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Fahrgestell, insbesondere für Kraftfahrzeuge und Kraftfahrzeuganhänger
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 Fahrgestelles einen verwindungsfesten, geschlossenen Querschnitt, z. B. in Form
eines Kastenträgers oder Rohres. Bei hölzernen Ackerwagen wieder verbindet man die
Teile des Fahrgestelles. mit so viel Spielraum, daß die Räder den Unebenheiten des
Bodens folgen können, ohne daß in den Langbäumen Verdrehungsbeanspruchungen auftreten.
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Nach der vorliegenden Erfindung enthält das Fahrgestell einen oder
mehrere Träger, an denen die starren Radträger sitzen, von solcher Verwindungsfähigkeit,
daß alle vorkommenden Verdrehungen elastisch aufgenommen werden. Diese Träger bestehen
z. B. aus Profileisen oder aus Federstahl von geeignetem, z. B. rechteckigem, elliptischem
oder rundem Querschnitt. , Der Erfindungsgegenstand ist in den beiliegenden Zeichnungen
beispielsweise und schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. i einen Ackerwagen
im Schnitt nach Linie I-I von Fig. 2, Fig. 2 dasselbe im Schnitt nach Linie II-II
von Fig. 3, Fig. 3 dasselbe im Schnitt nach Linie III-III von Fig.2. Fig. 4. das
Fahrgestell eines Einachsanhängers von vorn.
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Fig. 5 dasselbe von oben, Fig. 6 das Fahrgestell eines Dreiradwagens
von oben, Fig.7 das Fahrgestell eines Zweiachsanhängers von oben, Fig. 8 den hinteren
Teil des Fahrgestells eines Dreiachsanhängers von oben, Fig. 9 das Fahrgestell eines
Personenkraftwagens im Schnitt nach Linie IX-Ix von Fig. i i, Fig. io dasselbe im
Schnitt nach Linie X-X von Fig. 9, Fig. i i dasselbe von oben, Fig. 12 einen Seitenwagen
im Schnitt nach Linie XII-XII von Fig. 13, Fig. 13 dasselbe von oben, Fig. 14 ein
Radpaar eines Fahrzeuges im Schnitt nach Linie XIV-XIV von Fig. 15, Fig.15 dasselbe
im Schnitt nach Linie XV-XV von Fig. 1q., Fig.16 dasselbe im Schnitt nach Linie
XVI-XVI von Fig. 15.
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In Fig. i bis 3 hat der Längsträger i z. B. doppel-T-förftligen Querschnitt,
der an den Stellen, wo die Querträger 2 und die Radträger 3 befestigt sind, etwa
durch Verbindung der gegenüberstehenden Flanschenenden
mittels angeschweißter
Platten, zum Kastenquerschnitt geschlossen ist. Dasselbe ist auf den Strecken zwischen
den Radträgern 3 und den ihnen nach der Wagenmitte zu benachbarten Querträgern 2
der Fall. Der Längsträger i kann auch z. B. aus zwei mit den Stegen aneinanderliegenden
U@Profilen bestehen. Die Querträger 2 bestehen etwa aus je zwei U-Profilen, die
in solchem Abstand voneinander liegen, daß unter den Bodenbrettern 4 befindliche
Querleisten 5 zwischen ihnen Platz haben. Die Radträger 3 haben kastenförmigen oder
nach unten offenen Querschnitt, j e nachdem, ob verwindende Kräfte auf sie wirken
oder nicht. Die Radträger sind am Außenende etwa durch in der Draufsicht U-förmige
Platten 6 abgeschlossen, die nach unten verlängert sind und 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 i um einen vertikalen
Zapfen drehbar angeordnet. An den Enden der Querträger können Scharniere sitzen,
in denen Seitenwände abklappbar angebracht sind. Man kann solche auch vorn und hinten
anordnen und schließlich Rohre zum Einstecken von Wagenrungen an den Enden der Querträger
vorsehen.
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Läuft ein Rad 7 über ein Hindernis, so verwindet sich der Längsträger
i auf den Strecken, auf denen sein Querschnitt offen ist, und die anderen drei Räder
bleiben am Boden. Die auf dem Wagen liegende Last wird auf die Radträger 3 einerseits
durch den biegungsfesten Längsträger i übertragen und andererseits über dtn mittleren
und die äußeren Querträger 2 auf die Randträger 8, von ihnen auf die neben den Radträgern
3 liegenden Querträger 2 und dann durch den Längsträger i auf die Radträger 3.
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Läßt man in Fig. i bis 3. die Querträger 2 und die Randträger 8 weg,
zieht die Radträger 3 nach oben, so daß sie Auflageflächen bilden, und teilt den
Längsträger i, etwa in der Mitte zwischen den Achsen, in zwei zusammenschraubbare
Teile, so entsteht nach Anbringung der notwendigen Beschläge zur Befestigung der
Ketten usw. .ein Holztransportwagen, dessen Radstand der Länge der zu befördernden
Stämme angepaßt werden kann. Verbindet man ferner die Querträger 2 mit den Randträgern
8 zu einem Aufsatz, den man nach Zusammenschrauben der Längsträger auf das Fahrgestell
des Holzwagens aufsetzt, so entsteht ein wahlweise als Holz-oder als Acker- und
Transportwagen verwendbares Fahrzeug.
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Bei dem Fahrgestell nach Fig. i bis 3 besitzt der Längsträger i 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
Querschnittes 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 anderen Ende des Radträgers sitzende Rad von einer bestimmten Höhe an mitgehoben.
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Fig. 4 und 5 zeigen die Anwendung dieser Konstruktion auf die Einzelabfederung
der Räder eines Einachsanhängers. An Stelle eines mittleren Längsträgers i sind
deren zwei in Form von geraden Drehungsfedern mit elliptischem Querschnitt vorhanden,
die parallel oder im Vorlaufswinkel der Räder nebeneinanderliegen. An ihren Enden
und in der Mitte sitzen Klötze io; um die mittleren greifen die Radträger 3 mit
den Rädern 7, und die an den Enden sind mit den die Verdrehungskräfte aufnehmenden
Querstücken i i fest verbunden. Auf den Querstücken ii sind Winkeleisen 1.2 angebracht,
auf denen der Wagenkasten ruht. An den Längsträgern i oder an den Radträgern 3 sind
Trommeln 13 befestigt, über denen Bremsbänder 14 liegen, deren eine Enden an der
Schiene 15 sitzen, während die anderen durch die Feder 16 gespannt werden.
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Wird' das Fahrgestell belastet, so sinkt es gegenüber den Rädern 7.
nach unten, der Winkel zwischen den Radträgern 3 und der Horizontalen ändert sich,
und die Längsträger i verdrehen sich. Sie haben solche Abmessungen, daß sie der
Verdrehungs- und gleichzeitig der von der Last verursachten Biegungsbeanspruchung
standhalten, wobei der Zusammenbau derart erfolgen kann, daß die große Achse des
Federquerschnittes an der Stelle, wo der Radträger 'befestigt ist, bei größter Belastung
senkrecht steht. Da die Drehungsfedern i keine innere Dämpfung besitzen, würde das
Fahrzeug sehr unruhig laufen. Zieht man jedoch die Feder 16 an und spannt dadurch
die Bremsbänder 14, so kann man jede gewünschte Dämpfung erzielen.
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Bei dem Dreiradw?Lgen nach Fig.6 sind drei Drehungsfedern i vorgesehen,
von denen zwei schräg zur Wagenlängsrichtung liegen und die dritte deren so weit
auseinanderstehende Enden verbindet, daß sie eine zur Aufnahme der Verbindung ausreichende
Länge erhält. An ihr sitzt der verwindungs-und biegungsfeste Radträger 3 für das
Mittelrad;
, dessen Achse quer zur Mittellinie des Radträgers steht.
Die konvergierenden Enden der beiden seitlichen Drehungsfedern i sind durch ein
Querstück i i verbunden, auf dem ein nicht dargestelltes Winkeleisen 12 zur Unterstützung
des Wagenkastens liegt. Vor den anderen Enden der seitlichen Träger i sitzt ein
zweites, sie verbindendes Querstück i i in einem die Verwindung nicht störenden
Abstand von den Radträgern 3 der Seitenräder, an dem die Dämpfung für das Mittelrad
angebracht ist. -Ober der quer stehenden Drehungsfeder i liegt ein an deren Enden
befestigtes Winkeleisen 17, das gemeinsam mit dem zweiten Querstück i i den Motor
trägt. Die Lenkung erfolgt durch das Mittelrad oder die beiden Seitenräder, ebenso
der Antrieb. Das Mittelrad kann vorne oder hinten, der Wagen für Güter- oder Personenbeförderung
eingerichtet sein.
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Fig. 7 zeigt einen nach dem gleichen Prinzip konstruierten Zweiachsanhänger.
Es sind drei Querstücke ii mit Winkeleisen i2 vorhanden, auf denen der Wagenkasten
ruht. Die hier z. B. rechteckigen, als Drehungsfedern ausgebildeten Längsträger
i sind für jedes Rad für sich vorgesehen und laufen von dem Mittelquerstück i z
über die Radträger 3 nach den Endquerstücken ii, jedoch können in der Praxis die
Federn einer Wagenseite aus einem durchlaufenden Stück bestehen. Die Deichsel 9
ist im Zapfen 18 drehbar. Ihre nach hinten ragende Verlängerung i9 lenkt mit Hilfe
der Spurstange 2o und der Lenkschenkel 21 die Vorderräder.
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Der Wagen nach Fig. 7 läßt sich auch als Acker- und Transportwagen
für Pferdezug verwenden. Teilt man_ die Längsträger i zwischen den Achsen ieder
in zwei Teile und sieht für jeden ein besonderes Querstück ii vor, an denen die
frei g°wordenen Enden der Drehungsfedern i mittels Klötze 1o befestigt sind, und
bildet diese beiden Querstücke i i so aus, daß sie auf einfache Weise fest miteinander
verbunden und voneinander gelöst werden können, so entsteht wiederum ein Holztransportwagen,
auf den auch, wie oben angegeben, ein Aufsatz zwecks Transportes anderer Lasten
gesetzt werden kann.
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In Fig.8 ist der hintere Teil eines Dreiachsanhängers dargestellt.
Die Längsträger und Drehungsfedern i gehen vom mittleren und hinteren OOuerstück
i i zu den Radträgern 3, die so gekröpft sind, daß das dritte zwischen ihnen liegende
Stück des Längsträgers i eine zur Aufnahme der möglichen gegenseitigen Verdrehung
der Radträger 3 ausreichende Länge erhält. Die gegenseitige Bewegung hat ihren größten
Wert, wenn ein Rad ganz, das daneben befindliche überhaupt nicht durchgefedert ist.
In Fig. 8 hat der Hauptträger i zwischen den Radträgern 3 z. B. Kreuzquerschnitt
und besteht ebenfalls 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 i den Hauptteil der Federung übernehmen, während
das dazwischenliegende Stück die Fahrzeuglast überträgt und im übrigen so verwindungsweich
ist, daß es die Verdrehung ohne Überbeanspruchung aushält. Hierzu eignen sich Querschnitte
geringerer Materialstärke und dem Fahrzeuggewicht angemessener Höhe, die durch Rippen
am Ausknicken verhindert und gegen Seitenkräfte -versteift sind.
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Ist der Abstand zwischen den Radträgern hingegen ausreichend lang,
etwa wenn die Räder sehr groß sind oder nur ein kleinerer Federweg verlangt wird,
so laufen die Drehungsfedern i von z. B. oblongem Querschnitt vollständig durch,
und in der Mitte zwischen den Radträgern 3 befindet sich ein weiteres Querblech
i i (wie in Fig. 7 zwischen Vorder- und Hinterrädern), an dem Klötze io sitzen,
in denen die Drehungsfedern i festgehalten sind.
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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 Lenkstörungen.
Auch bei Lastkraftwagen liegen die Verhältnisse noch ähnlich, und die Fahrgestelle
nach Fig. 7 und 8 ließen sich für sie "vielleicht verwenden.
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Für Personenkraftwagen erscheinen sie indessen nicht vollständig geeignet,
und an ihre Stelle treten besser die Anordnungen nach Fig. 9 bis i i. Hier sind
die Querstücke i i zunächst durch einen verdrehungs- und biegungssteifen Mittelträger
22 von z. B. geschlossenem Kastenquerschnitt verbunden, an dem Motor, Wagenkasten,
Bremsen, Getriebe, Lenkvorrichtung usw. angebracht sind. Zur Vermeidung von' Kreiselpräzession
und Änderung der Spurweite ist besonders jedes Vorderrad an zwei übereinanderliegende
Radträger 3 angeschlossen, und zwar mittels z. B. kreuzförmiger, verdrehungsweicher,
aber biegungsfester Träger 23- aus gehärtetem Federstahl, die mit ihren Enden in
mit der Radnabe oder Radachse unmittelbar oder über Lenkbolzen 24 verbundenen Haltern
25 sitzen. Die anderen Enden der Radträger 3 sind wieder mit als Drehungsfedern
ausgebildeten Längsträgern i verbunden, von denen
auf jeder Wagenseite
zwei im gleichen Vertikalabstand wie die Träger 23 übereinanderliegen. ` Zwecks
weicherer Federung kann man auch mehr als zwei Radträger 3 nebst Längsträgern i
übereinander anordnen, Die Trommeln 13 mit den Bremsbändern 1q. sitzen übereinander.
Die Feder 16 ist hier weggelassen, und es sind zwei Schienen 15 von [)-Profil vorgesehen,
die durch Schrauben mehr oder weniger stark aneinander gezogen werden.
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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 i eingeklemmt sind. Etwa
in seiner Mitte ist mittels eines Klotzes To ein als Verbindungsarm ausgebildeter
Radträger 3 befestigt, der an einem kreuzförmigen Längsträger i aus Federstahl angreift.
Mit ihm parallel liegt eine zweite elliptische Drehungsfeder i, die den Radarm 3
des Seitenwagenrades 7 trägt. Diese beiden Drehungsfedern i sind an den Enden über
Klötze -io durch Querstücke i i verbunden, die Winkel 12 tragen, auf denen der Seitenwagen
27 ruht.
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Reichen die Abmessungen zur Unterbringung von durchlaufenden Drehungsfedern
i am Motorrad und für das Laufrad nicht aus, so kann die Anordnung nach Fig. 8 Anwendung
finden, derart, daß der längere Teil des Längsträgers oblongen Querschnitt von ausreichendem
Drehungswiderstand erhält, während der kürzere z. B. ein Kreuzprofil bekommt. Der
mittlere Längsträger i kann ebenfalls, oblongen oder teils oblongen, teils einen
verbindungsweicheren Querschnitt erhalten.
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Auch die Einachs-, Zweiachs-, Dreiachsanhänger und Dreiradwagen können
mit durchlaufenden Mittelträgern 22 und mehrfachen Radträgern 3 versehen sein. Ebenso
lassen sich die gekröpften Radträger nach Fig. 8 auch bei den anderen Fahrzeugen
verwenden. An Stelle der beschriebenen Dämpfungsanordnungen können die üblichen
bekannten Dämpfer verwendet werden. Bei im Verhältnis zur Verwindung kleiner Belastung
kann an Stelle des oblongen Querschnitts der als Drehungsfedern ausgebildeten Träger
i auch z. B. ein runder, quadratischer oder anderer geeigneter Querschnitt treten.
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Für Fahrgestelle von Flugzeugen ergibt die Konstruktion eine Gewichtsersparnis.
Die Anordnung entspricht etwa der von Fig. 5, wobei die Endklötze iö unter Umständen
unmittelbar ohne Benutzung von Querblechen ii am Flugzeuggerippe befestigt sein
können.
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Fig. 14 bis 16 zeigen ein abgefedertes Radpaar z. B. von einem Vierradwagen.
Über den Trommeln 13 liegt ein [)-Träger 29, an dem etwa aus Flacheisen gebogene
Böcke 30 sitzen. Sie schmiegen sich den Trommeln 13 an; an ihren nach innen gekehrten
Seiten sind die Bremsbänder 14 befestigt, und die nach außen stehenden Seiten nehmen
Schrauben zum Spannen der Bremsbänder 14 auf. Der Rahmen 31 des Wagenkastens besteht
aus zwei durch drei Querholme verbundenen Längsholmen, wobei der mittlere Querholm
auf dem [)-Träger 29 aufliegt. Die als Drehungsfedern ausgebildeten Längsträger
i haben Kreisquerschnitt.
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Stehen die Winkeleisen 12 mit den U-Trägern 29 »auf gleicher Höhe,
so daß die Querholme auf ihnen aufliegen, so drückt die Last, wenn ihr Schwerpunkt
über dem U-Träger 29 liegt, unmittelbar auf ihn und über die Böcke 3o auf die Trommeln
13 und die Längsträger i, die nur mit dem kurzen Abstand zwischen Trommeln und Radträgern
3 auf Biegung beansprucht werden.
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Liegt der Schwerpunkt der Last vor oder hinter dem [)-Träger 29, so
werden die Längsträger i entsprechend mehr auf Biegung beansprucht.
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Der von den Böcken 30 auf die Trommeln 13 übertragene Lastdruck
wirkt zusammen mit dem von den Bremsbändern 14 verursachten Druck dämpfend. Wählt
man den Durchmesser der Trommeln 13 so klein, daß der Lastdruck nur einen Bruchteil
des gesamten zur ausreichenden Dämpfung nötigen Druckes ausmacht, so wird die Dämpfung
durch Veränderung der Last nicht wesentlich beeinflußt. Will man große Dämpfungsänderungen
in Kauf nehmen, so können die Bremsbänder wegfallen, und die die Trommeln möglichst
weit umgreifenden Böcke liefern den Dämpfungsdruck allein.