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Elastisches Rad, besonders für Straßenfahrzeuge Die Erfindung betrifft
ein, insbesondere für Straßenfahrzeuge, geeignetes federndes Rad mit zwischen zwei
Felgen eingelegten Gummielementen, bei welchen die Innen- und Außenfelgen zwei Scheiben
tragen.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Gummielemente zwischen den
Scheiben durch mehrere Metallringe zu trennen. Es handelt sich hierbei um einen
allgemeinen Vorschlag, welcher keine Maßnahme enthält, bei der die Elastizität genügend
erhöht wird, um die Stöße aufzufangen, die bei schlechten Straßen und größeren Geschwindigkeiten
auf die Räder ausgeübt werden. Bei dieser Ausführung wird die Elastizität deshalb
nicht wesentlich erhöht, da die stets in Mehrzahl vorhandenen Blechringe zwischen
den einzelnen Gummischichten die Gummifederung im ganzen stört, wobei diese dünnen
Gummiringe die ganze Breite der Blechringe einnehmen..
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Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist die Formveränderlichkeit
solcher elastischen Räder, bei welchen der Gummi als elastisches Mittel angewendet
und besonders bei solchen, bei welchen er auf Scherbiegung beansprucht wird, bedeutend
zu erhöhen..
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Bei der Erfindung sind an den an den Innen- und Außenfelgen befestigten
zwei Scheiben an sich be: kannte Gummiringe bzw. Gummiblöcke angebracht,
welche
in der Mitte einen frei beweglichen Blechring tragen. Die Gummiblöcke oder Ringe
werden hierauf in an sich bekannter Weise vorgepreßt. Hierdurch wird eine große
Nachgiebigkeit der Räder bei schlechten Fahrbahnen ermöglicht und zugleich eine
Nachgiebigkeit der Räder in axialer Richtung erreicht, welche jedoch durch die Vorkompression
auf das notwendige Maß beschränkt ist.
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Um die Laständerungskurve in radialer und. tangentialer Richtung nach
Belieben ändern und also einschränken zu können, sind profilierte Oberflächen der
Blechringe vorgesehen, welche mit den Gummiringen oder Blöcken während der Formveränderung
des Rades in Berührung kommen. Diese profilierten Oberflächen der Blechringe schützen
zugleich die Gummiringe oder Gummiblöcke an denjenigen Stellen, an welchen sie der
Abnutzung am meisten ausgesetzt sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die axiale
Vorkompression der Gummiringe oder Blöcke durch Klammern bewirkt, wie sie in der
Figur bei 6a und 7a zu sehen sind.
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In Fig. I und 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt,
bei welchem zwei Sätze von Gummiblöcken angeordnet sind, während in Fig. 3 und 4
zwei Sätze von Gummiringen verwendet werden. In beiden Fällen ergibt sich die Formveränderlichkeit
des Rades aus der Summe der Elastizität eines Satzes und derjenigen des anderen
Satzes.
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Der elastische Teil des in Fig. I und 2 gezeigten Rades besteht aus
einem starren Ring 3, an dessen beiden Seiten, der inneren und der äußeren Kante,
Gummiblöcke I an der äußeren Kante und 2 an der inneren Kante fest angebracht sind.
Die Seiten der Gummiblöcke I, welche den an dem Ring 3 befestigten Seiten gegenüberliegen,
sind mit zwei starren Ringen 4 und 5 in Verband, welche nach der Kompression der
Gummiblöcke durch die Klammern 6a vereinigt und untereinander zusammengeschlossen
werden. Die Klammern sind in irgendeiner Weise an den Ringen 4 und 5 befestigt und
halten die Gummiblöcke in komprimiertem Zustand fest. Die Gummiblöcke 2 sind mit
den Ringen 8 und 9 fest verbunden und durch die Klammern, 7a zusammengepreßt. Die
Felge 6b ist mit Flansche 6c und 6d versehen und mit dem starren Körper verbunden,
welcher durch die Ringe 4 und 5 gebildet wird, die durch die Klammern 6a zusammengehalten
und entweder in ortsfester oder abnehmbarer Weise festgehalten werden. Der von den
Ringen 8 und 9 und den Klammern 7a zusammengesetzte Körper ist auf der Nabe 7 angeordnet
und auf dieser in der bei abnehmbaren Rädern üblichen Weise befestigt.
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Der elastische Teil des in Fig. 3 und 4 gezeigten Rades ist im wesentlichen
derselbe wie zuvor angegeben, der einzige Unterschied ist der, daß die Gummiblöcke
durch Gummiringe ersetzt werden. Bei diesem Rad ist die äußere Kante des starren
Ringes 3 mit dem Gummiring i fest verbunden und die innere Kante mit dem Gummiring
2. Um die Gummiringe dauernd unter Kompression zu halten, sind hier die vorher beschriebenen
Mittel verwendet, d. h. die Klammern 6a schließen die Ringe 4 und 5 zusammen, während
die Klammern 7a die Ringe 8 und 9 zusammenhalten. Das Anordnen und Befestigen der
Felge und des Rades an der Nabe ist ebenfalls dasselbe.
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Sobald das Rad infolge der Unebenheiten der Straße durch die Ringe
4 und 5 die Gummiblöcke oder den Ring I biegt, reagiert hierauf, der starre Ring
3 und überträgt die Spannung auf die Gummiblöcke oder den Ring 2, welche sich entsprechend
ebenfalls biegen. Infolgedessen ist die Felge mit der Nabe elastisch verbunden,
und die Stöße der Felge werden in stark vermindertem Maße übertragen.
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Um die seitliche Stabilität des Rades zu sichern, werden die Gummiblöcke
oder Ringe I und 2 während der Zusammensetzung des Rades komprimiert und in diesem
Zustand gehalten. Auf diese Weise ist es möglich ohne die radiale und tangentiale
Nachgiebigkeit zu stören, die sehr wichtige Eigenschaft der seitlichen Stabilität
zu erreichen.
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Die Förmänderungskurve solcher Räder ist praktisch geradlinig, d.
h. ihre Formänderung erhöht sich in direktem Verhältnis zu der Gummispannung auch
für sehr hohe Formveränderungen. Es wurde gefunden, daß, obwohl die geradlinige
Entwicklung der Formänderungskurve im allgemeinen bei niedrigen Beanspruchungen
vorteilhaft ist, es im Gegensatz hierzu in vielen Fällen besser ist, eine zunehmende
Versteifung der Federn zu bekommen, wenn der Zug stärker wird, um die Stöße besser
aufzunehmen und zugleich den Zug auf die Oberfläche zu begrenzen, an welcher der
Kautschuk an dem Metall festgemacht ist; andernfalls kann die Haftung besonders
bei außergewöhnlich starken Rauheiten der Straße gefährdet werden, welche so starke
Stöße verursachen können, daß das Rad bald außer Gebrauch genommen werden müßte.
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In den Ausführungsbeispielen sind folgende Anordnungen getroffen:
a) die Anwendung geformter Oberflächen, welche während der Formänderung der Gummielemente
mit diesen in Berührung kommen, wodurch deren Formänderung bei erhöhter Last progressiv
beschränkt wird, b) eine Formgebung dieser Oberflächen., sä daß sie den Zug auf
die Oberfläche der Verbindung zwischen Gummi und Metall verhindern. Diese Fläche
ist die gefährlichste Stelle bei solchen durch Scherspannung beanspruchten Rädern.
Die Entwicklung der Formänderungskurve kann. nach Wunsch geregelt werden, indem
man das Profil dieser geformten Oberflächen entsprechend, gestalten kann, um sie
den Gebrauchsbedürfnissen besser anzupassen, c) die Anordnung konstruktiver Einzelheiten,
welche. dazu dienen, -die Konstruktion des Rades zu verbessern und zu vereinfachen.,
besonders mit Rücksicht auf die Mittel zur Erreichung einer Vorkompression
der
Gummielemente in axialer und gegebenenfalls auch in der Drehungsrichtung des Rades
(Verdrehungswinkel).
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Von Fig. 5, 6 und 7 ist Fig. 5 ein axialer Schnitt einer bevorzugten
Ausführungsform des Rades, Fig. 6 ein Schnitt durch den Durchmesser desselben Rades,
und Fig.7 stellt dasselbe Rad dar, bei welchem der Kautschuk in der Weise gebogen
ist, wie es während der Benutzung vorkommt. Das Bezugszeichen Io bezeichnet die
äußeren und II die inneren Gummiblöcke. Die ersteren sind durch Vulkanisation mit
den Metallscheiben I2 und I2' und die letzteren mit den Metallscheiben I3 und I3'
verbunden.
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Die Scheiben I2 und I3 sind durch Ansätze 14 und I5 mit den äußeren
Deckblechen I6 und I7 bzw. mit der Felge 18 und der Nabe I9 im Eingriff. Die Scheiben
I2' und I3' sind dagegen durch die Ansätze I4' und I5', beide mit dem mittleren
starren Ring 2o verbunden, und diese halten die inneren Bleche 16' und I7' in Stellung.
Beide, die äußeren Deckbleche I6 und I7 und die inneren Bleche I6' und I7', sind
derart geformt, daß die progressiv mit den Gummiblöcken während deren Formänderung
beim Fahren, des Wagens in Berührung kommen. Die Bleche I6, I6', I7 und I7' werden
vorzugsweise aus hohl gebogenem Eisenblech hergestellt. Die Deckbleche I6 sind an
der Felge durch Niete 2I befestigt, während die Deckbleche I7 an der Nabe I9 der
Einbuchtung 22 sitzen und an dieser durch Niete 23 befestigt sind. Gegebenenfalls
können mehrere Versteifungsrippen, wie sie in. Fig. 8 dargestellt und mit den. Bezugszeichen
24 und 25 versehen sind, z. B. durch Hohlbiegen hergestellt werden., oder sie können
gesondert hergestellt und dann an das Deckblech angeschweißt oder durch ein gleichwertiges
Mittel befestigt werden.
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Die wünschenswerte Vorkompression des Gummiorgans in axialer Richtung
des Rades (welches die Bindung Gummi-Metall verbessert und außerdem die Querstabilität
sichert), wird dadurch erreicht, daß man die Deckbleche I6 durch Bolzen 26 gegen
die Gummielemente preßt und in ähnlicher Weise die Bleche I7 durch die Bolzen 27
(wie es in Fig. 6 und 9 deutlich zu ersehen ist). Hierdurch vermeidet man den Gebrauch
besonderer Vorrichtungen, wie Klammern- oder ähnliche Mittel, wie sie in Fig. I
bis 4 gezeigt sind. Außerdem bleiben die Gummielemente vorteilhafterweise in. Ruhe,
d. h. in unkomprimiertem Zustand, wenn sie nicht im Rad eingesetzt sind. Diese Vorkompression
kann auch in anderer Weise ausgeführt werden, indem man einige Abstandsstücke aus
Metall oder irgendeinem anderen starren Material zwischen die elastischen Teile
Io und II und die Bleche I6 und I7 einsetzt. Diese Regelung der angegebenen, axialen
Vorkompression kann, sowohl während der Zusammensetzung des Rades nützlich sein
als auch, um das Rad für besondere Gebrauchsbedingungen während der Benutzung anzupassen.
Eine derartige Radkonstruktion ist außerdem deswegen, vorteilhaft, weil die elastischen
Teile gesondert hergestellt werden können, unabhängig von den Flanschen des Rades,
und sie sind daher leicht auswechselbar.
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Was oben gesagt wurde, ist offenbar sowohl für ein elastisches Rad
mit einer Anzahl von Blöcken als auch für ein Rad mit ununterbrochenen Gummiringen
gültig. Im ersteren Fall ist die Regelung der Formänderung der Gummielemente durch
geformte Oberflächen, welche progressiv mit den Gummielementen in Berührung kommen,
leichter zu erhalten.
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Die Blöcke können irgendeinen Querschnitt haben (d. h. als Trapezoid,
rechtwinklig oder polygonal oder kreisförmig usw. ausgebildet sein), aber die bevorzugte
Form ist sicher der kreisförmige Querschnitt, welcher entschieden vorzuziehen und
im folgenden dargestellt ist. In der Tat werden die Blöcke während einer ganzen
Umdrehung des Rades nacheinander in jeder Richtung so in ihrer Form verändert, daß
eine Linie von jedem Gummiblock, welche ursprünglich zu der Metallscheibe, an welche
der Block befestigt ist (z. B. eine erzeugende, wenn die Blöcke zylindrisch geformt
sind), senkrecht ist; eine konische Oberfläche beschreibt. Wie ohne weiteres ersichtlich,
ist es vorteilhaft, wenn die Gummiblöcke keine Kanten. haben, weil diese einem sehr
starken Zug ausgesetzt wären.; nur die Blöcke mit einem kreisförmigen Querschnitt
vermeiden diese Erscheinung, welche bei Blöcken mit viereckigem oder polygonalem
Querschnitt schädlich und welche mit Metalloberflächen am Umfang versehen wären,
welche nicht dauernd in Wirkung treten. Bei Benutzung von Blöcken. mit kreisförmigem
Querschnitt lehnt sich, im Gegensatz hierzu der Kautschuk gegen die begrenzenden
Oberflächen ohne irgendeine Unterbrechung, und der Zug in den Gummielementen wird
sich daher progressiv sowohl in der Intensität als auch, in. der Richtung ändern.
Da der schwache Punkt für die Widerstandsfähigkeit des Rades die Verbindung der
Oberfläche des Gummis mit dem Metall ist," so: ist es ersichtlich, daß Blöcke mit
kreisförmigem Querschnitt, d. h. zylindrische oder gegebenenfalls auch konische
Blöcke vorteilhafterweise angewendet werden.
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Diese Anordnung ist auch vom Gesichtspunkt der Konstruktion der Metallteile
aus die zweckmäßigste, weil die Metalloberflächen, welche die Gummiblöcke begrenzen,
ebenso wie der Sitz der Blöcke leicht durch Drehen hergestellt werden können oder
in, einfacherer Weise als die, welche man für Blöcke mit quadratischem oder polygonalem
Querschnitt verwenden müßte.
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Die geformten. Oberflächen haben außerdem eine solche Kontur, daß
sie irgendeinen Zug in, den miteinander verbundenen Oberflächen zwischen den starren
Platten 12 und 12' und dem Kautschuk der äußeren Blöcke und b:zw. 13 und 13' und
dem Kautschuk der inneren Blöcke vermeiden.
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Schließlich kann. noch eine Schutzvorrichtung aus geeignetem Material
(z. B. Gummi, mit Gummi überzogene Stoffe in Faltenform oder auch Stoffe ohne Gummiüberzug
usw.) vorgesehen. werden, welche als Haube ausgebildet ist, aber doch die
elastische
Formänderung des Rades zuläßt. Diese schützen die Gummiblöcke gegen Eindringen von
(Öl, Staub, Steinen und anderen von außen kommenden schädlichen Gegenständen an
die Gummiteile der Federung.