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Schlingerdämpfende Druckluft-Tragfederung für Kraftwagen.
Es sind schon schlingerdämpfende Druckluft-Tragfederungen für Kraftwagen mit Brückenradachsen bekannt, bei denen für jede Radachse zwei am Wagen beiderseits stehend befestigte, einfach wirkende Federungs-Schubkolbenzylinder mit an die Radachse angelenkten Kolbenstangen und mit durch diese gesteuerten Zustrom-sowie Abblaseventilen vorhanden sind.
Die Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Luftfeder dieser bekannten Bauart.
In dem am Wagen 2 stehend befestigten Zylinder 1 ist ein Kolben 3 verschiebbar, dessen Kolbenstange 4 mit ihrem Ende 5 an die Radachse angelenkt ist. Im Zylinderkopf ist ein Zuströmventil 6 vorgesehen, welches durch Anschlagen des Kolbens an den Ventilschaft 7 geöffnet wird, wenn der Kolben eine bestimmte obere Grenzstellung erreicht hat, worauf aus dem Vorratsbehälter 8 Druckluft einströmt. Wenn der Kolben jedoch eine bestimmte untere Grenzstellung erreicht hat, so gibt er eine untere Abblasöffnung 9 frei, durch die nunmehr Druckluft ins Freie abblasen kann. Durch diese Steuerung der beiden Ventilöffnungen wird der Kolben stets in einen mittleren Gleichgewichtsbereich rückgeführt gehalten. Selbstverständlich können hiezu auch ausserhalb des Zylinders gelegene und durch die Kolbenstangen oder die Radachse gesteuerte Ventile vorgesehen sein.
Wenn nun ein mit solchen Luftfedern versehener Wagen eine unebene Strasse befährt. so bewirken die lotrechten Achsbewegungen eine mehr oder weniger grosse Verschiebung der Kolben aus ihrer Mittellage in der einen oder andern Richtung. Man hat dabei drei verschiedene Abschnitte des Kolbenweges zu unterscheiden, u. zw. einen oberen Abschnitt, bei dem ein Zustrom von Druckluft stattfindet, einen mittleren Abschnitt, bei dem weder Zuströmen noch Abblasen stattfindet, und schliesslich einen unteren Abschnitt, in welchem ein Teil der in dem Zylinder befindlichen Druckluft entweicht.
Da innerhalb der Grenzen des mittleren Abschnittes die in dem Zylinder befindliche Luftmenge stets gleich bleibt, so wird man bestrebt sein. diesen Abschnitt zwecks Ersparnis an Druckluft möglichst auszudehnen, so dass sich der Kolben sehr weit aus einer mittleren Gleichgewichtslage entfernen kann, ohne dass ein Druckluftzustrom oder-austritt stattfindet, womit auch eine gewünschte weiche Tragfederung bzw. Dämpfung der aufrechten Parallelschwingungen eintritt. Dies hat aber wieder den Nachteil, dass die Dämpfung der Winkelschwingungen (Schlingern) zu weich ist, d. h. die auf der rechten oder auf der linken Seite des Wagens angeordneten Zylinderkolben beträchtlich verschiedene Höhenlagen einnehmen können, ohne dass die Rückführungs-bzw. Zuführungsventile in Tätigkeit treten.
Wenn also der Wagenrahmen mit dem darauf befindlichen Wagenkasten z. B. unter dem Einfluss einer einseitigen Belastung eine geneigte Querlage einnimmt, so wird diese Lage unverändert bleiben, solange nicht die betreffenden Kolben den mittleren Abschnitt verlassen, da ja ohne Zustrom bzw. Abstrom von Druckluft keine erheblich aufrichtende Kraft entsteht. Dasselbe gilt, wenn der Wagen beim Fahren schlingert oder beim Befahren einer Kurve durch die auftretenden Fliehkräfte eine geneigte Querlage einnimmt. Die durch alle diese Querneigungen des Wagens bewirkte Verdichtung der Druckluft in den auf der Neigungsseite befindlichen Zylindern bringt wohl eine gewisse Dämpfung dieser Neigungsbewegungen mit sich, kann diese aber noch keinesfalls vollständig unterbinden.
In beiden Fällen wird also die ungedämpfte Neigung des Wagenrahmens um so grösser sein, je länger der mittlere Abschnitt des Kolbenweges ist.
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Man sieht also, dass man mit der Ersparnis an Druckluft durch Vergrösserung des mittleren Abschnittes des Kolbenweges einen ebenfalls recht störenden Nachteil in Kauf nehmen muss, nämlich den der zu geringen Schlingerdämpfung bzw. Sicherung der waagrechten Quergleichgewichtslage.
Wenn alle vier derartigen Luftfedern beider Radachsen mit voneinander unabhängig gesteuerten Luftzuführungs-und-abströmventilen versehen sind, so kann es überdies vorkommen, dass das Gewicht des Wagens hauptsächlich nur von zwei einander diagonal gegenüberliegenden Luftfedern, d. i. also beispielsweise von der linken Vorderachs-und der rechten Hinterachsluftfeder getragen wird, woraus dann eine recht bedenkliche Verwindung des Wagenrahmens entstehen kann.
Dieser ungleichmässigen Unterstützung des Wagenrahrnens kann man dadurch abhelfen. dass man die Druckräume der beiderseits auf ein und derselben Achse, z. B. der Vorderachse befindlichen Luftfedern durch eine Ausgleichsrohrleitung unmittelbar und ständig miteinander in Verbindung setzt. In diesem Falle wirken jedoch hauptsächlich die auf der Hinterachse angeordneten Luftfeder einer Rahmenquerneigung entgegen, da die Wirkungen der beiden Luftfedern der Vorderachse infolge des gegenseitigen Ausgleiches dieser Neigung praktisch vernichtet sind.
Es ergibt sich also die Notwendigkeit, den mittleren Abschnitt des Kolbenweges der Hinterachse erheblich zu verkleinern, um den Wagenrahmen mit dem Wagenkasten stets in waagrechter Querlage zu halten, was aber natürlich wiederum einen Mehrverbrauch an Druckluft und eine zu harte Federung an der Hinterachse zur Folge hat.
Es ist anderseits hiezu auch bereits vorgeschlagen worden, die Lufttragfederung mittels solcher reich arbeitender Kolbenzylinder-Luftfedern mit selbsttätiger Rückführungsventilsteuerung noch durch eine eigene elastische schlingerdämpfende Federverbindung zwischen Radachse und dem Wagenrahmen in der Weise zu ergänzen, dass erstere am Rahmen mittels beidseitig an den Enden von Steifarmen einer in federnd verwindbaren Rahmenquerwelle oder an federnde Arme einer in der unverwindbaren Drehrichtung steifen Rahmenquerwelle angelenkt ist.
Dabei ist aber eine ausreichende, d. h. nicht zu weiche Tragfederung für Parallelschwingungen aus den vorerwähnten Gründen wieder nur auf Kosten hohen Druckluftverbrauches zu erreichen und ausserdem fehlt eine vollständige Unabhängigkeit in der Wirkung der beiden auf die Dämpfung der Parallelschwingungen bzw. auf die Dämpfung der Winkelschwingungen abzielenden Einrichtungen, da nicht nur die zu ihrer Dämpfung bestimmte Einrichtung, sondern auch die Luftfederung wirksam ist und deshalb die letztere nicht zu weich sein darf. Die hat zur Folge, dass die Schlingerdämpfung wohl stark ist. aber die ganze Tragfederung für Parallelbewegung zu hart ist.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun die Abstellung dieses Nachteiles und ferner die Erzielung einer voneinander vollkommen unabhängigen Wirkung der beiden vorerwähnten Dämpfeinrichtungen für Parallel-und Winkelschwingungen, wodurch es möglich wird, jeder derselben die jeweils gewünschte Empfindlichkeit zu verleihen, die dem Verwendungszweck des Wagens am besten angepasst ist.
Die Erfindung besteht darin, dass bei einer solchen schlingerdämpfenden Tragfederung vorstehend beschriebener Art die Druckräume aller am Wagen vorhandenen KolbenzylinderLuftfedernpaare, welche auf ein und derselben Radachse befestigt sind, durch eine ständig offene Ausgleichsrohrleituug unmittelbar miteinander verbunden sind und dadurch einen Druckausgleich ermöglichen, der eine vollkommen unabhängige Wirkung der Einrichtung zum Dämpfen der Parallelschwingungen und jener zur Dämpfung der Winkelschwingungen zulässt.
Der mit der Einrichtung nach der Erfindung erreichte Vorteil liegt unter Berücksichtigung der vorhergegangenen Ausführungen auf der Hand ; er besteht darin, dass die seitliche Stabilität des Wagens durch die beiden elastischen Verbindungsglieder gesichert ist, dass der mittlere Abschnitt in jedem Zylinder beträchtlich vergrössert werden kann, wodurch der Verbrauch an Druckluft auf ein Mindestmass gebracht wird, dass ferner eine voneinander vollkommene Unabhängigkeit der Wirkung der Dämpfeinrichtungen und schliesslich für beide Radachsen statt vier und zwei Rückführungsventilsteuerungen notwendig sind, die dann je von der Längenmitte der Achsen aus betätigbar sein können.
Die Zeichnung zeigt zunächst eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegen- standes in schematischer Darstellung, u. zw. ist Fig. 2 ein Grundriss und Fig. 3 das Schaubild einer Kraftwagenhinterachse mit dem hinteren Teil des Wagenrahmens.
An den Rahmenlängsträgern A sind vorn die beiden Zylinder Bl und B2 und hinten die beiden Zylinder B3 und B4 befestigt, in welchen die mit den Achsen Dl und D2 durch
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Die Verbindung der Druckräume je eines Zylinderpaares derselben Achse erfolgt durch die Rohre F1 und-P.
In diesem Ausführungsbeispiel ist nur die Hinterachse mit dem Wagenrahmen ausser durch die Luftfedern durch elastische Verbindungsglieder, welche der Seitenstabilisierung dienen,
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verbunden. Selbstverständlich können ähnliche Verbindungsglieder auch an der Vorderachse angeordnet sein. Diese Anordnung besteht aus einer Querstange G, welche in zwei am Wagenrahmen befestigten Lagern H1 und R geführt ist. Diese Stange G trägt an ihren Enden zwei Absatzstücke 11 und J2, mit welchen die beiden Federarme J1 und J2 verbolzt sind. Diese Federarme, welche einfach oder doppelt sein können, sind mit der Hinterachsbrücke K in beliebige Verbindung gebracht.
Die Elastizität der Vorrichtung ist entweder durch die Arme Jl, J2 allein oder dadurch gesichert, dass die Querwelle G so bemessen ist, dass sie sich elastisch verdrehen kann. Gegebenenfalls können sowohl die Arme als auch die Welle elastisch ausgebildet oder elastisch miteinander verbunden sein.
Selbstverständlich lässt sich die beschriebene Einrichtung auch bei Kraftwagen anwenden, die mehr als zwei Achsen besitzen.
Sind die Zylinderpaare der Luftfedern mit gemeinsamen Ventilen für den Zustrom und Ausfluss von komprimierter Luft versehen, und werden diese Ventile von der Achse aus betätigt, so stehen sie zweckmässig mit der Mitte der Achse oder der Achsbrücke in Verbindung.
Fig. 4 zeigt eine solche Ausführungsform. Die Zylinder B3 und B4 stehen durch die Rohrleitung F2 miteinander in Verbindung. An dem Zylinder B3 ist ein Behälter L angeordnet, in dessen Innerem sich ein Hahn M befindet. An diesem Hilfsbehälter L ist das von dem Hauptbehälter kommende Zuflussrohr N und das Auslassrohr 0 angeschlossen. Ein mit der Mitte der Achsbrücke bei R in Verbindung stehender Hebel überträgt die Bewegungen dieses Punktes R über einen Hebel P auf den Hahn M im Innern des Behälters L, der mit dem Wagenrahmen fest verbunden ist. Durch diese Bewegung erfolgt die notwendige Steuerung in der Art, dass die Eröffnung des Zuströmrohres vergrössert wird, sobald der Wagenkasten sich der Achse nähert.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schlingerdämpfende Druckluft-Tragfederung für Kraftwagen, bestehend aus am Wagenrahmen beiderseitig stehend befestigte, einfach wirkende Federungs-Schubkolbenzylinder mit an der Radachse angelenkten Kolbenstangen, wobei die Radachse am Rahmen zwecks Schlingerdämpfung frei parallelschwingbar, jedoch federnd winkelschwingbar angelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Drucklufträume der beiderseitigen, einer Radachse zugehörigen Federungszylinder (but, B2, bzw. B3 B) unmittelbar miteinander durch eine ständig offene Druckausgleichs-
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