Radkranz auch eine angeformte Verzahnung aufweisen, ein derartiges System kann unter anderem dazu verwendet werden, den Totgang in Servomechanismen oder dergleichen auszuscheiden. Antriebe mit Kette und Kettenrad können auf ähnliche Welse gespannt werden. Ein mit federnden Speichen an einer Nabe befestigter Radkranz kann in fliegende^rAnordnung von der Welle einer Antriebsmaschine angetrieben werden, wobei die Antriebsmaschine belastet werden kann und Unregelmäßigkeiten während der Drehung abgedämpft werden. Als Kupplungsanordnung hält das Rad selbst axiale Auslenkungen aus, hat Jedoch Elastizität hinsichtlich Drehmoment und in radialer Richtung, und es sind mechanische Antriebe bekannt, bei denen diese Eigenschäften besonders wünschenswert und erforderlich sind.

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Claims (28)

1. PATENTANSPRÜCHE

   l.\ Radaufhängung mit Drehmoment Übertragenden, iWdernden Verbindungselementen, die die Radnabe mit dem Radkranz verbinden und zwischen diesen eine Relativbewegung in radialer Richtung zulassen, dadurch gekennzeichnet, daß Steuerungsmittel mit dem Radkranz (2) mittels Lagern (l8;49) verbunden sind, wodurch der Radkranz auf einem vorbestimmten Weg relativ zu einer Tragaufhängung(53, 54) zwangsgeführt wird.
2. 2. Aufhängung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Konstruktion der Steuerungsmittel zur Bildung eines bogenförmigen Zwangsweges (Figuren 3-5 und 16 - 21).
3. 3* Aufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwangsführungsweg einen im wesentlichen unendlich großen Radius hat (Figuren 3-5 und 18-21).
4. 4. Aufhängung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsmittel ein Element(53* 54) enthalten, das um Achsen schwenkbar ist, welche von dem Träger (51) und den Lagern(49) einen Abstand haben.

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5. 5. Aufhängung nach Anspruch 3* und 4·* dadurch gekennzeichnet, daß zwei derartige Elemente (53 und 54) schwenkbar mit den Lagern (49) an gegenüberliegenden Seiten der Radkranzachse befestigt sind, wodurch ein im wesentlichen gerao5? Führungsweg des Radkranzes (2) bedingt ist (Figur 17).
6. 6. Aufhängung nach Anspruch 1, 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus der Steuerungsmittel im wesentlichen innerhalb der Umrißlinien des Radkranzes (2) untergebracht ist (Figuren 3-5 und 18 - 21).
7. 7. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1-3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsmittel ein Lenkergetriebe nach Watt sind (Figuren 3-5 und 17).
8. 8. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1-3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsmittel ein Zykloidengetriebe sind (Figuren 18 - 21).
9. 9. Aufhängung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein Hypozyklοidenmechanismus ist.
10. 10. Aufhängung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß Steuerungsmittel ein Lenkergetriebe sind,

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    welches einem Zykloidenmechanismus äquivalent ist (Figur 21).
11. 11. Aufhängung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein innen verzahntes Element (57) mit einem Verzahnungsbereich von etwa l8O° konzentrisch zur Nabenachse (Figuren 19 und 20).
12. 12. Aufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

    dadurch gekennzeichnet, daß an den Radkranz (2) mittels - ' Lagern (l8,49) weitere Radsteuerungsmittel wie Dämpfer (56), Federn (55) und Querstabilisatoren angeschlossen sind, die an der Nabe (l) vorbeigeführt sind.
13. 13. Aufhängung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn einen Torsionsstab (55) aufweisen.
14. 14. Radaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche

    mit elastisch federnden Verbindungsmitteln zwischen Radnabe | und Radkranz, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Verbindungsmittel Speichenelemente (j5) aufweisen, die aus Blechmaterialabschnitten bestehen, welche sich in ihrer Breitenabmessung quer zur Nabe (l) und zum Radkranz (2) erstrecken und die durch eine winkelige Abbiegung oder eine quer zur Nabe und zum Radkranz verlaufende Verbindung miteinander verbunden sind, und daß Lagermittel (18,49) an den Radkranz (2) angeschlossen sind zur Verbindung von Steuerungsmitteln mit dem Radkranz.

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15. 15· Radaufhängung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichenelemente (jj) aus einem V-förmig gebogenen Blechmaterial bestehen,(Figur l).
16. 16. Radaufhängung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichenelemente (3) aus einem oder mehreren Stücken Blechmaterial (4,5*6) bestehen, welche als erster Speichenabschnitt (4) radial zur Nabe (l) verläuft, und ein zweiter Speichenabschnitt (5*6) sehnenartig den Radkranzinnenraum

    e überspannt und so gestaltet ist, daß es federnd nachgibig ist, wobei der erste Speichenabschnitt (4) unter einem Winkel an den zweiten Abschnitt (5),(6) angeschlossen ist.
17. 17. Aufhängung nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Speichenabschnitt (5,6) einen Bogen oder eine Schleife aufweist zur Herstellung der federnden Elastizität des Sehnenteils (Figur 2).
18. 18. Aufhängung nach Anspruch l6 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Selienabschnitt (5*6) aus zwei Bereichen besteht, die in axialer Richtung zueinander versetzt sind, um eine gegenseitige Überlappung mehrer derartiger Abschnitte zu ermöglichen.

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19. 19· Radaufhängung für ein System nach einem der Ansprüche 1-13 mit federndelastischen Verbindungen der Radnabe und des Radkranzes, dadurch gekennzeichnet, daß die federndelastischen Verbindungsmittel Speichenelemente aufweisen» die aus zwei Abschnitt (Jl, 34) bestehen, welche mittels eines Scharniergelenks (33) miteinander verbunden und schamiergelenkartig an der Nabe (1) und am Radkranz (2) angeschlossen sind, und daß ein Verblndungslenker (35) zwei der Speichenelemente

    (3) miteinander verbindet, um sie für eine Drehmomentüber- f tragung brauchbar zu machen, und das Lagermittel (l8, 49) an den Radkranz (2) angeschlossen sind zur Verbindung von Steuerungsmitteln mit dem Radkranz.
20. 20. Radaufhängung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichenelemente zwei Sätze von im wesentlichen gleicher Gestaltung aufweisen, wenn der eine Satz in der einen Drehrichtung des Rades und der andere Satz in der entgegengesetzten Drehrichtung des Rades be- * trachtet wird (Figuren 11 und 13).
21. 21. Aufhängung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungslenker (35) elastisch nachgiebig ist (Figur 7).

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22. 22. Radaufhängung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichenelemente paarweise durch elastisch nachgiebige Verbindungselemente miteinander verbunden sind.
23. 23. Radaufhängung für das System bei einem der Ansprüche I-13 mit nachgiebigen Verbindungsmitteln zwischen Radnabe und Radkranz, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebigen Mittel mit Gelenken verbundene Speichenelemente sind, die aus je zwei Speichenabschnitten (31, 34) mit einem elastischen Scharniergelenk dazwischen bestehen, und daß Lagermittel (18, 49) am Radkranz (2) befestigt sind, mit denen Steuerungsmittel für den Radkranz an diesem angeschlossen sind.
24. 24. Radaufhängung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Scharniergelenk mit einem Wulstteil (38) in einen Hülsenteil (40) eingreift und ein elastisch federndes Material (42) zwischen diese beiden Teile eingeklebt oder eingespannt ist.
25. 25. Raudaufhängung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Scharniergelenk ein elastisch federndes Klavierband ist.

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26. 26. Radaufhängung nach einem der Ansprüche 23 - 25, dadurch gekennzeichnet, daß elastisch federnde Scharniergelenke die Speichenabschnitte miteinander und mit dem Radkranz (2) und der Nabe (l) verbinden (Figur l4).
27. 27. Radaufhängung nach einem der Ansprüche 19 - 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichenabschnitte (31,34) im wesentlichen Dreiecks- oder L-Form aufweisen(Pigur 12).
28. 28. Radaufhängung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichenabschnitte (51, 3^) an ihrem schmalen Bereich gelenkig zusammengehängt und mit ihrem breiten Abschnitt durch Gelenke an der Nabe und am Radkranz befestigt sind.

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    so

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