DE1120906B - Kombinierte Fahrzeugfederungs- und Stossdaempfereinrichtung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

A28160Π/63c

ANMELDETAG: 23. OKTOB E R 1957

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 28. DEZEMBER 1961

Die Erfindung bezieht sich auf eine kombinierte Fahrzeugfederungs- und Stoßdämpfereinrichtung, bei welcher die Fahrzeugaufhängebewegungen auf einen in einem Zylinder gleitbaren Kolben übertragen werden, welcher dasTEnde des Zylinders, an dem er in denselben eintritt, abschließt, bei welcher ferner eine flexible Membran zusammen mit dem Zylinder eine mit letzterem in Verbindung stehende hydraulische Druckkammer bestimmt, die völlig mit einem hydraulischen Medium angefüllt ist und bei welcher den Strömungsfluß beschränkende Mittel an der Verbindung zwischen Zylinder und Druckkammer angeordnet sind und welche außerhalb des hydraulischen Druckraums eine pneumatische Kammer aufweist, deren eine Begrenzungswand von der flexiblen Membran gebildet wird.

Es ist bekannt, bei einer Stoßdämpfereinrichtung einen Kolben vorzusehen, der Durchgänge aufweist, die es gestatten, bei Hin- und Herbewegung des Kolbens eine hydraulische Flüssigkeit durch ihn hindurchfließen zu lassen, wobei die Strömungsgeschwindigkeit zur Schaffung einer Stoßdämpferwirkung von besonderen Mitteln bestimmt wird. Bei dieser bekannten Einrichtung ist nur Vorsorge für diese besonderen Mittel zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit der hydraulischen Flüssigkeit getroffen. Die hierbei vorgesehene Membran dient zur Lösung des in der Stoßdämpfertechnik bekannten Problems, nämlich die Volumenverschiebung der Kolbenstange zu kompensieren, wenn sich die KoI-benstange in den Zylinder hinein- und aus ihm herausbewegt. Diese Stoßdämpfer können auf Grund dieses Phänomens nicht vollkommen mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllt sein, sondern es muß vielmehr immer in dem von dem Ringteil zwisehen den Zylindern gebildeten Behälter ein Luftraum belassen werden, um für das von dem Zylinder verschobene Flüssigkeitsvolumen zu sorgen, wenn die Kolbenstange weiter in den Zylinder hineindringt. Es ist jedoch bei einem Luftzwischenraum in dem genannten Behälter nachteilig, daß die Flüssigkeit und die Luft miteinander in Kontakt stehen und die Flüssigkeit daher lufthaltig wird, was zu einer geringeren Wirksamkeit der Stoßdämpferwirkung führt. Die Membran enthält nur die notwendige Luft, die früher in dem Behälter vorhanden sein dürfte. Sie bewirkt hierbei, daß die Luft von der Flüssigkeit in dem Behälter abgesondert ist und verhindert damit, daß die Flüssigkeit lufthaltig wird.

Bei einer anderen bekannten Stoßdämpfereinheit ist zum Ausgleich von Ölverlusten ein mit der Außenluft in offener Verbindung stehender Ausgleichsbehäl-Kombinierte Fahrzeugfederungsund Stoßdämpfereinrichtung

Anmelder:

Armstrong Patents Co. Limited, Beverley, Yorkshire (Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Görtz, Patentanwalt, Frankfurt/M., Schneckenhofstr. 27

Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 24. Oktober 1956 (Nr. 32468)

William Armstrong, Beverley, Yorkshire

(Großbritannien), ist als Erfinder genannt worden

ter vorgesehen. Dieser Behälter weist eine elastische Bodenplatte mit einem Ventil auf, durch welches Öl aus dem Behälter in das Stoßdämpfergehäuse eintreten kann. Eine erhöhte Absorption der auftretenden Schlagbewegungen wird hierdurch nicht erreicht, vielmehr wird lediglich für notwendigen Ölnachschub gesorgt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine kombinierte Fahrzeugfederungs- und Stoßdämpfereinrichtung zu schaffen, die eine vielseitige Anwendungsmöglichkeit bei Fahrzeugen erlaubt und zwecks Erreichen einer verbesserten Fahrleistung relativ einfach und bequem eingebaut werden kann.

Die Erfindung besteht bei Einrichtungen der eingangs genannten Art darin, daß der hydraulische Zylinder von dem übrigen Gehäusekörper der Einrichtung aus vorspringt und von einer haubenförmigen flexiblen, an dem Gehäusekörper befestigten Membran umschlossen wird, wobei die haubenförmige flexible Membran ihrerseits von einer starren, gleichfalls an dem Gehäusekörper befestigten starren Haube umschlossen wird und mit der Membran zusammen eine völlig umschlossene pneumatische Kammer bildet und daß der Gehäusekörper der Einrichtung eine sich innerhalb seines mindestens teilweise hohlen Innenraumes erstreckende verdrehbare Welle aufweist, wobei der Innenraum mindestens teilweise

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mit einem hydraulischen Medium gefüllt ist und die durch eine Ölabdichtung an einer Seite des Gehäuseverdrehbare Welle derart formschlüssig mit dem im körpers heraus, wo sie mit einem Hebelarm 13 verHydraulik-Zylinder gleitenden Kolben verbunden ist, keilt oder kerbverzahnt ist. Bei einer abgewandelten daß sie ihre Winkeldrehungen als Hin- und Herbe- Ausführungsform kann der Gehäusekörper 11 an der wegungen auf den Kolben überträgt und ferner außer- 5 Seite, welche der die Ölabdichtung tragenden Seite halb des Gehäusekörpers mit einem Hebel verbunden gegenüberliegt, mit einem Zusatzlager versehen sein, ist, welcher die eigentlichen Fahrzugaufhängungsbe- um Doppelhebel 13 oder einen Querlenkerhebel anwegungen aufnimmt. wenden zu können. Eine weitere abgewandelte Aus-Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wei- führungsform läßt sich vorsehen, indem die Welle 12 sen die den Hydraulikfluß beschränkenden Mittel am io durch beide Seiten des Körpers heraustritt, wo sie Ende des hydraulischen Zylinders eine Kopfplatte am Doppel- oder Querlenkerhebel 13 befestigt ist. auf, die so angeordnet ist, daß sie das dem gewölb- Die Welle 12 steht innerhalb des Körpers mit einer ten Teil der Membran zugekehrte Ende des hydrau- Kurbel 14 in fester Verbindung, die einen Kurbellischen Zylinders abschließt, ferner eine axial gebohrte zapfen 15 trägt, mit dem ein Ende einer Stange 16 zentrale Nabe auf der Kopfplatte besitzt, wobei die 15 schwingend verbunden ist. Das andere Ende der Ver-Kopfplatte mit einer Anzahl von Bohrungen versehen bindungsstange ist als Kugel geformt, die innerhalb ist, die in Abständen rund um die Nabe angeordnet eines Kolbens 17 gelenkig befestigt ist, der innerhalb sind, sowie eine Ventilplatte, die auf der Nabe gleit- eines vom Körper 11 gebildeten Zylinders 18 verbar angeordnet ist und über die mit Abstand ange- schiebbar ist.

ordneten Bohrungen in Schließstellung nachgiebig 20 Eine bevorzugte Abdichtungsanordnung weist

gedrängt wird. einen z. B. aus synthetischem Material mit gummi-

Um die Wirkung der erfindungsgemäßen Einrich- artiger Nachgiebigkeit bestehenden flexiblen Ring 21

tung sowohl in Richtung des Gewichtsangriffs oder mit ungefähr U-förmigem Querschnitt auf, der einen

-Stoßes als auch in der Rückstellrichtung vorteilhaft mittleren ringförmigen Teil 21 c mit radial gerich-

zur Geltung zu bringen, kann in Fortbildung der vor- 25 teten inneren und äußeren Schenkeln 21 i bzw. 21 ο

liegenden Erfindung zwischen dem Inneren des Ge- besitzt. Der äußere Schenkel ragt in schräger Richtung

häusekörpers und einer gewölbten Endplatte eine nach außen vom mittleren Teil weg und hat vermin-

zweite elastische Membran eingesetzt sein, welche derte Dicke, um auf diese Weise als flexible Lippe

den Gehäusekörper hinter dem Kolben abschließt, zu wirken, die eine Abdichtoberfläche darbietet und

und der Raum zwischen der gewölbten Endplatte und 3° an einem Teil der Wandoberfläche des Zylinders 18

der gegenüberliegenden Oberfläche der zweiten ela- angrenzt. Der flexible Ring 21 ist an den passenden

stischen Membran ein pneumatisches Medium auf- Oberflächen seiner Teile 21c und 21/ mit einem

nimmt, um eine pneumatische Rückstellfeder zu Metallring 22 L-förmigen Querschnitts, d. h. zylindri-

bilden. scher Form mit einem äußeren Flansch, verbunden.

Durch die erfindungsgemäße Federungs- und 35 Die Schilderung der Abdichtungsanordnung dient Dämpfungs-Einheit, bei der aus einem eigens vorge- nur zur Erläuterung und bildet die gesamte Abdichsehenen Gehäusekörper der hydraulisch arbeitende tung keinen Teil der Erfindung.
Zylinder herausragt und bei der die den Hydraulik- Der Kolben 17 ist so ausgeführt, daß er einen Zylinder umschließende Membran zwecks Bildung Zapfen oder Teil 17 α verkleinerten Durchmessers eines größtmöglichen Hydraulikraum-Inhaltes nicht 40 aufweist. Der Endteil des Kolbens ist ferner im am Zylinder, sondern am Gehäusekörper befestigt ist Durchmesser verkleinert und außen bei 17 b mit und bei der weiterhin eine verdrehbare Welle derart Schraubgewinde versehen. Eine Nut 17 c ist in der formschlüssig mit dem im Hydraulik-Zylinder glei- Schulter zwischen dem vollen Durchmesserteil des tenden Kolben verbunden ist, daß sie ihre von der Kolbens und dem Zapfenteil 17 α eingearbeitet. Ein Belastung eingeleiteten Winkeldrehungen als Hin- 45 flexibler O-förmiger Ring 23 ist in die Nut 17 c ein- und Herbewegungen auf den Kolben überträgt, wird gebracht und der Metallring 22 gegen die voreine kleinbauende Aufhängungseinheit geschaffen, die erwähnte Schulter gedrückt, wodurch der O-förmige sich aus diesem Grunde besonders für Fahrzeuge Ring mittels einer Mutter 24 zusammengepreßt wird, eignet. die auf dem mit Gewinde versehenen Teil des KoI-

Weitere Merkmale der Erfindung sind aus den 5° bens aufgeschraubt ist.

Darstellungen von Ausführungsbeispielen und der Der Zylinder 18 ist mittels einer Kopfplatte 25

Beschreibung zu entnehmen. Es zeigt verschlossen, die in einer eingeschnittenen Bohrung

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Ausführungs- des Zylinders mit Schraubgewinde eingesetzt ist. Die

beispiels der vorliegenden Erfindung einer kombi- Kopfplatte weist eine zentrale Nabe 25 α auf, die

nierten Fahrzeugfederungs- und Stoßdämpfereinrich- 55 eine mit Innengewinde versehene, sich axial hindurch

tung; erstreckende Bohrung 25 b besitzt.

Fig. 2 eine Teilschnittansicht aus Fig. 1 in vergrö- Die Kopfplatte 25 besitzt außerdem in an sich be-

ßertem Maßstab; kannter Weise eine Anzahl von Bohrungen 25 c, die

Fig. 3 eine Ansicht, teilweise im Längsschnitt und mit Abständen rund um die Nabe angeordnet sind,

teilweise im Aufriß, eines bevorzugten abgewandelten ⁶° Eine an sich bekannte Ventilplatte 26 weist einen

Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. zylindrischen Teil auf, der auf der Außenseite der

Das dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfin- Nabe 25 α axial gleiten kann, sowie einen äußeren dung weist einen Gehäusekörper 11 auf, der mittels Flansch oder Platte, welche die Bohrungen 25 c in z. B. eines nicht veranschaulichten Flansches oder der Kopfplatte schließen können, wenn der Flansch einer Nabe am Chassis oder Rahmen eines Straßen- 65 mit ihr in Berührung ist. Eine geflanschte, axial bei fahrzeuges befestigt werden kann. Eine halbdrehbare 27« gebohrte Abschluß-Schraube 27 sitzt mittels GeWelle 12 ist in Lagern im Gehäusekörper gelagert winde in der eingeschnittenen Bohrung 25 & der und tritt nach einer bevorzugten Ausführungsform Kopfplatte, wobei ihr Flansch ein Widerlager für

eine Schraubenfeder 28 besitzt, welche die Ventilplatte 26 in die veranschaulichte Stellung drängt. Auf diese Weise verschaffen in an sich bekannter Weise ein von der Bohrung 27 α begrenzter Durchlaß und ein vom Ventilkörper 26 gebildetes Ventil sowie die Öffnungen 25 c eine Verbindung zwischen dem Raum innerhalb des Zylinders und jenem außerhalb desselben.

Der Zylinder 18 wird von einer haubenförmigen Membran 32 umschlossen, die wiederum eingeschlossen und umgeben ist von einer Haube 30, wobei die Membran 32 mittels eines verstärkten Flanschteiles 32 a befestigt ist, der zwischen einem Flansch der Haube 30 und dem Wandungsansatz 31 des Gehäusekörpers 11 zusammengepreßt ist, wobei die Haube 30 mit dem Gehäusekörper 11 mittels Schraubengewinde od. dgl. fest verbunden ist. Auf diese Weise wird eine völlig abgeschlossene Kammer zwischen den äußeren Wandungen der Membran 32 und den inneren Wandungen der Haube 30 gebildet. In dieser Kammer wird ein zweckentsprechendes pneumatisches Medium, z. B. Luft, unter Druck gehalten. Unter einem gleichen Druck wird auch ein hydraulisches Medium, z.B. Öl, gehalten, das in die zwischen den inneren Wänden der Membran 32 und dem Kopf des Kolbens 17 gebildeten Kammer eingeschlossen ist. Die Haube 30 besitzt ein Lufteinlaß-Rückschlagventil 34, das in einer axialen Bohrung 30 α der Haube 30 eingesetzt ist. Der Körper 11 weist einen Füllstopfen 35 auf, der in einer Bohrung in seiner oberen Wand eingeschraubt ist, während sein sonst offenes unteres Ende mittels einer Grundplatte 36 abgeschlossen ist, die dort eingeschraubt ist.

Der teilweise mit Öl gefüllte Körper 11 kann am Rahmen oder am Chassis des Fahrzeuges fest angebracht werden, während die Hebelarme 13 als obere und untere Gelenkarme einer Radfederung angeordnet sein können, wobei die Last derart wirkt, daß sie die Welle 12 entgegengesetzt dem Uhrzeiger dreht. Bei einer solchen Einrichtung drängt die Last den Kolben 17 nach links, mit dem Bestreben, das hydraulische Medium gegen die Membran 32 zu drükken, wodurch die Luft zusammengedrückt wird, die in an sich bekannter Weise somit als Federung wirkt und verbesserte Fahrzeugfahreigenschaften vermittelt auf Grund der fortschreitend zunehmenden Federleistung des pneumatischen Mediums. Eine weitere Änderung in der Leistungscharakteristik läßt sich außerdem auf Grund des geometrischen Effektes des Kurbelmechanismus, d.h. in Abhängigkeit von dem Winkel erreichen, der anfangs in der Ruhelage aller sich bewegenden Elemente von der Kurbel 14 und der Kolbenstange 16 bestimmt wird, da die Größe der dem Kolben 17 von der Welle 12 erteilten linearen Bewegungen über die Kurbel 14 und die Kolbenstange 16 eine Funktion dieses Winkels ist. Das Verhalten der pneumatischen Feder kann auch dadurch verändert werden, daß die anfängliche Menge des zwischen der Haube 30 und der Membran 32 eingeschlossenen pneumatischen Mediums eingestellt wird. Die Stoßdämpfung wird vom hydraulischen Medium bewirkt, dessen Fluß sowohl in der Laststoßrichtung als auch in der Rückstellrichtung von der Bohrung 27 α geregelt wird. Tritt jedoch ein übermäßiger Stoß auf, dann hebt sich in an sich bekannter Weise der Ventilkörper 26 aus seinem Sitz ab und läßt öl aus dem Zylinder durch die Öffnungen 25 austreten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung gemäß Fig. 3 ist eine zweite Membran 39 zwischen dem Inneren des Gehäusekörpers 11 und einer gewölbten oder schlüsselförmigen Endplatte 40 eingesetzt, welche den Körper hinter dem Kolben 17 abschließt und ein nicht veranschaulichtes, aber dem Ventil 34 ähnliches Ventil besitzt, das in einer zentral darin angebrachten, mit Gewinde versehenen Bohrung 40 α eingeschraubt ist. Ein ebenfalls nicht veranschaulichter, gesonderter Füllstopfen ist im Körper 11 zur Einführung eines hydraulischen Mediums, z. B. öl, vorgesehen. Bei dieser Einrichtung ist der Körper vollständig mit Öl gefüllt. Ein pneumatisches Medium, z. B. Luft, wird unter Druck in den Zwischenraum zwischen den inneren Oberflächen der Haube 30 und den äußeren Oberflächen der Membran 32 eingeführt; außerdem wird ein pneumatisches Medium, z. B. Luft, unter einem etwas abweichenden Druck in den Raum zwischen der inneren Oberfläche der Endplatte 40 und der äußeren Oberfläche der Membran 39 eingelassen.

Die im Raum zwischen der Endplatte 40 und der Membran 39 eingeschlossene Luft wirkt sodann als rückgestellte Feder, die hierdurch die Charakteristik der Federung weiter verbessert, dank des Umstandes, daß beim Fahrzeug in seinem normalen Fahrzustand eine verhältnismäßig weiche Federung mit passender Schwingung geschaffen werden kann. Eine fortschreitende Vergrößerung der Federungsleistung fängt bei Stoßlast heftige Schläge weich auf; zugleich wirkt eine zunehmende Vergrößerung der Federleistung von der normalen Fahrhöhe des Fahrzeuges nach abwärts sich dahin aus, daß das Stampfen und Schlingern verringert wird.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Kombinierte Fahrzeugfederungs- und Stoßdämpfereinrichtung, bei welcher die Fahrzeugaufhängebewegungen auf einen in einem Zylinder gleitbaren Kolben übertragen werden, welcher das Ende des Zylinders, an dem er in denselben eintritt, abschließt, bei welcher ferner eine flexible Membran zusammen mit dem Zylinder eine mit letzterem in Verbindung stehende hydraulische Druckkammer bestimmt, die völlig mit einem hydraulischen Medium angefüllt ist und bei welcher den Strömungsfluß beschränkende Mittel an der Verbindung zwischen Zylinder und Druckkammer angeordnet sind und welche außerhalb des hydraulischen Druckraums eine pneumatische Kammer aufweist, deren eine Begrenzungswand von der flexiblen Membran gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Zylinder (18) von dem übrigen Gehäusekörper (11) der Einrichtung aus vorspringt und von einer haubenförmigen flexiblen, an dem Gehäusekörper befestigten Membran (32) umschlossen wird, wobei die haubenförmige flexible Membran ihrerseits von einer starren, gleichfalls an dem Gehäusekörper befestigten starren Haube (30) umschlossen wird und mit der Membran zusammen eine völlig umschlossene pneumatische Kammer bildet und daß der Gehäusekörper der Einrichtung eine sich innerhalb seines mindestens teilweise hohlen Innenraumes erstreckende verdrehbare Welle (12) aufweist, wobei der Innenraum mindestens teilweise mit einem hydrau-

lischen Medium gefüllt ist und die verdrehbare Welle derart formschlüssig mit dem im Hydraulik-Zylinder (18) gleitenden Kolben (17) verbunden ist, daß sie ihre Winkeldrehungen als Hin- und Herbewegungen auf den Kolben überträgt und ferner außerhalb des Gehäusekörpers mit einem Hebel (13) verbunden ist, welcher die eigentlichen Fahrzeugaufhängungsbewegungen aufnimmt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Hydraulik-Huß be- ίο schränkenden Mittel am Ende des hydraulischen Zylinders (18) in an sich bekannter Weise eine Kopfplatte (25) aufweisen, die so angeordnet ist, daß sie das dem gewölbten Teil der Membran (32) zugekehrte Ende des hydraulischen Zylinders abschließt, ferner eine axial gebohrte zentrale Nabe (25 α) auf der Kopfplatte besitzt, wobei die Kopfplatte mit einer Anzahl von Bohrungen (25 c) versehen ist, die in Abständen rund um die Nabe (25«) angeordnet sind, sowie eine an sich bekannte Ventilplatte (26), die auf der Nabe

gleitbar angeordnet ist und über die mit Abstand angeordneten Bohrungen (25 c) in Schließstellung nachgiebig gedrängt wird.

3. Einrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite elastische Membran (39) zwischen dem Innern des Gehäusekörpers (11) und einer gewölbten Endplatte (40) eingesetzt ist, welche den Gehäusekörper hinter dem Kolben (17) abschließt, und daß der Raum zwischen der gewölbten Endplatte und der gegenüberliegenden Oberfläche der zweiten elastischen Membran (39) ein pneumatisches Medium aufnimmt, um eine pneumatische Rückstellfeder zu bilden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 609 071;
USA.-Patentschrift Nr. 2 571279;
Zeitschrift: »Krafthand«, 1. 3. 1956, S. 131 und 132.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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