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Abfederung, insbesondere für Fahrzeuge
Die Frfindung bezieht sich auf eine Abfederung, insbesondere für Fahrzeuge, bestehend aus einem mit Flüssigkeit gefüllten Hohlzylinder, einem in diesem Hohlzylinder teleskopartig geführten und abgedichteten, ebenfalls flüssigkeitsgefüllten Hohlkolben, einem in diesem Hohlkolben hineinreichenden, ebenfalls flüssigkeitsgefüllten Rohr, das an seinem einen in den Hohlkolben hineinragenden Ende offen ist und an seinem andern Ende in einen Druckraum mündet, der durch eine verschiebliche Trennwand von einem ein Federmedium (z.
B. Luft) enthaltenden Raum abgegrenzt ist, ferner bestehend aus einem den Hohlkolben an seinem inneren Ende gegen das hineinreichende Rohr gleitend abdichtenden ringförmigen Verschluss, aus einem in diesem Verschluss enthaltenen, nur beim Einfahren des Kolbens sich öffnenden Ventil und aus einem eine Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Vorratsraum, der über ein Saugventil mit demjenigen Ende des Hohlzylinders, das der Hohlkolbeneinführung abgewandt ist, derart in Verbindung steht, dass bei Auswärtsbewegung des Hohlkolbens aus dem Hohlzylinder Flüssigkeit aus dem Vorratsraum in den Hohlzylinderraum gesaugt werden kann.
Es ist ein Stossdämpfer bekannt, bei dem ein Vorratsraum für Dämpfungsflüssigkeit in ständiger Kommunikation mit einem Raum hinter einem Dämpfungskolben steht. Dieser Kolben wirkt nicht als Pumpe, die je nach Belastung zusätzliche Flüssigkeit in den Arbeitsraum pumpt, so dass die Federkonstante mit zunehmender Belastung zunimmt. Der Vorratsraum und die Kanalführungen dienen allein dazu, das Verdrängungsvolumen der Kolbenstange zu kompensieren. Das Vorratsvolumen an Gas und Öl nimmt bei Einwärtsbewegung des Kolbens das Verdrängungsvolumen der Kolbenstange auf und verhindert ausserdem bei Auswärtsbewegung des Kolbens die Entstehung von Kavitationen. Auf den Abdichtungen lastet kein Druck.
Bei einer bekannten Federung wird eine völlig getrennte Pumpe verwendet. Es handelt sich dabei nicht um einen Stossdämpfer, bei dem Kolben und Zylinder derart ausgebildet sind, dass sie als eine entgegen der Belastung in einen Huckraum fordernde Pumpe wirken.
Bei einem weiteren bekannten Stossdämpfer ist im Kolben eine Bohrung vorgesehen. Diese Bohrung dient nicht dazu, in Ausfah : stellung eine Verbindung zwischen Arbeitszylinder und Vorratsraum herzustellen. Vielmehr steht bei diesem Stossdämpfer der Arbeitszylinder an seinem oberen bzw. äusseren Ende über Bohrungen in dauernder Verbindung mit dem Vorratsbehälter. Es handelt sich also um einen Stossdämpfer mit Kompensationsraum, der das Verdrängungsvolumen der Kolbenstange ausgleicht. sei einem weiteren bekannten Stossdämpfer mit Kompensationsraum ist eine Hohlkolbenstange vorgesehen.
Der Kompensationsraum ist durch die Bohrung in der Kolbenstange mit dem Zylinderraum verbunden.
Ferner sind Stossdämpferpaare bekannt, die eine aus zwei Rohren ineinander gesteckte Kolbenstange aufweisen. Durch diese Massnahme soll ein Kurvenneigungsausgleich durch kreuzweise Verbindung der Räume über und unter den Kolben eines Stossdämpferpaares erfolgen. Die aus zwei Rohren ineinander gesteckte Kolbenstange dient dem Anschluss dieser zwei Räume.
Ferner ist es bei Stossdämpfern bekannt, durch bewegliche Trennwände abgetrennte Zylinderräume zum Ausgleich für das von der Kolbenstange verdrängte Volumen zu verwenden. Dementsprechend sind das variierende Volumen sowie der Druck klein.
Ferner ist ein hydraulischer Stossdämpfer bekannt, in dem besondere Vorkehrungen getroffen sind, die Arbeitsräume über eine hohle seitlich durchbohrte Kolbenstange mit Flüssigkeit gefüllt zu halten. Die
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Durchbohrungen haben keine Bedeutung in bezug auf die Steuerung des Kolbens. Sie bezwecken vielmehr, vom Ausgleichsbehälter Flüssigkeit getrennt von der Luft zu den Arbeitsräumen gelangen zu lassen. Insbesondere kann die hohle Kolbenstange bei diesem bekannten hydraulischen Stossdämpfer nur zusammen mit dem in ihr gleitenden Gegenrohr arbeiten. Dabei sind diejenigen ihrer Öffnungen. die sich im Arbeitsraum befinden, immer geschlossen.
Ferner ist eine Abfederung bekannt, die zwei hydraulisch beaufschlagte Gasfedern, die gegeneinander gespannt sind, enthält. Die Gasvolumina sind abgetrennt in einer seitlich des Teleskopteils angebrachten Kammer untergebracht. Aus der Doppelwand des Teleskopteils wird keine Flüssigkeit entnommen. Sie ist vielmehr eine stets mit Flüssigkeit gefüllte Leitung, nicht aber ein Reserveraum.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Entlastung der Abfederung eine allmählich gedämpfte Auswärtsbewegung des Hohlkolbens aus dem Hohlzylinder zu bewirken und nach dem völligen Ausfahren des Hohlkolbens bei der Belastung in den Hohlkolben aus dem Vorratsraum eingepumpte Flüssigkeit wieder in den Vorratsraum zu überführen.
Erfindungsgemäss ist hiezu die eingangs genannte Abfederung gekennzeichnet durch Bohrungen und/oder Nuten in der Wand des Hohlkolbens und der Wand des Vorratsraum die sich im Bereich der ausgefahrenen Endstellung des Hohlkolbens überdecken und den Innenraum des Hohlkolbens mit dem Vorratsraum verbinden, und durch in Axialabstand befindliche Bohrungen in dem in den Hohlzylinder ragenden Rohr, die den Innenraum des Hohlzylinders mit dem Druckraum verbinden.
In Ausbildung der Erfindung kann der Vorratsraum den Hohlzylinder-wie an sich bekannt - umfas- sen und die in ihm enthaltene Flüssigkeit kann-wie anderseits bekannt-unter Druck gehalten werden.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung, bei der in bekannter Weise eine der Verschiebung des Kolbens in den Hohlzylinder entgegenwirkende Feder vorgesehen ist, ist die Feder kürzer als die Hublänge des Kolbens, so dass sie erst kurz. vor dem äusseren Ende des Kolbens wirksam wird.
In noch einer Ausbildung der Erfindung sind der Hohlzylinder und der Hohlkolben als üblicher Schwingungsdämpfer ausgebildet, und es trägt zu diesem Zweck das Rohr an seinem indemHohlkolbenbefindli- chen Ende einen Dämpfungskolben.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der beigefügten Figur, in der eine erfindungsgemässe Abfederung im Axialschnitt dargestellt ist.
Die erfindungsgemässe Abfederung besteht aus einem Rohr 1, das einseitig mit einem Lagerauge 28 zur Befestigung am Fahrgestell versehen ist. Im Rohr 1 befindet sich oben ein Federmedium 2. In diesem Falle besteht das Medium aus komprimiertem Gas. Es könnte aber auch aus irgendwelchen Federn bekannter Art bestehen. Der Gasraum 2 ist unten durch ein verschiebbares Trennelement 3 abgeschlossen. Unterhalb des Trennelementes 3 ist im Rohr 1 ein Hochdruckraum 4 vorgesehen, von dem sich ein Steuerrohr 5 in einen Zylinder 6 erstreckt. der sich an den Boden 7 des Hochdruckraumes 4 anschliesst. Das Steuerrohr 5 mündet mit seinem oberen Ende in den Hochdruckraum 4 ein.
Das untere Ende des Steuerrohres 5 ist ebenfalls offen und mündet in den Hohlraum 8 eines hohl ausgebildeten Kolbens 9, der im Zylinder 6 abdichtend geführt ist. Der Kolben 9 trägt an seinem oberen Ende zwischen Muttern 10 und 11 ein Rückschlagventil 12, das in diesem Falle als Lippendichtung dargestellt ist, derart, dass beim Verschieben des Kolbens 9 in Richtung nach oben, innerhalb des Zylinders 6 enthaltene Flüssigkeit in den Hohlraum 8 gelangen kann. Das Steuerrohr 5 trägt in Abständen Radialbohrungen 13,14, 15 und 16.
Der Zylinder 6 trägt am oberen Ende ebenfalls eine Radialbohrung 17, in der sich ein Rückschlagventil 18 befindet. An die Radialbohrung 17 schliesst ein Rohr 19 an, das sich in einen Vorratsbehälter 20 erstreckt, der zwischen Rohr 1 und Zylinder 6 liegt. Das Rohr l schliesst zu diesem Zweck unten abdichtend am Kolben 9 an. Der Kolben 9 trägt eine Bohrung 21, die bei der Stellung des Kolbens gemäss Zeichnung den Innenraum 8 mit dem Vorratsraum 20 verbindet. Ausserdem kann die Aussenwandung des Kolbens 9 mit einer Nut 22 ausgerüstet sein, die kurz vor Ausfahrstellung des Kolbens 9 eine Verbindung zwischen dem Hohlraum 23 des Zylinders 6 und dem Vorratsraum 20 schafft.
Am unteren Ende des Steuerrohres 5 befindet sich ein Kolben 26 mit Durchlassöffnung, wie bei Schwingungsdämpfern üblich, welcher Kolben im Innern des Kolbens 9 geführt ist.
Der Zylinder 6, die Kolben 9 und 26 und das Rückschlagventil 12 stellen einen Schwingungsdämpfer üblicher Art dar.
Die gesamte Wirkungsweise ist wie folgt :
Es sei angenommen, dass die Abfederung mit ihren Lageraugen 28 und 24 zwischen Radachse und Fahrgestell eingesetzt ist und dass die Ausfahrstellung gemäss der Zeichnung vorliegt. Das im Raum 2 be- findliche Gas ist komprimiert.
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Der Hoohdruckraum 4, der Kolbenhohlraum 8 und der Zylinderhohlraum 23 sind zur Gänze mit geeigneter Flüssigkeit gefüllt. Der Vorratsraum 20 ist zum Teil mit Flüssigkeit gefüllt.
Wird durch Überfahren eines Hindernisses auf den Kolben 9 ein Stoss übertragen, so wird der Kolben 9 in den Zylinder 6 eingeschoben und die im Hohlraum 23 befindliche Flüssigkeit strömt durch das Rückschlagventil 12 in den Kolbenhohlraum 8, um durch das Steuerrohr 5 in den Hochdruckraum 4 verdrängt zu werden. Gleichzeitig tritt auch Flüssigkeit durch die Bohrungen 13,14, 15 und 16 in das Steuerrohr 5 und damit in den Hochdruckraum 4 ein. Die Folge davon ist, dass eine Erhöhung der Kompression des im Raum 2 befindlichen Gases erfolgt.
Ist der Kolben 9 vollständig eingefahren, d. h. liegt etwa die Mutter 10 am Boden 7 an, so erfolgt unter der Wirkung des komprimierten Gases 2 die Rückbewegung. Der Kolben 9 fährt wieder aus. Dieses Ausfahren vollzieht sich gebremst, zufolge der Wirkung des vorbeschriebenen Schwingungsdämpfers.
Da bei diesem Ausfahren im Zylinderhohlraum 23 nach Schliessen des Rückschlagventils 12 ein Unterdruck eintreten würde, wird unter Abheben des Rückschlagventils 18 über das Rohr 19 Flüssigkeit aus dem Vorratsraum20 angesaugt, so dass also das Gesamtvolumen der Flüssigkeit in den Räumen 4,23 und 8 ein vergrössertes ist. Ist nun die Belastung normal, so wird der Kolben 9 wieder vollständig ausfahren. Damit wird über die Öffnung 21 und/oder die Längsnut22 eine Verbindung zwischen. dem Vorratsraum20 und dem Kolbenhohlraum 8 einerseits oder dem Zylinderhohlraum 23. und dem Vorratsraum 20 anderseits hergestellt und die vorher eingepumpte überschüssige Flüssigkeit in den Vorratsraum wieder verdrängt. Bei wiederholtem Auftreten eines Hindernisses wiederholt sich der Vorgang in gleicher Weise.
Ist die Belastung nun aber durch Zuladung od. dgl. gestiegen, so wird der Kolben 9 nicht mehr ganz ausfahren, d. h. eine Verbindung zwischen den Räumen 4,23 und 8 einerseits und dem Raum 20 anderseits wird nicht eintreten. Das Mehr an Flüssigkeit, das beim Beginn des Ausfahrens angesaugt wurde, verbleibt im Arbeitskreis. Die Feder 2 ist mehr gespannt und damit ist der erhöhten Belastung durch erhöhten Druck des Federmediums Rechnung getragen. In der Praxis erfolgt diese Angleichung erst nach mehreren Hüben des Kolbens 9. Ist die Spannung des Federmediums 2 auf das gewünschte Mass gestiegen, dann wird auch der Kolben 9 bei Überfahren eines Hindernisses nicht mehr vollständig in den Zylinder 6 einfahren bzw. er wird wieder so weit ausfahren, dass, wie oben beschrieben, Flüssigkeit in den Vorrats- raum20 zurückströmt.
Wird nun die Belastung des Fahrzeuges wieder verringert, z. B. auf das Anfangsmass gebracht, so wird der Kolben 9 wieder vollständig ausfahren, mit der Folge, dass über die Öffnungen 21 und 22 wieder ein Volumenausgleich der Flüssigkeit erfolgt.
Die Radialbohrung 14 des Steuerrohres 5 hat die Aufgabe, dafür zu sorgen, dass ein Einpumpen von Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 20 nur im oberen Hubbereich des Kolbens 9 erfolgt. Ist der Kolben 9 vollständig eingefahren und fährt nun aus, so wird er, wie erwähnt, über das Rückschlagventil 18 ansaugen. Hat er aber die Radialbohrung 14 passiert, so wird er aus dem Steuerrohr, d. h. aus dem Hochdruckraum 4, saugen, mit der Folge, dass Flüssigkeit aus dem Vorratsraum 20 nicht mehr geholt wird. Wird somit der Kolben 9 bei geringeren Stössen nicht ganz einfahren, so wird auch ein Aufregeln, d. h. ein Einpumpen von Flüssigkeit in den Hochdruckraum 4 nicht erfolgen.
Die Aufgabe der Radialbohrung 13 besteht darin, dafür zu sorgen, dass bei extrem langsamer Bewegung des Kolbens 9 ein Ansaugen über das Rückschlagventil 18 nicht mehr erfolgt. Die Bohrung 13 besitzt sehr kleinen Querschnitt und bei langsamerem Ausfahren des Kolbens 9 wird dieser Querschnitt ausreichen, um, entsprechend der Volumen Vergrösserung des Kolbenhohlraumes 23, Flüssigkeit durch die Bohrung 13, ohne Abheben des Rückschlagventils 18, eintreten zu lassen.
Die Bohrung 13 kann auch dadurch ersetzt werden, dass man als Ventil 12 ein metallisches Ventil verwendet, das kleine Undichtigkeiten aufweist.
Die Bohrungen 15 und 16 haben die bei Schwingungsdämpfern üblichen Aufgaben.
Bei hoher Überbelastung des Fahrzeuges wird der Kolben 9 völlig in den Zylinder 6 eingefahren. Es kann keine Bewegung und damit keine Hochregelung erfolgen. Um diesen Fall auszuschliessen, ist der Kolben 9 an seinem unteren Ende mit einem Teller 27 versehen, auf dem eine Feder 25 anschlägt. Diese Feder besitzt nicht die ganze Länge des ausgefahrenen Kolbens 9. Sie wirkt nur als Anschlagfeder bei Überbelastung. Dies hat zur Folge, dass bei einer solchen Überbelastung der Kolben 9 nicht völlig in den Zylinder 6 eingefahren wird und infolgedessen die vorbeschriebene Regelung eintreten kann.
Die Flüssigkeit im Vorratsraum 20 kann unter Überdruck stehen, um damit zu erreichen, dass der Eintritt von Flüssigkeit durch das Rohr 19 und das Saugventil 18 ein Ausfahren des Kolbens beschleunigt.
Es ist aus dem Vorstehenden erkenntlich, dass unter dem Einfluss der beim Fahren auftretenden Stösse Flüssigkeit aus einem Vorratsraum gepumpt oder in diesen zurückgelassen wird, um damit, in Abhängig- keit von der jeweiligen Belastung, die Federung dieser Belastung anzupassen.