DE7708844U1 - Federvorrichtung, insbesondere für Fahrzeugachsen - Google Patents

Description

DIPL.-ING. DR. IUR. * DIt³L-INQ. VOLKER BUSSE DIETRICH BUSSE

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, 21. März 1977 L/Ri

Firma Trenkamp & Gehle Märschendorfer Straße, 28^3 Dinklage (Oldb.)

Federvorrichtung, insbesondere für Fahrzeugachsen

Die Erfindung betrifft eine Federvorrichtung, insbesondere für j

ι Fahrzeugachsen, mit einem Gefäß, das eine von einer Füllung

ausgefüllte Kammer veränderlichen Volumens aufweist, wobei
die Füllung aus einem inkompressiblen, von einem Hydraulikmedium gebildeten Füllungsteil und einem korapressiblen, eine
Federwirkung hervorrufenden Füllungsteil besteht, die gemeinsam das Kammervolumen einnehmen.

Bei einer bekannten Federvorrichtung dieser Art ist dae Gefäß,
das eine von einer Füllung ausgefüllte Kammer veränderlichen
Volumens aufweist, von einer Hohlkugel gebildet, die von einer
inneren elastischen Membran in eine obere und eine untere Hälft geteilt ist. Der kompressible, eine Federwirkung hervorrufende
Füllungsteil der Kammer ist hierbei von einer Gasfüllung in deren oberer Hälfte gebildet, die durch die Membran von dem die
untere Hälfte der Kammer einnehmenden Hydraulikmedium abgetrenr und hermetisch abgeschlossen ist. Die Federwirkung wird hierbei

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dadurch erreicht, daß ein beispielsweise mit der Radaufhängung eines Fahrzeugs in Verbindung stehender Kolben beim Einfedern über das inkompressible Hydraulikmedium die Membran nach oben 'drückt, wodurch sich das Gasvolumen verkleinert und der Druck solange ansteigt, bis auf beiden Seiten der Membran Druckausgleich herrscht womit der Vorgang des Einfederns beendet ist.

Bei einer solchen, sogenannten h^dropneumatischen Federvorrichtung ist der von der Gasfüllung gebildeteFüllungsteil der Kammer direkt von deren Volumen bzw. von der Hohlraumgröße des Gefäßes abhängig, so daß unterschiedliche, durch die Gasfüllung bewirkte Federsteifen nur durch unterschiedliche Kammerabmessungen zumindest für den von der Gasfüllung eingenommenen Teil des Kammervolumens, etwa durch entsprechende Festlegung der inneren Membran, erreicht werden können. Außerdem ist bei der bekannten Federvorrichtung die Membran im Betrieb hohen Beanspruchungen ausgesetzt, die geeignet sind, die hermetische Abdichtung der Gasfüllung gegenüber der Hydraulikfüllung zu beeinträchtigen, und zu Betriebsstörungen Anlaß geben.

Die Erfindung schafft hier Abhilfe und erreicht dies ausgehend von einer Federvorrichtung der eingangs angegebenen Art im wesentlichen dadurch, daß als kompressible^r Füllungsteil zumindest ein kompressibler Schwebekörper

im Hydraulikmedium in der Kammer freischwebend vorgesehen ist.

Bei dieser Ausgestaltung entfällt eine für ein gegebenes Gefäß ortsfeste bzw. unveränderliche Unterteilung des Kammervolumens in einen Teil mit kompressibler und einen Teil mit inkompressibler Füllung mit den damit verbundener Abdichtungsproblemen zwischen beiden Kammerbereichen. Es kann daher auch ohne weiteres eine unterschiedliche Anzahl kompressibler Schwebekörper zur Erzielung unterschiedlicher Federsteifen der Federvorrichtung innerhalb der auslegungsgemäßen Grenzen des Gefäßes in das Hydraulikmedium in der Kammer freischwebend angeordnet werden, ohne daß hierdurch das Gefäß irgendwelche Anpassungsänderungen erfahren muß. Somit kann nicht nur werkseitig durch Einbringen einer variablen Anzahl kompressibler Schwebekörper in das Hydraulikmedium der Kammer eine Federvorrichtung mit einer in einem weiten Größenbereich veränderlichen Federsteife hergestellt werden, sondern es kann auch ohne nennenswerten Aufwand die Federsteife vom Benutzer selbst durch Hinzufügen oder Wegnehmen von Schwebekörpern noch nachträglich verändert werden.

Das Einfedern erfolgt bei der erfindungsgemäßen Federvorrichtung z.B. wie im Falle einer hydropneumatischen Feder über einen auf das inkompressible Hydraulikmedium

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wirkenden Kolben od. dgl. Druckglied, wodurch der freischwebend im Hydraulikmedium angeordnete kompressibl« Schvrebfekörper durch den nach dem Pascalsehen Gesetz in jeder Richtung gleich großen Druck im Inneren des Hydraulikmediums allseits zusammengedrückt wird, so daß sich sein Volumen unter Herbeiführung der erwünschten Federwirkung verkleinert. Das Einfedern ist bei Erreichen der Kompressibilitätsgrenze des Schwebekörpers oder der Schwebekörper beendet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Schwebekörper einen Vollquerschnitt aufweisen und von geschlossenporigem Schaumstoff aus gummielastischem Material gebildet sein. Als solche geschlossenporige Schaumstoffe die in der Regel eine dichte, geschlossenporige Oberflächenhaut aufweisen, kommen geeignete mikrozelluläre Kunstschäume, z.B. Polyurethanschäume, in Betracht. Bevorzugt kann der Schwebekörper jedoch auch aus Schaumgummi, insbesondere Moosgummi, bestehen.

In Abhängigkeit von dem Druckbereich des Hydraulikmedium: kann es ferner zweckmäßig sein, den Schwebekörper aus einem Außenmantel aus flüssigkeitsundurchlässigem, elastisch verformbarem Material und einem von diesem umschlossenen Kern aufzubauen. Ein solcher Außenmantel aus gegenüber dem Kern, wie einem Schäumstoffkern, feste rem, flüssigkeitsundurchlässigem Material verhindert

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auch bei hohen Arbeitsdrücken des Hydraulikmediums, z.B. im Bereich von 10 bis 30 atü, daß Hydraulikmedium in den Kern eindringt, wodurch die Federeigenschaften des Schwebekörpers beeinträchtigt würden. De^ Außenmantel kann hierbei aus Gummi oder einem gummielastischem Kunststoff bestehen und ggf.,z.B. nach Art von 3?emsleitungsschläuchen für Kraftfahrzeuge oder Druckschläuchen, gewebeverstärkt sein.

Es ist ferner möglich, den Schwebekörper von einem Hohlkörper mit einer Luft- oder Gasfüllung als Kern anstelle eines Schaumstoffkerns zu bilden. Der Hohlkörper kann hierbei aus den gleichen Werkstoffen wie der Außenmantel des Schwebekörpers mit Schaumstoffkern bestehen, um ein Diffundieren der Luft oder des Gases bei hohen Drücken zu verhindern.

Eine geeignete Form für den Schwebekörper ist die eines flexiblen:Stabes. Von diesem können einer oder mehrere von der gewünschten Federstei.fe der Federvorrichtung entsprechender Länge in c"as Gefäß eingegeben werden, das sodann bzw. nach seiner Montage am Fahrzeug mit dem Hydraulikmedium gefüllt wird. In den Fällen, in denen ein solcher stabförmiger Schwebekörper mit einem Außenmantel umgeben bzw. von einem luft- oder gasgefüllten Hohlkörper gebildet ist, wird der Außenmantel bzw. Hohlkörper nach Zuschneiden auf seine gewünschte

Länge stirnseitig, z.B. durch Vulkanisieren oder Schweißen, dicht verschlossen.

Es ist ferner möglich, den Schwebekörpei in der Form eines geschlossenen Ringes auszubilden. Von diesen könner einerbder mehrere Ringe, ggf. unterschiedlichen Querschnitts und unterschiedlichen Durchmessers, zur Erzielung der gewünschten Federsteife in das vjafäß eingebracht werden.

Schließlich kann der Schwebekörper die Form einer Kugel, eines Sphäroids od. dgl. Rotationskörpers besitzen. Insbesondere dabei sieht eine vorteilhafte Ausführung vor, daß der Λ-ompressible Füllungsteil von einer Vielzahl von kleinen Schwebekörpern gebildet ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung schematisch veranschaulicht sind. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 und 2

je ein Ausführungsbeispiel einer Federvorrichtung in einem Axialschnitt, wobei die Federvorrichtung jeweils in der rechten Hälfte der Figur im unbelasteten und in der linken Hälfte der Figur im belasteten bzw. eingefederten Zustand dargestellt ist.

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Es sei angenommen, daß die in der Zeichnung schematisch dargestellte Federvorrichtung bei Fahrzeugachsen, insbesondere von Lastkraftwagen oder gezogenen oder aufgesattelten Anhängern, Anwendung findet, wobei die Aufhängung der jeweiligen Achse in an sich bekannter Weise von Blatt- bzw. Parabelfedern gebildet sein kann, die an ihrem in den Fig. 1 und 2 linken Ende in einem Lagerbock des Fahrgestells gleitend abgestützt oder auch an eine fahrgestellseitige Konsole angelenkt und an ihrem cmderen Ende an einer Tragplatte 1 der als Ganzes mit 2 bezeichneten federvorrichtung befestigt sind.

Die Federvorrichtung 2 umfaßt ein von einem elastisch verformbaren Balg 3 gebildetes Gefäß j. das mit Hydraulikmedium in Form eines Gemisches aus Wasser und Frostschutzmittel gefüllt ist. Der Balg 3 ist an seinem unteren stirnseitigen Ende an einem Haltering h der Tragplatte 1 und an seinem oberen Ende an eineiri Haltering 5 befestigt, der einen Teil eines allgemein mit 6 bezeichneten Fahrgestellrahmens bilden kann. In seinem mittleren Bereich ist der Balg 3 außerdem von einem mittleren Haltering 7 umgriffen. Der Balg 3 bildet eine Kammer 8 veränderlichen Volumens aus, die in an sich bekannter Weise an eine zu einer gleichen Federvorrichtung 2 führende Verbindungs- bzw. Ausgleichsleitung 9 angeschlossen sein kann, Die weitere Federvorrichtung 2 kann einer weiteren Fahrzeugachse zugeordnet und beide Feder-VOrrichtunggn 3 IcHnnpn z.B. an

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angeordnet sein. Wie ebenfalls an sich bekannt, können in diesem Fall z,*ei weitere Fe der vor richtungen 2 den beiden Achsen auf de.-* anderen Fahrzeugeeite zugeordnet sein.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind in der Kammer 8 eine Vielzahl kleiner kompressibler Schwebekörper freischwebend enthalten, die gemeinsam mit dem Hydraulikmediun das Kammervolumen einnehmen. Gemäß der Darstellung in Fig. rechte Hälfte, besitzen die Schwebekörper 10 die Form von Sphäroiden, die zum Zwecke der Veranschaulichung im oberer Drittel der Kammer 8 in Ansicht, im unteren Drittel im
Querschnitt und im mittleren Drittel mit verringerter
Größe dargestellt sind. Die Schwebekörper IQ sind hiernach von einem Hohlkörper bzw. Außenmantel 11 mit einer Luft-, füllung 12 als Kern gebildet. Die Schwebekörper 10 weisen einen größten Durchmesser auf, der kleiner als der kleinst Querschnitt der Verbindungsleitung 9 ist, so daß die
Schwebekörper 10 bei Dr,. '{belastung bzw. beim Einfedern
durch die Ausgleichsleitung 9 hindurchwandern und in die anderenends angeschlossene weitere Federvorrichtung 2 eintreten können. Durch die Anzahl der Schwebekörper 10,
deren Größe und deren Kompressibilitätsgrad kann die Feder steife .der Federvorrichtung 2 variiert werden. Die linke
äälfte der Fig. 1 zeigt die Schwebekörper in zusammengedrücktem Zustand.

iei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind im Unter-

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schied zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 Schwebekörper 13 in Form eines geschlossenen Ringes vorgesehen, von denen zwei mit unterschiedlichem Querschnitt und unterschiedlichem Durchmesser zu Veranschaulichungszwecken dargestellt sind. Der im unteren Endbereich der Kammer 8 dargestellte Schwebekörper 13 kleineren Querschnitts und kleineren Durchmessers umfaßt einen Hohlkörper bzw. Außenmantel I^ aus Gummi oder gummielastischem Kunststoff und eine Luft- oder Gasfüllung 15 als Kern. Der in Fig. 2 im oberen Drittel der Kammer dargestellte Schwebekörper 13 größeren Querschnitts und größeren Durchmessers umfaßt einen gewebeverstärkten Außenmantel 16 und einen Kern 17 aus Schaumgummi, insbesondere Moosgummi. Durch unterschiedliche Querschnitte und Durchmesser sowie durch unterschiedlichen Aufbau sowie ferner unterschiedliche Kompressibilität und Anzahl der Schwebekörper 13 kann auch bei .der Federvorrichtung 2* wie im Falle der Federvorrichtung nach Fig. 1 die Federsteife in einem weiten Größenbereich verändert werden.

Hierzu wird einfach der Balg 3 mit den entsprechenden Schwebekörpern 10 bzw. 13 in der vorgesehenen Anzahl gefüllt, woraufhin der Balg an den Halteringen 4 und befestigt und seine Kammer 8 mit dem Hydraulikmedium gefüllt wird. Auch eine nachträgliche Veränderung der Federsteife durch den Benutzer durch Wegnahme oder Hinzu-

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fügen von Schwebekörpern ist ohne weiteres nach Ablassen des Hydraulikmediums und ein ohne nennenswerten Montageaufwand durchführbares Abnehmen des Balges 3 jederzeit möglich.

In den Fig. 1 und 2 ist durch den Pfeil 18 die über dif Tragplatte 1 auf das Hydraulikmedium wirkende Druckkraft beim Einfedern versinnbildlicht. In der linken Hälfte der Fig. 1 und 2 sind die Schwebekörper 10 bzw. 13 im vollkomprimierten Zustand dargestellt, so daß eine weitere Einfederung nicht möglich ist und über das in der Kammer 8 enthaltene inkompressible Hydraulikmedium lediglich noch eine Kraft- bzw. Druckübertragung stattfinde*- und nur noch die durch die Blattfedern gegebene Federwirkung vorhanden ist, wie es z.B. unter Vollastbedingungen der Fall ist. Unter solchen Bedingungen wird eine linear ansteigende Federkennlinie durch die Blattfedern erreicht, während unter Leerlastbedingungen bzw. im unteren Lastbereich des Fahrzeugs, z.B. Lastkraftwagenanhängers, durch die Kompressibilität der Schwebekörper eine erwünschte progressive Federkennlinie erreicht ist.

Claims (13)

i · · t t · - 11 - r/fcnsprüche;

1. Federvorrichtung, insbesondere für Fahrzeugachsen, mit einem Gefäße das eine von einer Füllung ausgefüllte Kammer veränderlichen Volumens aufweist, wobei die Füllung aus einen inkompressible!!, von einem Hydraulikmedium gebildeten Füllungsteil und einem kompressiblen, eine Feuerwirkung hervorrufenden Füllungsteil besteht, die gemeinsam das Kammervolumen einnehmen, dadurch gekenmieichnet, daß als kompressibler Füllungsteil zumindest ein Schwebekörper (10;13) im Hydraulikmedium in der Kammer (8) freischwebend vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwebekörper (10;13) einen Vollquerschnitt aufweist und von geschlossenporigem Schaumstoff aus gummielastischem Material gebildet ist.

3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwebekörper (10JL3) aus Schaumgummi, insbesondere Moosgummi, besteht_s

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Schwebekörper (10;13) aus einem Außenmantel (Il;l4;l6) aus flüssigkeitsundurchlässigem, elastisch verformbarem Material und einem von diesem umschlossenen Kern (12;15;1

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- 12 aufgebaut ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß dar Außenmantel (Il;l4;l6) aus Gummi oder einem gummielastischen Kunststoff bestejit.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder* 5> dadurch gekennzeichnet, caß der Außenmantel (16) gewebeverstärkt ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwebekörper (10jl3) einen Hohlkörper (Il;l4) miteiner Luft- oder Gasfüllung (12;15) als Kern bildet.

8. Vorrichtung nach einem ader mehreren der Ansprüche 1 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß der Schwebekörper die Form eines flexiblen Stabes aufweist.

2, Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwebekörper (13) die Form eines geschlossenen Ringes hat.

10» Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwebekörper (10) die Form einer Kugel, eines Sphäroids

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Firma Trenkamp ft Gehle

- 13 od. dgl. Rotationskörpers besitzt.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der kompressible Füllungsteil von einer Vielzahl von kleinen Schwebekörpern (10) gebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch ein AnschluDglied
für einen an sich bekannten Anschluß der Kammer (8) im Gefäß (3) an eine zu einer gleichen Vorrichtung (2) führende Verbindungsleitung (9).

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 und 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die kleinen Schwebekörper (10) einen größten Durchmesser aufweisen, der kleiner als der
kleinste lichte Querschnitt des Anschlußgliedes für die
Verbindungsleitung (9) ist.