DE657323C - Luftfederung, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Luftfederung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit zwei entgegen der Wirkung einer Schraubenfeder ineinandergleitenden Zylindern und zwei gegeneinander wirkenden Kolben, beider mindestens die beiden vor den Kolben liegenden Räume untereinander in Verbindung stehen.

Fahrzeugabfederungen mit zwei ineinander gleitenden Zylindern und Kolben sind an sich bekannt. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, hierbei die Anordnung derart zu treffen, daß drei miteinander in Verbindung stehende Räume gebildet werden. Es handelt sich hierbei um Stoßdämpfer einfacher Bauart, bei denen als Füllung entweder Luft oder Öl vorgesehen ist, bei denen aber mit Luftfüllung nur eine geringe Federung und praktisch eine Dämpfung nicht erreicht wird.

Die Luftfederung gemäß der Erfindung dagegen ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die beiden vor den Kolben liegenden Räume Drucklufträume bilden, während der hohle Kolbenschaft des einen KoI-bens den Zylinder für einen Flüssigkeitsdämpfer mit leinem in ihm geführten Kolben bildet, dessen Durchlaßöffnungen durch Drehen eines Druckluftzylinders beliebig verstellbar sind.

Es ist an sich nicht neu, bei Fahrzeugabfederungen gleichzeitig eine Luft- und eine Öldämpfung vorzusehen. Bei den bekannten Anordnungen ist jedoch lediglich einer, und zwar der oberste, der durch die ineinandergreifenden Zylinder mit Kolben gebildeten Räume als Luftraum ausgebildet, während die beiden restlichen Räume mit Öl gefüllt sind.

Dabei steht in dem Luftraum noch ein Ölspiegel, der die Widerlagerfläche für die Luft beim Druckhub bildet. Da jedoch der Druckraum im Verhältnis zu dem äußeren Raum, mit welchem er über ein Rückschlagventil in unmittelbarer Verbindung steht, verhältnismäßig klein ist, so ergibt sich eine nur schwach ansteigende Federkennlinie, wenn bei Belastung des Fahrzeuges die über dem oberen Kolben, d.h. über dem Ölspiegel, befindliche Luft zusammengedrückt wird.

Durch die Unterbringung des Öles in zwei Räumen und die Anordnung demgemäß erforderlicher Durchtrittslöcher ergibt sich eine treppenförmige Kennlinie, ganz abgesehen davon, daß bei der bekannten Anordnung eine Reglungsmöglichkeit für die Dämpfung nicht vorhanden ist.

Die Möglichkeit dagegen, die gemäß der Erfindung vorgesehen ist, nämlich den Durchlaßquerschnitt am Kolben für die Dämpfung beliebig einstellen zu können, ist von wesentlicher Bedeutung. Man hat zwar bereits versucht, bei rein hydraulischen Stoßdämpfern die Durchlaßquerschnitte ζ. Β. durch drehbare Scheiben einstellen zu können. Ganz abgesehen von der grundsätzlich anderen Wir-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Frits Huxdorff in Kronberg, Taunus.

kungsweise einer derartigen Anordnung bieten die bekannten Anordnungen jedoch nur eine gewissermaßen einmalige Einstellungsmöglichkeit insofern/ als der Durchtrittsquerschnitt vor dem Einbau des Stoßdämpfers festgesetzt und eingestellt werden muß und in dieser Lage erhalten bleibt. Eine Verstellung des Regulierkolbens würde den jedesmaligen Ausbau des Stoßdämpfers und dessen Zerlegung erforderlich machen. Eine Einstellung während des Betriebes, insbesondere mit Rücksicht auf den natürlichen Verschleiß, bietet die bekannte Anordnung nicht.

Die Luftfederung gemäß der Erfindung stellt leine Abfederung dar, die durch die besondere Art ihres Zusammenbaues und die Verteilung der Druckräume eine besonders weiche Federung land Dämpfung ergibt. Die Luftfederung kann gegebenenfalls auch mit einer Luftpumpe, einer Druckluftflasche o.dgl.

derart verbunden werden, daß Belastungsachwankungen, z.B. durch die .Nutzlast bei Lastkraftwagen, ausgeglichen werden können.

Hierdurch ist es möglich, Nachteile, wie sie zum Teil mit den Federungsorganen an ■sich verbunden sind, zu vermeiden und durch die Regulierung sowohl der Luftfederung wie der Öldämpfuüg eine Anpassung des gesamten Federungsaggregats an alle in Frage kommenden Betriebs verhältnis se zu gewährleisten. Ausbildung und Wirkungsweise der Luftfederung gemäß der Erfindimg sollen an Hand von Auef ührungsbeispielen beiliegender Zeichnung näher beschrieben werden.

Abb. ι veranschaulicht einen Längsschnitt durch eine Radabfederung,

Abb. 2 in vergrößerter Darstellung die Querschnitt- und Verstellanordnung der Ölregulierung in einem abgewickelten Längsschnitt.

Abb. 3 zeigt eine ihrer Stellungen in der Draufsicht.

Abb. 4 und 5 geben weitere Äufhängungsmöglichkeiten der Abfederung an.

Abb. 6 ist eine schematische Darstellung des Doppelkolbens zur Erläuterung der Anpassungsmöglichkeit der Federkennlinie an die verschiedensten Betriebsverhältnisse.

Abb. 7. bis 10 geben die verschiedenen Kennlinien wieder,

Abb. 11 und 12 zeigen einen Teilausschnitt der Gesamtdarstellung nach Abb. 1, und zwar soweit er die Ausbildung des Ölkolbens und die Reguliervorrichtung anbetrifft.

Zwischen den Deckeln der ineinandergleitbaren Zylinder β,.«' ist eine Schraubenfeder b angeordnet. Die beiden äußeren Kolbenräume c und d sind durch den Kanal e miteinander verbunden. Der Drude derselben wird von außen durch den Drackluftanschluß / reguliert, o· ist eine Ölzuführungsbohrung.

Innerhalb des hohlen Kolbens· h, dem Ölraum, gleitet eine weitere hohle Kolbenstange/ mit „.,dem Kolben k des Flüssigkeitsdämpfers.

'i-Im Innern dieses Kolbens k liegt längs verschieblich und drehbar durch die Vierkantstange/ eine Regulierplattem. Durch die Drehung des oberen Druckluftzylinders nimmt die Vierkajntstange / die Regulierplattem mit und führt hierdurch beliebige Verstellungen des Öldurchtrittsweges durch die Öffnungen W₁ und Wn in der Kolbenvorder- und Rückplatte k_x und k₂ und die Öffnung in' in der Platte m herbei. Durch die entsprechende Anordnung und Feststellung dieser Durchgangslöcher zueinander kann die Dämpfung beliebig verändert werden sowohl beim- Hingang wie beim Rückgang. Es kann auch eine Veränderung der Dämpfung beim Hingang 'gegenüber der Dämpfung beim Rückgang des Kolbens hervorgerufen werden.

Die Wirkungsweise der Dämpfungsregulierung ergibt sich aus den Abb. 2 und 3. Die Regulierung erfolgt über einen vollen Kreisumfang. In Abb. 2, die in vergrößerter Darstellung eine Abwicklungsskizze zeigt, ist die Regulierungsplatte in so dargestellt, daß eine gleichmäßige Dämpfung für die Auf- und Abwärtsbewegung des Kolbens stattfindet, und zwar bei Bewegung 'derselben nach links ein Abnehmen der Dämpfung, bei Bewegung nach rechts ein Zunehmen der Dämpfung bis zur vollkommenen Drosselung des Öldurchganges. Bei Weiterbewegung der Plattem nach rechts bleibt die Drosselung nach unten zu gegen die untere Platte A₂ des Kolbens erhalten. Zunächst wird nur die Öffnung w_t in der oberen Kolbenplatte freigegeben, und zwar vom Wert .ο bis zur vollen Öffnung. Bei Weiterbewegung der Zwischenplatte nach rechts schließt sich die Öffnung W₁, gleichzeitig beginnt die Öffnung W₂ frei zu werden. Bei Weiterbewegung erreicht die Öffnung in' der Zwischenplatte eine Stellung, die die Gleichmäßigkeit des Öldurchganges nach oben und nach unten gestattet, weiterhin Schließung der Öffnung W₁, volle Öffnung von Jf₂ und endlich bei geschlossener öffnung W₁ zunehmende und völlige Schließung der Öffnung w.₂.

Der Vorteil dieser regulierbaren Öldämpfung, die über den ganzen Hub wirkt, liegt darin, daß schon auf dem Prüfstand eine genaue Regulierung in einfachster Weise erfolgen kann, weiterhin aber die Möglichkeit gegeben ist, die Dämpfung später während des Betriebes, entsprechend dem natürlichen Verschleiß, nachzuriegulieren. Im übrigen ist dieser Verschleiß aber auch verhältnismäßig sehr gering, weil im Gegensatz zu Öldämpfungen bekannter Bauweise keine Reduzierung der Wege und damit Erhöhung der Kräfte vorhanden ist. Ein etwa auftretender

Verschleiß läßt sich unabhängig davon, an welcher Stelle er auftritt,, durch ein einfaches Drehen des Stoßdämpferoberteiles gegen den Unterteil, und zwar gegebenenfalls vom Führersitz aus, ausgleichen. Der Fahrer ist daher in der Lage, die Federung den verschiedensten Beanspruchungen in Abhängigkeit von der Wegebeschaffenheit jederzeit anzupassen. Der Raum über der Öldämpfung steht mit

ίο den Lufträumen der Zylinder in Verbindung. Infolgedessen wird durch den auf dem Ölspiegel lästernden Luftdruck das Entstehen von luftleeren Räumen verhindert und dadurch die Schaumbildung vermieden.

Die Verbindung der vorhandenen Lufträume untereinander gestattet, wie an Hand der Abb. 6 bis 10 erläutert werden soll, die Federkennlinie den Betriebs.verhältnissen weitgehend anzupassen.

ao Abb. 6 zeigt in schematischer Darstellung, d.h. unter Weglassung bzw. nur in Andeutung der für diese Betrachtung unwesentlichen Teile, die Luftfederung mit den Verbindungsbohrungen U₁ bis u_e, die selbstverständlich auch als Kanäle, wie in Abb. 1 gezeigt, oder in andener Weise ausgebildet sein können und je nach den gewünschten Federungsverhältnissen in Anspruch genommen werden kön-' nen, d.h. je nach dem gewünschten Zweck können nur einige dieser Bohrungen vorhanden sein, andere wegfallen. Man kann hierdurch erreichen, daß entweder alle drei Räume untereinander verbunden sind oder nur die beiden äußeren Räume Verbindung miteinander besitzen, wobei entweder der mittlere Raum vollkommen abgeschlossen bleibt oder aber mit der atmosphärischen Luft in Verbindung stehen kann. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist im übrigen die gleiche wie vorstehend erläutert.

Abb. 7 zeigt z. B. eine Federkennlinie für

den Fall, daß das Gesamtvolumen von der

. vollkommen ausgezogenen Stellung der ineinandiergleitenden Zylinder mit Kolben bis zur völlig zusammengeschobenen Stellung im Verhältnis 3:2 reduziert wird. Der mittlere Druck in der Normallage ist in dem Weg Druck-Diagramm jeweils in der Mitte mit ρ angegeben. Gegenüber dem eben genannten Fall ist im folgenden (Abb. 8) jeweils ein Luftpuffer als Begrenzung 'des Kolbenhubes auf beiden Seiten vorgesehen. Hierzu sind in der Anordnung nach Abb. 6 die Bohrungen U₂, u.-₀ und e vorgesehen.

Durch das Fehlen einer Verbindung des mittleren Raumes mit den beiden äußeren Räumen ergeben sich Verhältnisse, wie sie in Abb. 9 und 10 dargestellt sind, d.h. ein steiles Ansteigen der Kennlinie, und zwar im ersten Falle mit einem Luftpuffer auf der einen Seite, im zweiten Falle mit Luftpuffern auf beiden Seiten. Durch die beschriebene Ausbildung der Luftfederung können also in allen Fällen selbst starke Stöße des ganzen Federaggnegats aufgenommen werden. Es ist infolgedessen möglich, eine Schraubenfeder mit sehr flacher Kennlinie zu wählen, ohne daß man dabei aber, wie bisher üblich, in Rücksicht auf etwaige stärkere Stöße Anschläge zur Begrenzung des Federhubes oder Drahtseilbegrenzungen benötigt. Die Anordnung von Drahtseilen zur Begrenzung des Rückhubes bei Fahrzeugen mit Schraubenfedern zeigt häufig, daß die Seile stoßartigen. Beanspruchungen nicht gewachsen sind und infolgedessen sehr leicht der Zerstörung anheimfallen.

Bei einer Ausführungsform gemäß der Erfindung kann man, um die Federanordnung den verschiedensten Belastungsverhältnissen anzupassen, die Gesamtlast beispielsweise zu 5ο 0/0 oder mehr von der Schraubenfeder, den Rest von der Luftfederung aufnehmen, zusätzliche Lasten dagegen, wie bereits erwähnt, durch Erhöhung des Luftdruckes im Luftzylinder, Treten dabei ungewöhnliche Beanspruchungsverhältnisse, wie z. B. schlechte Wege u.dgl., auf, so ist leicht die Möglichkeit gegeben, durch die beschriebene Einstellung der Öldämpfung die erforderlichen Ausgleiche zu schaffen. Selbstverständlich können im Rahmen des Erfindungsgedankens Einzelheiten in beliebiger Weise abgeändert oder in an sich bekannter Weise ausgebildet werden.

Zur Verringerung der Baulänge kann man z. B. an Stelle der in Abb. 1 veranschaulichten Aufhängung, bei der die beiden Zylinder an ihren freien Enden mit Kugelansätzen η ausgestattet sind, die in den Lagern 0 derTrä- g<erp ruhen, die in Abb. 4 und 5 veranschaulichten Anbauten verwenden.

Die Aufhängung q nach Abb. 5 bedarf einer weiteren Erläuterung nicht.

Die Aufhängung nach Abb. 4 besitzt den Vorteil einer besonders einfachen Ausführung. Hier greift der Arm p' in ein am oberen Zylinder befindliches Gehäuse ein, dessien Dekkel innen als Kugelschale ausgebildet ist, während die gegenüberliegende Bodenwand des Gehäuses mit einer Kugelbohrung geringeren Durchmessers versehen ist. Die Daumen s, t des Armes p' gleiten, auf den Kugelwänden verschiedenen Durchmessers. Durch entsprechende Ausbildung des unteren Zylinders ist auch hier ein verwinidungafreier Einbau des Federaggregats gegeben, der in seinem Wesen der kugeligen Lagerung nach Abb. 1 entspricht, jedoch der genauen Ausarbeitung der Lagerkugel enthebt und einen einfacheren Ein- und Ausbau gestattet.

Bei der Anordnung der regulierbaren Öl-

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dämpfung nach Abb. 11 und 12 ist der Ölkolben so ausgebildet, daß der an der Kolbenstange ι befestigte Teil des ölbolbens nicht die Regulierscheibe umschließt, wie in Abb. 1 und 3 dargestellt, sondern der auf dem Vierkant gleitende Regulierteil 2 xunfaßt in diesem Falle den auf der Kolbenstange aufgeschraubten festen Teil 3 des Ölkolbens. In der höhlen Kolbenstange 1 sind Bohrungen. 4 vorgesehen,, die bei der Abwärtsbewegung des Ölkolbens von dem Regulierteil verdeckt werden. Es ist also bei der Aufwärtsbewegung der untere Raum 5 mit dem Raum der hohlen Kolbenstange 6 verbunden, und die D ämpfungs wirkung wird dadurch erreicht, daß die Flüssigkeit, z. B. Öl, aus dem Ringraum 7 durch die verstellbaren Öffnungen in dem Ölkoiben 2 und 3 in den Raum 5 und 6 eintritt, in Abb. 11 dargestellt. Abb. 12 zeigt die Bewegung des Kolbens nach unten, wobei sich der mittlere Kolbenteil 3 nach unten gegen den ihn umschließenden Kolbenteil 2 legt. Das Öl tritt infolgedessen aus dem Raum 5 durch die Kanäle im Kolben teil 3 und 2 in den oberen Ringraum 7 und durch, die Öffnungen 4 in das Innere der Kolbenstange 6. Der Vorteil einer derartigen Anordnung liegt darin, daß in dem Raum über dem ÖI-spiegel sowohl atmosphärischer Druck, Überdruck oder Vakuum herrschen kann, d. h. es ist für die Wirkungsweise des Öldämpfers ohne Bedeutung, ob dieser Raum mit der atmosphärischen Luft oder mit irgendeinem Raum des Doppelkolbens verbunden ist oder keinerlei Verbindungen hat.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Luftfederung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit zwei entgegen der Wirkung einer Schraubenfeder ineinandergleitbaren Zylindern und zwei gegeneinander, wirkenden Kolben, bei der mindestens die beiden vor den Kolben liegendenRäume untereinander in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß diese beiden Räume (c,d) Drucklufträume bilden, während der bohle Kolbenschaft (Ji) -des einen Kolbens den Zylinder für einen Flüssigkeitsdämpfer mit einem in ihm geführten Kolben (k) bildet, dessen. Durchlaßöffnungen durch Drehen eines Druekluftzylinders (a bzw. a') beliebig verstellbar sind.
2. 2. Luftfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Regeln der Durchlaßöffinungen für die Dämpfungsfiüssigkeit ein Profilstab (/) im hohlen Kolbenschaft (Jt) vorgesehen ist, der durch den Kolben (k) des Flüssigkeitsdämpfers hindurchgeht und durch Drehen des ihn tragenden Druckluftzylinders eine im Innern des Kolbens (k) etwa um die halbe Höhe ihrer Dicke längs, verschiebliche Platte (m) mit einer oder mehreren Durchlaßöffnungen (In₁) gegen die Durchlaßöffnungen (W₁, W₂) des Kolbens (k) verstellt.
3. 3. Luftfederung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch, gekennzeichnet, daß Durchlaßöffnungen (.K₅, u₆ und «₃, K₄) auch von der zwischen den gegeneinander wirkenden Kolben eingeschlossenen Luftkammer nach der Verbindungsleitung (e) der Luftfederung im hohlen Kolbensehaft (Ji) und nach außen vorgesehen sind, die durch öffnen oder Schließen im Zusammenhang mit den Verbindungsöffnungen (ßi,u₂) der Räume vor den Kolbein eine beliebige Einstellung der Federung gestatten (Abb. 6).
4. 4. Luftfederung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der über dem Flüssigkeitsspiegel liegende Raum des hohlen Kolbenschaftes (Jt) mit den Drucklufträumen (ß, d) der Zylinder (iff,«') in Verbindung steht.
5. 5. Lüftfederung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Teil (2) des Dämpfungskolbens selbsttätig die Verbindung zwischen den Räumten. (5 und 7) über tind unter dem Kolben regelt (Abb. 11 und 12).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen