-
Kraftfahrzeug mit drei oder mehr unabhängig abgefederten Rädern Die
Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit drei oder mehr unabhängig abgefederten
Rädern und besteht darin, daß wenigstens ein Rad bzw. Radpaar durch in Fahrtrichtung
schwingende Gelenkparallelogramme oder -vierecke und die anderen Räder bzw. Radpaare
durch in Fahrtrichtung verstrebte Schwinghalbachsen gegenüber dem Rahmen geführt
sind.
-
Es sind bereits unabhängige Radfederungen bekannt, bei welchen jedes
Rad bzw. Radpaar für sich in einer die Fahreigenschaften des Wagens verbessernden
Weise gegenüber dem Rahmen geführt ist. So ist bereits vorgeschlagen worden, die
Lenkräder mittels in Fahrtrichtung schwingender Gelenkparallelogramme oder -vierecke
aufzuhängen, wodurch deren Federung durch Brems- und Antriebsmomente und deren Führung
durch Kreiselmomente unbeeinflußt bleibt, um die Lenkeigenschaften des Fahrzeugs
zu verbessern. Gleichzeitig werden äber auch durch die unveränderte Spur dieser
Räder die entsprechend verkleinerten unabhängigenMassen und die nahezu prellungsfreie
Lagerung der Räder an den kurzen Lenkern die Fahreigenschaften des Wagens verbessert.
Ferner ist bereits vorgeschlagen worden, die Treibräder durch in Fahrtrichtung verstrebte
Schwinghalbachsen am Rahmen aufzuhängen, wodurch die Treibräderwellen als Eingelenkwellen
in sehr einfacher Weise mit den Rädern verbunden und die Brems-, Antriebs- und Kreiselmomente
in sehr sicherer Weise von zwei Stützpunkten am Rahmen aufgenommen werden können.
Da diese Radpaare beim Durchfedern die Spur vergrößern und gleichzeitig eine verhältnismäßig
hoch im Rahmen liegende Momentanachse gegenüber den Querbewegungen des Wagenkastens
sicherstellen, wird auch die Stabilität des Fahrzeugs . in günstiger Weise erhöht.
-
Durch die Vereinigung dieser beiden Radführungen an einem Fahrzeug
sollen nun die Fahreigenschaften, namentlich im Hinblick auf die Gesamtstabilität
des Wagens, weiter verbessert werden. Hierfür ist die Art und Weise entscheidend,
in der die Federung des einen Rades bzw. Radpaares mit den anderen Rädern bzw. Radpaaren
in Wechselwirkung tritt. Bekanntlich wird beim Durchschwingen eines Rades allein
der ganze Wagenkasten aus seiner Gleichgewichtslage gebracht, so daß nicht nur die
zusätzliche Spannung seiner Federn, sondern auch jene der übrigen Federn das Rückstellmoment
für die Bewegung des Wagenkastens auslöst. Dieses Zusammenwirken der Federn hängt
nun sehr wesentlich davon ab, ob der Rahmen genügend verwindungssteif ist, um das
an einem Rahmenende wirkende Anstoßmoment auf das andere Rahmenende zu übertragen.
Wird der Rahmen hierbei verformt, d. h. nimmt er selbst einen Teil der Federungsarbeit
auf, anstatt diese unmittelbar auf die räumlich getrennt liegenden Federn weiterzuleiten,
so wird nicht nur die vom Standpunkt
des einzelnen Rades betrachtete
genaue Führung gegenüber dem Rahmen, sondern auch die Stabilität des Wagens 'i -urigünstigem
Sinne beeinflußt und der Rahmen selbst in unzweckmäßiger Weise beansprucht.
-
Beim Gegenstand der Erfindung sind die Führungen der in der Längsachse
des Fahrzeugs räumlich getrennt liegenden Räder bzw. Radpaare so einander zugeordnet,
daß beim Durchschwingen des einen Rades bzw. Radpaares zwangsläufig auch ein Durchfedern
der anderen Räder bzw. Radpaare stattfindet, ohne hierbei den Rahmen besonders zu
beanspruchen. Dies ist insbesondere dann der Fall, Wenn die geometrischen Schwingachsen
sämtlicher Räder vor den Radmitten und höher als diese angeordnet sind. Schwingen
z. B. die durch verstrebte Schwinghalbachsen geführten Hinterräder beidseitig durch
(Hindernisfederung), so wird der Rahmen gegenüber der Haftfläche der Räder momentan
vorgeschoben, so daß gleichzeitig auch das vordere Rad bzw. Radpaar um einen von
der Momentanverschiebung abhängigen Betrag durchfedern muß. Die durch die Kippbewegung
der Hinterräder ausgelösten Kreisel momente heben sich in diesem Falle gegenseitig
auf, ohne das Rahmenende besonders zu beanspruchen. Schwingen hingegen diese Hinterräder
einseitig durch (Kurvenfederung), so wird das Neigen des hinteren Rahmenendes aus
denselben Gründen zwangsläufig von einem Neigen des vorderen Rahmenendes begleitet
sein. Die hierbei auftretenden Kreiselmomente heben sich in diesem Falle nicht auf,
sondern erzeugen ein in den Rahmenlängsträgern wirkendes Kraftpaar, das an der einen
Wagenseite als Schubkraft die zusätzliche Spannung und an der anderen Wagenseite
als Zugkraft die zusätzliche Entspannung der Vorderfedern in einem die Neigung des
Wagenkastens begünstigenden Sinne ohne zusätzliche Rahmenverwindung erzwingt. Auf
die. verhältnismäßige Größe der vorderen zurhinteren Raddurchfederung kommt es hierbei
nicht an, maßgebend ist vielmehr, daß der durch den Anstoß irgendeines Rahmenendes
eingeleiteten Neigungsbewegung des-Wagenkastens ohne Rücksicht auf die Eigensteifigkeit
des Rahmens das ganze Trägheitsmoment des Wagenkastens und das ganze Rückstellmoment
der Wagenfedern sofort entgegenwirkt. Werden die Schwinghalbmesser der Räder inbezug
auf die Fahrtrichtung überdies entsprechend aufeinander. abgestimmt, so kann, der
Radstand des Wagens beim Durchfedern, und zwar sowohl beim einseitigen als auch
beim beidseitigen Durchfedern der Räder nahezu konstant gehalten werden, so daß
das Fahrzeug unter allen Umständen fest auf der Straße liegt.
-
Der Gegenstand der Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel, und
zwar an einem vierräderigen Kraftfahrzeug, dessen Vorderräder auf nach hinten schwingenden
Gelenkparallelogrammen und dessen Hinterräder auf nach vorn verstrebten Schwinghalbachsen
gelagert sind, näher veranschaulicht. Es zeigen Fig. i einen lotrechten Schnitt
durch das Fahrgestell parallel zur Längsmittelebene, Fig. 2 den dazugehörigen Grundriß,
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. i zur Hälfte, Fig. q. einen
Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. = zur Hälfte, Fig. 5 einen Schnitt längs der
Linie V-V in Fig. 2 und Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 2.
-
Der Rahmendes Fahrzeugs besteht aus zwei Längsträgern i, i', die vorn
in einen Knauf 2, 2' endigen und hinten bei 3, 3' nach oben durchgekröpft sind.
Die Längsträger i, i' sind vorn durch einen Hohlträger q., der zwischen den knaufartigen
Enden 2, 2' eingefügt ist, und durch den Träger 5 quer versteift. Die Längsträger
i, i' sind hinten durch drei Träger 6, 7, 8 miteinander verbunden und versteift.
Zwischen den beiden hinteren Querträgern 6, 7 ist das Achsgehäuse 22 angeordnet
und an diesen in geeigneter Weise befestigt.
-
Das Vorderrad 9 ist auf dem Achsschenkelträger c um eine annähernd
lotrechte Achse schwenkbar gelagert. Das Rad 9 ist mittels eines aus zwei Lenkern
io, ii zusammengesetzten Parallelogrammes gegenüber dem- Rahmen geführt. Die Lenker
io, ii sind mittels ihrer quer zur senkrechten Längsmittelebene angeordneten Drehzapfen
1q., 15 in einem mit dem Knauf 2 verbundenen Gehäuse i2 gelagert. Mit den Lenkern
io, ii ist der Achsschenkelträger c mittels zweier Kugelgelenke 16, 17 verbunden.
Mit den Lenkerzapfen 1q., 15 sind die Federstäbe 13 verbunden, die
im Hohlträger q. eingeschlossen liegen.
-
Das Hinterrad ig ist auf der Schwinghalbachse 21, die die Treibrädwelle
in sich aufnimmt, gelagert. Das Rad ig ist durch die Halbachse 21 und durch eine
nach vorn ragende Strebe 2o, die beide 'durch das Bremsträgerblech 16 miteinander
verbunden sind, gegenüber dem Rahmen geführt. Die Halbachse 21 ist in Kugelschalen
am Achsgehäuse 22 gelagert, während die Strebe 2o in einem am Längsträger i, etwa
in Höhe des Querträgers 6, ausgebildeten Gelenk 25 gelagert ist. Die Räder ig, ig'
sind unter Vermittlung der gekapselten Federgehänge 17, 17' mit einer unterhalb
des Achsgehäuses 22 angeordneten Querblattfeder 23 verbunden. Die Blattfeder 23
ist mittels Federaugen an zwei Bolzen 2,9, 29' befestigt, die mit den Querträgern
6, 7 verbunden sind.
-
Die Lenkerzapfen i¢, 15 im Lagergehäuse i2 und die Kugelgelenke
16, 17 im Achsschenkelträger c bilden die Gelenkpunkte der ParaUelogrammaufhängung
für
das Vorderrad g. Die zu den Drehzapfen 14, 15 parallellaufende, ihre kürzeste Entfernung
halbierende Achse a bildet die geometrische Schwingachse des Rades g. Die durch
den Achszapfen bestimmte Radmitte i8 halbiert die kürzeste Entfernung der Kugelgelenke
16, 17. Die geometrische Schwingachse a liegt, lotrecht gemessen, um den Betrag
x höher, waagerecht gemessen, um den Betrag y weiter vorn als die Radmitte 18. Die
durch die Punkte a, 18 (in Fig. 5) bestimmte Achse d des Parallelogrammes
fällt somit schräg nach hinten ab. Beim Durchschwingen wird die Radmitte 18, ihrer
kreisförmigen Bahn um die Achse a entsprechend, eine geringe Verschiebung nach hinten
neben ihrer Hubbewegung ausführen. Das Hindernis 3o kann daher mit einer gewissen
Verzögerung überwunden werden, wobei die durch den Stoß P erzeugte Drehbeschleunigung
des Rades g sich verkleinert. Das Rad g verharrt hierbei in seiner zur senkrechten
Längsmittelebene parallelen Schwingungsebene, so daß keine Spurveränderung eintritt.
-
Der Mittelpunkt 24 der Kugelführung für die Schwinghalbachse 2i und
der Gelenkpunkt 25 der Strebe 2o bestimmen die geometrische Schwingachse a' des
Hinterrades ig. Diese Achse a' läuft somit schräg zur Fahrtrichtung F von innen
nach außen. Ihre Schräge ist so gewählt, daß das Rad ig mehr in der Fahrtrichtung
F als quer dazu schwingt. Der Gelenkpunkt 25 liegt, lotrecht gemessen, um den Betrag
x' höher; waagerecht gemessen, um den Betrag y' weiter vorn als die Radmitte 28.
Die Projektion d' der geometrischen Schwingachse a' auf die Längsmittelebene fällt
somit schräg nach hinten ab, wodurch eine ähnliche günstige Wirkung beim Überfahren
des Hindernisses 30' wie beim Vorderrad g eintritt. Beim Durchschwingen kippt das
Rad ig aus seiner Ebene heraus, wodurch die Spur etwas vergrößert wird. Das Federgehänge
17 trägt der zwischen Blattfeder 23 und Schwinghalbachse 2i sich einstellenden kleinen
Schiebung Rechnung.
-
Die Radführungen der Vorder- und Hinterräder wirken in der folgenden
Weise zusammen Schwingen beispielsweise beide Hinterräder ig, ig' gleichzeitig im
Sinne des Pfeiles R' nach oben durch (Hindernisfederung), so wird die Strecke y'
so lange vergrößert, bis die Strecke x' verschwindet. Da die Räder ig, ig' jedoch
fest auf der Fahrbahn haften, ist ihre Hubbewegung von einer Schubbewegung des Rahmens
begleitet. Dieser Schub wird nun durch die Rahmenlängsträger i, i' auf die Vorderräder
9, 9' übertragen, wobei deren Federn 13 im Verhältnis der Strecken x zu y zusätzlich
gespannt werden, bis auch die Strecke x verschwindet. Das Durchfedern der Hinterräder
ig, ig' ist daher zwangsläufig mit einem . Durchfedern der Vorderräder g, g' ohne
weitergehende Beanspruchung des Rahmens verbunden. Der Rahmen senkt sich daher an
beiden Enden, ohne besonders aufgeschaukelt zu werden, wobei die Längsschwingungen
des Wagenkastens durch das Trägheitsmoment des ganzen, unv erformt bleibenden Wagenkastens
und das Rückstellmoment aller Wagenfedern gedämpft werden. Durch die Kippbewegung
der Hinterräderig, ig' um die Achsen a', b' treten zusätzliche Kreiselmomente
auf, die sich jedoch, da die Drehvektoren der Räder ig, ig' gleichgerichtet, ihre
Kippvektoren jedoch entgegengesetzt gerichtet sind, gegenseitig am hinteren Rahmenende
aufheben. Die hierdurch ausgelösten Reaktionsmomente sind infolge der großen Entfernung
der Stützpunkte 24, 25 bzw. 24', 25' nur äußerst gering.
-
Schwingt beispielsweise das linke Hinterrad ig' nach oben, das rechte
Hinterrad ig hingegen nach unten durch (Kurvenfederung), so wird die Strecke y'
an der linken Wagenseite vergrößert und an der rechten Wagenseite verkleinert, wobei
die auf den Rahmen bei festhaftenden Rädern ausgeübten Schiebungen sich im Sinne
der obigen Ausführungen als Druck-und Zugkräfte auswirken müssen. Der die Druckkraft
aufnehmende linke Längsträger i' spannt die Feder 13 des linken Vorderrades g' im
entsprechenden Verhältnis an, während der die Zugkraft aufnehmende rechte Längsträger
i die Feder 13 des rechten Vorderrades im gleichen Verhältnis entlastet. Hinter-
und Vorderräder federn somit gleichsinnig durch, so daß die Neigung des Wagenkastens
am hinteren Ende zwangsläufig von einer Neigung des Wagenkastens am vorderen Ende
begleitet ist, ohne den Rahmen auf Verwindung zu beanspruchen. Den Querschwingungen
des Wagenkastens wird mithin auch in diesem Falle das Trägheitsmoment des ganzen
umverformten Wagenkastens und die Rückstellkräfte aller Wagenfedern entsprechend
der Wagenneigung entgegengesetzt. Die durch die Kippbewegung der Hinterräder ig,
ig' ausgelösten Kreiselmomente heben sich aber in diesem Falle nicht auf, da sowohl
die Drehvektoren als auch die Kippvektoren der Räder gleichgerichtet sind. Die Kreiselmomente
summieren sich vielmehr zu einem Kraftpaar, dessen Hebelarm dem Abstand der Rahmenlängsträger
i, i' entspricht. Der Rahmenlängsträger i' nimmt hierbei die Druckkraft und der
gegenüberliegende Rahmenlängsträger i die Zugkraft auf, so daß die durch die Anstoßreaktion
ausgelöste Verbundwirkung der Vorder- und Hinterfedern durch die Kreiselreaktionen
noch weiter unterstützt wird. Gleichzeitig können aber auch die stoßartigen Reaktionskräfte
wirksam abgefangen und abgedämpft werden, so daß sie sich nicht mehr als Erschütterungen
im Rahmen fortpflanzen.
-
Schwingen sowohl die Vorderräder g, g' als
auch die
Uinterräder r9, =g', wie veranschaulicht, nach oben oder unten durch, so werden
die Strecken y, y' gleichzeitig verlängert bzw. verkürzt, je nachdem sich der Wagenkasten
setzt oder neigt. Durch entsprechende Wahl der Schwinghalbmesser in bezug auf die
senkrechte Längsmittelebene, also der Strecken a, 18 für die Vorderräder bzw. 25,
28 für die Hinterräder, kann der Radstand jeweils ohne Rücksicht auf den Gleichgewichtszustand
des Wagens gleichbleibend gehalten werden. - Damit ist aber nicht nur die im allgemeinen
als schädlich empfundene Radstandsänderung der in Fahrtricbtung schwingenden Räder
durch das Zusammenwirken der - Radführungen vermieden, sondern auch die diesen Radführungen
eigentümliche Stoßunempfindlichkeit für die Fahreigenscbaften des Wagens sichergestellt.
Die Stabilität und die Straßenlage des Wagens zeigt sicli bei dieser Anordnung,
wie auch eingehende Versuche bestätigt haben, allen bisher bekannten Anordnungen
überlegen.
-
Die Merkmale der Erfindung können' sinngemäß auch für Dreiradwagen
oder Mehrachswagen angewendet werden. Bei Dreiradwagen empfiehlt es sich, das in
der Längsmittelebene angeordnete Einzelrad durch ein Gelenkparallelogramm bzw. viereck
und das ihm zugeordnete Radpaar durch verstrebte Schwinghalbachsen zu führen. Ob
das Einzelrad hierbei vor dem Radpaar oder hinter diesem liegt, ist gleichgültig.
Bei Mehrachswagen empfiehlt es sich, das vordere Radpaar durch Gelenkparallelogramme
oder -vierecke und die hinteren, nebeneinanderliegenden Radpaare durch verstrebte
Schwinghalbachsen zu führen. Nach welcher Seite der Fahrtrichtung bei diesen Ausführungen
die Räder schwingen, ist für die Erfindung ohne Belang, sofern nur ihre Zuordnung
der geforderten Wechselwirkung zwischen den Radführungen genügt. Die Art der Federung
spielt hierbei keine Rolle, da alle Räder unabhängig geführt sind. Welches Rad bzw.
welches Radpaar bei diesen Ausführungen angetrieben wird, ist gleichgültig.