DE174822C

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Description

SinanTÜai bei- oi

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Jig 174822 KLASSE 63 b. GRUPPE

Dr. PIERRE ROBIN in PARIS.

Luftfeder für Wagen. Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. Februar 1904 ab.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftfeder für Wagen, welche zu der Gattung gehört, bei der Kolben auf die in einem Zylinder und einem mit diesem in Verbindung stehenden Behälter eingeschlossene Druckluft einwirken.

Die Erfindung besteht darin, daß der die Wagenachse tragende Kolben in einem Hilfskolben angeordnet ist, der gegen die Endlagen des Tragkolbens hin von diesem mitgenommen wird und alsdann die Verbindung des Zylinders mit dem Behälter unterbricht, um die in den Mittellagen des Tragkolbens sehr nachgiebige Federung am Ende des KoI-benhubes durch Verringerung der an der Federung teilnehmenden Luftmenge und Vergrößerung der wirksamen Kolbenfläche unnachgiebiger zu machen.

Fig. ι zeigt die Einrichtung der Luftfeder im Höhenschnitt,

Fig. 2 einen wagerechteri Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 1,

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform,
Fig. 4 einen Schnitt nach Linie A^-A¹ der Fig. 3 und

FIg. 5 einen Schnitt nach Linie B-B der Fig. 3.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist der Preßluftbehälter a zylindrisch gestaltet und mit seinem Boden an der Unterseite, des AVagenkastens befestigt, während die nach abwärts gerichtete Öffnung durch einen aufgeschraubten Deckel geschlossen ist. Er steht durch Rohr b mit einem großen Sammelbehälter c in Verbindung, der mittels eines Hahnes abgesperrt werden kann. In den Sammelbehälter c mündet ein Rohr e ein, durch welches der Druckluftvorrat durch eine Pumpe oder aus einer Druckluftflasche, welche Druckluft von hoher Spannung enthält, ergänzt werden kann.

Innerhalb des Behälters α sitzt konzentrisch ein Zylinder f, der von einem ringförmigen Flansch f¹ am Boden des Behälters um- ⁴^ schlossen und durch seitliche Ansätze g gestützt wird. Im Innern des Zylinders / spielt ein hohler Hilfskolben j, welcher durch den A^erschlußdeckel des Behälters α hindurchreicht und einen zweiten, vollen, konzentrisch angeordneten Kolben i umschließt. Letzterer ist durch einen Bolzen oder Zapfen h drehbar an einem zweiteiligen, die Wagenachse r tragenden Gleitstück j befestigt. An dem Hilfskolben y sitzt ein Ring j¹, welcher genau in den Zylinder / paßt und zweckmäßig mit einer Ringdichtung ausgestattet ist. Die gegenseitige Längsverschiebung der beiden Kolben wird durch einen Querstab k begrenzt, welcher in Längsnuten k¹ an der Innenwandung des Hilfskolbens / eingreift. Der Hilfskolben / wird unten durch eine Ledermanschette m gegen den Kolben i abgedichtet, welche in einer Aushöhlung liegt, die durch den Deckel / abgeschlossen wird.

Der Zylinder f besitzt unten einen vorspringenden Rand von T-förmigem Querschnitt, welcher zum Festhalten der Ledermanschetteji dient, die mit einer äußeren Lippe den Preßluftbehälter α gegen seinen Deckel und mit

der inneren Lippe gegen den Hilfskolben / abdichtet. Die Räume über der Ledermanschette sind mit einer gewissen Menge Öl gefüllt, welches durch die feinen öffnungen ο in der Zylinderwandung hindurchtreten kann. Im mittleren Teil der Wandung des Zylinders f befinden sich Öffnungen p, welche den Innenraum des Zylinders / mit dem des Behälters α in Verbindung setzen. Die Größe des

ίο Teiles des Zylinders /, welcher durchlocht ist, richtet sich nach dem Gewicht und nach der Zweckbestimmung des Wagens derart, daß an beiden Enden des Zylinders dichte Räume gebildet werden können. Der am Boden des Behälters befindliche Raum nimmt eine gewisse Menge öl auf, in welche der Ringansatz y¹ des Hilfskolbens j eintauchen kann, um das öl durch die Öffnungen 0 in den Raum des Behälters α zu drücken, wodurch in bekannter Weise die Abwärtsbewegung des ■ Kolbens verlangsamt wird.

Sobald der Ringansatz j¹ die Öffnungen 0 abgeschlossen hat, mildert bei der weiteren Abwärtsbewegung des Hilfskolbens / das zwischen dem öl und dem Ringansatz p- eingeschlossene Luftkissen das Aufschlagen des Ringansatzes gegen den Deckel des Behälters. Tritt Undichtigkeit ein, so daß Öl verloren geht, so stößt der Ringansatz j¹ gegen den T-förmigen Rand des Zylinders f, ohne die Ledermanschette η zu beschädigen.

Im oberen Teil des Zylinders / befindet sich ein Rückschlagventil q, welches sich nur von außen nach innen öffnen kann. Zweck dieses Ventils ist, Luft frei über den Kolben eintreten zu lassen, sobald Druckluft eingelassen wird. Ohne diese Vorsichtsmaßregel würden die Kolben, wenn sie nach Ausströmung der Luft aus dem Zylinder / sich in dessen oberem Teil befinden, dadurch in der oberen Stellung gehalten, daß Druckluft von unten gegen den Ringansatz j¹ drückt.

Die Radachse r wird von einem Rahmen umgeben, der aus vier Stahlplatten j zusammengesetzt ist, welche paarweise durch die angeschraubten Achsen der Rollen t und ferner mit Hilfe der Knaggen u zusammengehalten werden, welch letztere durch Schrauben miteinander verbunden sind. Der mittels Bolzens h an den Tragkolben i angeschlossene Rahmen gleitet in bekannter Weise mittels der Rollen t lotrecht in den Führungsleisten ν der am Wagenkasten befestigten Winkelstücke w.

Die gesamte Vorrichtung kann durch ein Gehäuse aus Aluminium vor Staub geschützt werden, welches aus zwei Teilen besteht und durch Verschraubung an den Winkelstücken befestigt wird. Dieses Gehäuse besitzt dann zum Durchlassen der Achsen Öffnungen, welche mit verschiebbaren Brettern oder Platten geschlossen werden können, so daß sich die Achsen in diesen. Öffnungen auf- und niederbewegen können.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei angenommen, der Wagenkasten ruhe auf vier Vorrichtungen der vorbeschriebenen Art und habe ein Gewicht, im äußersten Falle einschließlich Belastung von 1000 kg, und die wirksame Fläche eines jeden Tragkolbens i sei 50 qcm groß, was einem Durchmesser von 8 cm entspricht. An jedem Ende der Achse in der Nähe des Rades befindet sich eine Vorrichtung der oben beschriebenen Art, und man kann annehmen, daß jeder Doppelkolben eine Last von 250 kg zu tragen hat. Um dieses Gewicht schwebend zu halten, ist es nötig, daß die Kolben in ihrer wirksamen Fläche einen Druck von 5 kg pro qcm erhalten. Berücksichtigt man die Reibung, welche die Ledermanschetten ausüben, so wird bei einem Druck von 5,5 kg nicht zu befürchten sein, daß bei zu starker Belastung des Wagens die Kolben am oberen Boden des Zylinders verbleiben, denn wenn der Kolben die letzten Löcher passiert hat, unter Einschließung der Luft in der Kammer mit einem Druck von 5,5 kg, wird der Gegendruck über dem Kolben anwachsen, sobald der Kolben bestrebt sein wird, diese Lage zu überschreiten.

Die Vorrichtung wird dadurch in Gang gesetzt, daß der Hahn d geöffnet und der Behälter c mit der Druckluftpumpe oder einem Behälter in Verbindung gesetzt wird, . der Druckluft von hoher Spannung enthält.

Die Druckluft tritt zuerst durch das Rückschlagventil q und später durch die Öffnungen p über den Kolben in den Zylinder / ein. Sobald der Hilfskolben / unten angelangt ist, d. h. sobald der Ringansatz j¹ die untersten Löcher p abgeschlossen hat, entfernt sich die an dem Kolben i befindliche Platte χ von dem Deckel /. In diesem Augenblick unterbricht man die Zufuhr der Druckluft dadurch, daß die Pumpe in Stillstand versetzt oder der Hahn 3; geschlossen wird. Offenbar ist jetzt der Gesamtdruck, welcher auf dem Kolben i lastet, gleich der Belastung, welchen die V^or~ richtung aufzunehmen hat, nämlich 250 kg. Die Ringfläche des Hilfskolbens / bestimmt die Größe der Kraft, welche diesen Kolben unten in dem Zylinder hält. Die bei der Fahrt auftretenden Stöße bewirken Bewegungen des Tragkolbens i in dem Zylinder f, deren Größe den Unebenheiten des Bodens entspricht, welche die Stöße hervorrufen. Gelangt ein Rad auf eine Vertiefung, so bewirkt dies nur ein Heraustreten des Kolbens i.

Beim Überfahren einer Wegeerhöhung bewegt sich zunächst nur der Tragkolben i aufwärts, solange bis die Platte χ gegen den Deckel I des Hilfskolbens anstößt, alsdann

bewegen sich beide Kolben in dem Zylinder f nach oben, wobei aber der Druck der Luft nur sehr wenig, entsprechend der geringen Volumenveränderung im Innern der Vorrichtung und des Sammelbehälters c wächst. Vermöge der Anordnung der Löcher p kann die von den Kolben verdrängte Luft unter den Ringansatz j¹ des Hilfskolbens treten, und die Druckerhöhung der Luft erstreckt sich auf

ίο die ganze in dem Zylinder f und den Behältern α und c enthaltene Luftmenge. Man kann demnach den Druck annähernd als konstant bleibend annehmen.

Bei einem außergewöhnlich starken Stoß, wie er durch ein größeres Wegehindernis hervorgerufen wird, steigen die beiden Kolben; und i noch höher in dem Zylinder f, der Hilfskolben / schließt die obersten Löcher p und unterbricht damit die Verbindung des Zylinders / mit den Behältern α und c. Die über den Kolben j, i in dem Zylinder f eingeschlossene Luft unterliegt nunmehr der Einwirkung der gesamten Kolbenfläche der Kolben i, j und führt eine entsprechende Dämpfung der Aufwärtsbewegung der beiden Kolben herbei.

Bei der auf einen solchen außergewöhnlich starken Stoß folgenden Rückwirkung des oberhalb der Kolben i, j in dem Zylinder /

eingeschlossenen Luftkissens schwingt der Wagenkasten nach oben, wobei, wenn das Rad im gleichen Augenblick in eine Wegevertiefung eintritt, die gegenseitige Bewegung des Wagenkastens mit dem Zylinder/ gegenüber dem Kolben i ein zu großes Maß erreichen kann. Zur Hemmung der Aufwärtsbewegung des Wagenkastens ist daher die Anordnung getroffen, daß der Kolben i sich mittels des Stabes k gegen die Enden der Nuten k¹ des Hilfskolbens ; legt und diesen zwingt, an seiner Bewegung teilzunehmen. Nachdem die Löcher 0 durch den Ringansatz j¹ des Hilfskolbens ;' abgeschlossen sind, wird das unterhalb des Ringansatzes j¹ eingeschlossene Luftkissen der weiteren Aufwärtsbewegung des Wagenkastens entgegenwirken.

Um in das Innere der Vorrichtung zu gelangen, genügt es, die Verbindung s zwischen dem Behälter α und der Rohrleitung b zu lösen und den Bolzen h herauszuziehen. Der Preßluftbehälter α kann alsdann mit dem Kolben mühelos von dem Wagenkasten abgenommen werden.

Bei der in Fig. 3 bis 5 gezeigten Ausführungsform ist der Preßluftbehälter α niedriger gebaut als der Zylinder f, dessen Boden sich nicht mehr in Berührung mit der Decke des Behälters α befindet. Die Ledermanschette, welche an dem Boden des Zylinders angebracht war, befindet sich jetzt am oberen Ende des Hilfskolbens / und wird durch eine ringförmige Scheibe 1 und durch eine ringförmige Kappe 2, die an den Kolben ;' angeschraubt wird, festgehalten. Diese Kappe 2 ist mit Löchern 3 versehen, welche den Eintritt der Luft nach dem Tragkolben i gestatten. Die Kappe trägt ferner in der Mitte einen Zylinder 4, durch welchen die Spindel des Ventiltellers 5 durchragt, dessen Sitz in dem entsprechend ausgeschnittenen Boden des Zylinders / sich befindet. Der Ausschnitt in diesem Boden ermöglicht in der normalen Stellung der Kolben den Zutritt der Luft nach den wirksamen Flächen .der letzteren. Eine Feder 6 ist bestrebt, den Ventilteller 5 in der oberen Stellung zu halten. Der Tragkolben i nimmt gleichfalls oben eine Ledermanschette 7 auf, welche durch eine ringförmige Scheibe und durch eine Stützkappe gehalten wird. Dieser Kolben besitzt eine zentrale Aushöhlung 8, in welche der Zylinder 4 eingreift, wenn der Tragkolben i gegen den Hilfskolben j sich verschiebt. LTm ein zu schnelles Ansteigen des Kolbens * in dem Kolben ; zu verhindern, ist der letztere oben durch eine mit kleinen Öffnungen 10 ausgestattete Scheibe 9 abgeschlossen, welche durch eine Feder 11 gegen einen vorspringenden Rand am oberen Ende des Kolbens / gehalten wird. Die Feder 11 stützt sich andererseits gegen einen Flansch des Zylinders 4.

Es ist vorteilhaft, außer der Bewegung in der Längsrichtung auch eine geringe Drehbewegung der beiden Kolben herbeizuführen, um der Reibung der metallischen Flächen und der Schwierigkeit der Verschiebung der Ledermanschetten, welche entgegengesetzt dieser Bewegung gerichtet sind, Rechnung zu tragen. Zu diesem Zwecke sind die Kolben an ihren Umfläch en mit zwei langgestreckten Schraubennuten 12 und 13 versehen, in welche Zapfen, die am Kolben ; bezw. am Zylinder angebracht sind, eingreifen.

Bei dieser Ausführungsform ist das Verbindungsstück 15 zwischen Kolben i und dem Gleitstück auf zwei Kugelreihen gelagert.

Das Gleitstück besteht aus zwei Platten s, welche durch Schraubenbolzen miteinander verbunden und an ihren Enden mit Rollen t ausgestattet sind, welche einen trapezförmigen Kranz besitzen. Diese Rollen laufen in entsprechend gestalteten rillenförmigen Führungen v, welche ein seitliches Ablaufen der Rollen unmöglich machen. Die Rollenzapfen werden durch einstellbare Arme 16 gehalten, zum Zwecke, eine Einstellung in jeder Richtung zu ermöglichen.

Die Radachse r wird von einem Rahmen 17 umgeben, welcher mit zwei Drehzapfen ausgestattet ist, deren Lager in den Platten s sich befinden, von denen die obere in geeig-

neter Weise an den Tragkolben i angeschlossen ist.

Zur Inbetriebsetzung des Wagens wird Druckluft in den Behälter α eingelassen. Diese drückt den Ventilteller 5 nach unten und bewegt unter Mitnahme des Kolbens i allmählich den Hilfskolben / in seine Endstellung, bei der dieser gegen den Deckel des Zylinders f anliegt. Die Zufuhr von Druckluft wird abgestellt, sobald letztere die Platte 9 unter Überwindung des Druckes ihrer Belastungsfeder 11 anhebt und den Tragkolben i herauszuschieben beginnt.

Gerät nun das Rad in ein Loch, so folgt der Tragkolben i dieser Bewegung. Infolge eintretender Druckverminderung im Raum 8 wird die Luft die Platte 9 abwärts drücken und Druckausgleich bewirken. Verläßt das Rad das Loch wieder, so wird der Tragkol-

20. ben i wieder hineingepreßt. Diese Bewegung wird aber dadurch verlangsamt, daß die Platte 9 auf ihren Sitz gepreßt wird, so daß der Übertritt der Druckluft in den Zylinder nur durch die engen Öffnungen 10 der Platte 9 erfolgen kann. Bei weiterem Anheben des Rades nimmt der Tragkolben i den Hilfskolben j mittels der Platte χ mit und wird nunmehr auch der Hilfskolben einwärts gepreßt, die Luft tritt durch das offene Bodenventil in den Sammelbehälter über, bis der am Hilfskolben sitzende Ventilteller 5 den Durchgang verschließt. Die im Zylinder verbleibende Luftmenge wirkt dann als Polster.

Die Unterschiede dieser Ausführungsform gegenüber der erstbeschriebenen bestehen in folgendem:

1. Die mit Öl gefüllte Kammer zur Verlangsamung des Kolbens im unteren Teil des Zylinders f ist hier in Fortfall gekommen, da eine Zerstörung des Leders nicht zu befürchten ist.

2. Der Zutritt der Luft nach dem Zylinder erfolgt durch das für gewöhnlich geöffnete Bodenventil. Erst dann, wenn der Hilfskolben j bis zu einer gewissen Höhe gestiegen ist, wird das Ventil geschlossen, und es wirkt nunmehr wie das Rückschlagventil q derart, daß in der oberen Stellung des Kolbens / ein Luftkissen über demselben geschaffen wird, welches das Aufschlagen des Kolbens gegen den Zylinderdeckel verhindert.

3. Die freie Abwärtsbewegung des Tragkolbens i wird in derselben Weise erzielt, wie in der erstbeschriebenen Ausführungsform, während bei der Aufwärtsbewegmig des Kolbens die über dem Kolben eingeschlossene Luft nur langsam durch die öffnungen 10 der Platte 9 entweichen kann, wodurch erreicht wird, daß der Kolben i sich nur langsam aufwärts bewegt und somit ein schnelles Fallen des Wagens auf die Achsen verhindert wird.

Claims

Patent-Ansprüche: ⁶S

ι. Luftfeder für Wagen, bei welcher Kolben auf in einem Zylinder und einem mit diesem in Verbindung stehenden Behälter eingeschlossene Druckluft wirken, gekennzeichnet durch einen den Tragkolben (i) umfassenden Hilfskolben (j), der gegen die Endlagen des Tragkolbens (i) hin von diesem mitgenommen wird und alsdann die Verbindung des Zylinders (f) mit dem Behälter (a) .unterbricht, zum Zwecke, die in den Mittellagen des Tragkolbens sehr nachgiebige Federung gegen die Enden des Kolbenhubes durch Verringerung der an der Federung teilnehmenden Luftmenge und Vergrößerung der wirksamen Kolbenfläche unnachgiebiger zu machen.
2. Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (a) den Zylinder ff) teilweise oder ganz umgibt und mit diesem durch eine Anzahl im mittleren Teil der Zylinderwandung angeordneter Öffnungen (p) in Verbindung steht.
3. Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die räumliche Verbindung des Zylinders (f) mit dem Behälter (a) durch eine obere Öffnung hergestellt wird, welche durch einen mit dem Hilfskolben unter Zwischenschaltung einer Feder (6) verbundenen Ventilteller (5) abgeschlossen wird.
4. Luftfeder nach Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet durch eine zwischen dem Tragkolben (i) und dem Hilfskolben (j) angeordnete, mit feinen Öffnungen (10) versehene Scheibe (9), welche die gegenseitige Bewegung der beiden Kolben verlangsamt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.