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Aufhängung für Kraftfahrzeuge mittels eines Luftfederungselementes
Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufhängung für Kraftfahrzeuge mittels eines Luftfederungselementes, das eine Vorrichtung zur Korrektur der Federweichheit aufweist. Es ist in solchen Vorrichtungen bekannt, die den federnden Luftpolster enthaltende Kammer veränderlichen Volumens mit einer ortsfesten Reservekammer über zwei in entgegengesetztem Sinn durchströmte Luftströmungswege zu verbinden, von denen der eine einen Verdichter und der andere ein Rückströmventil enthält, welche Wege jeweils durch ein Organ gesteuert sind, das auf die Veränderungen der Höhe der Kraftfahrzeugkarosserie in bezug auf die Fahrbahn anspricht.
Bei Luftfederungen hängt die tragende Kraft von dem Druck der das Federungselement bildenden verdichteten Luft ab, Damit das Luftfederungselement im Ruhezustand unabhängig von der Belastung immer die gleiche Höhe hat, welche der Federung ihre normale Weichheit gibt, kann der Druck der verdichteten Luft der Belastung durch Verminderung oder Vergrösserung der inadem verformbaren Gehäuse des Federungselementes enthaltenen Luftmenge angepasst werden.
Dies hat man bisher bei den sogenannten Federungen mit veränderlicher Luftmasse getan, indem man einen Teil der verdichteten Luft ins Freie treten liess oder verdichtete Luft wieder in das verformbare Gehäuse eingeführt hat. Für das Wiedereinführen von Luft muss diese vorher auf einen Druck gebracht werden, der höher ist als der, welcher im Gehäuse jeweils beim Einführen herrscht. Das Kraftfahrzeug muss daher mit einem Verdichter ausgerüstet sein, der diese Bedingung durch Entnahme von Luft aus der Atmosphäre erfüllen kann.
Die bei einem Kraftfahrzeug vorliegenden Gewichts- und Raumbeschränkungen ermöglichen in der Praxis jedoch nur das Erzielen von Drücken von 7 bis 8 kg/cm2, so dass die Betriebsdrücke wesentlich unter 10 kg/cm2 liegen. Durch das Wiedereinführen von verdichteter Luft, die aus der Atmosphäre entnommen wird, entstehen Probleme hinsichtlich der Filterung und der Trocknung, die bei einer beweglichen Einrichtung, welche den sich stark verändernden Bedingungen der Umgebung ausgesetzt ist, besonders schwierig sind. Es ist eine verwickelte Anlage von Leitungen, Verteilern und Ventilen erforderlich, wodurch die Abdichtung kompliziert wird, wobei die unvermeidlichen Luftverluste entweder zu einer Überlastung des Verdichters führen oder beim Versagen des letzteren zu einer Verschlechterung der Federung beitragen.
Die Erfindung bezweckt eine Aufhängung zu schaffen, bei welcher diese Nachteile vermieden sind.
Diese erfindungsgemässe Aufhängung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kam- mern einander benachbart und durch eine Trennwand getrennt sind, durch die zwei parallele Leitungen hindurchführen, von denen die eine den Zylinder eines Verdichtungskolbens und Ventile und die andere ein federbelastetes Ventil aufweisen, und dass der gemeinsame, für beide Drehrichtungen ausgelegte Elektromotor mit dem oder den Verdichtungskolben über Schubkurbelgetriebe und mit dem Ventil unter Zwischenschaltung eines Anhubgestädges mittelbar verbunden ist.
Hieraus ergibt sich, dass bei einer Aufhängung gemäss der Erfindung in dem Luftfederungselement nur diejenige Luftmenge verwendet wird, die ursprünglich in dessen abgedichteten Raum bei der Füllung eingeführt worden ist. Diese Luft wird vorher gereinigt und verdichtet, so dass alle Möglichkeiten gegeben sind, die bei einer ortsfesten Anlage vorhanden sind. Auf diese Weise wird die Ausrüstung des Kraftfahr-
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zeuges vereinfacht, die Gefahr von Luftverlusten verringert und bedeutet das normale Verdichtungsverhältnis eines Verdichters nicht mehr eine Beschränkung für den absoluten Wert des Druckes, der im Federungselement erzielt werden kann, da der einen Teil der Vorrichtung bildende Verdichter bereits verdichtete Luft überkomprimiert.
Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, die beispielsweise
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richtung des Fahrzeuges einer Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug mit einem ölpeneumatischen Teles- kopfederungselement, das die den Gegenstand der Erfindung bildende Einrichtung zur Korrekter der Federweichheit aufweist, wobei ferner ein elektrisches Schaltbild für die Steuerung dieser Korrektur dargestellt ist, Fig. 2 einen Teilschnitt eines Gehäuses, das einen Teil des Teleskopfederungselementes gemäss
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chen Gehäuses einer zweiten Ausführungsform; Fig.4 eine der Fig.2 ähnliche Ansicht des gleichen Gehäuses einer dritten Ausführungsform ; Fig. 5 in vergrössertem Massstab den linken Teil der Fig. 4, gesehen im Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 6 ;
Fig. 6 eine Teilansicht, in vergrössertem Massstab und in einer zu den Fig. 4 und 5 entgegengesetzten Richtung, die Strömungsvorrichtung für die verdichtete Luft im Schnitt durch die Achsen der Verdichterzylinder und des Luftrückströmventils.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Teil des Fahrgestells eines Kraftfahrzeuges bezeichnet, an dem zwei parallele
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sind. Zwischen einem am oberen Ende des Fahrgestellteils 1 ausgebildeten Arm 6 und dem unteren Len ker 2 ist in an sich bekannter Weise ein bekanntes ölpneuma. tisches Tsleskopfederungsorgas angeordnet, das die elastische und stossgedämpfte Aufhängung des Fahrgestells am tragenden Rad 5 gewährleistet. Die
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verbunden.gegengesetzten Ende ist an der oberen Abschlusswand des Zylinders 8 eine Befestigungssiange 9 angeord net. die durch eine elastische Abstützung mit dem Arm 6 verbunden ist.
Der Zylinder enthält Öl, das bei den Bewegungen des Kolbens als Stossdämpfungsmittel dient, während sich oberhalb des Öls ein unter Druck stehendes Gas, beispielsweise verdichtete Luft, befindet, die als elastisches Federungselement dient. Die hohle Befestigungsstange 9 bildet eine Rohrleitung, die in freier Verbindung mit einem Gehäuse 10 steht, welches sich oberhalb des Armes 6 befindet und welches das Volumen des für die verdich-
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das zwischen dem Arm 6 des Fahrgestells und dem Lenker 2 angeordnet ist. Der obere Teil des Zylinders oberhalb des Stossdämpferöls bildet mit dem Gehäuse 10 einen abgedichteten Raum, in dem verdichtete Luft durch ein Füllventil 11, das am Gehäuse vorgesehen ist, eingeführt wird.
Gemäss der Erfindung ist, wie Fig. 2 und 3 zeigen, dieser abgeschlossene Raum, der die ales scies Element der Federung dienende verdichtete Luft enthält, in zwei Teile von wenig verschiedenem Volumen durch eine quer im Gehäuse angeordnete Trennwand 12 unterteilt. Das Gehäuse besteht aus zwei Hälften 13 und 14, die auf die Trennwand unter Zwischenschaltung von Dichtungen 15 (Fig. 2 und 3) aufgeschraubt sind. In der Trennwand 12, die eine erhebliche Dicke hat, sind zwei voneinander getrennte Luftströmungswege einerseits zwischen der Kammer 16 von veränderlichem Volumen, die durch den un-
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eien Tei ? des Gehäuses und'101'dichter angeordnet, wogegen sich in dem andern ein Luftrückstromventil befindet.
Der Verdichte ? besteht aus folgenden Teilens In einer Bohrung, die der Kammer 16 zugekehrt einen grösseren Durchmesser 18 und der Kammer 17 zugekehrt einen kleineren Durchmesser 19 aufweist, ist ein mit einer Schulter ausgebildeter Teil angeordnet, der einen Differentialkolben bildet, dessen Kopf 20 und dessen Stange 21 is diesen Bohrungen mit einem Spiel von einigen Zehntel Millimetern frei gleitbar ist. Auf den entgegengesetzten Flächen der Trennwand 12 werden Gummidichumgaringe 22 und 23, die in ihrem freien Zustand einen Innendurchmesser aufweisen, der kleiner ist als der des Kopfes 20 bzw. der Stange 21 des Kolbens, durch Metallkappsn 24 und 25gehalten, deren Rand in die Trennwand eingesetzt ist.
Das Einführen des Kolbens in die Bohrungen durch die beiden Gummiringe hindurch von der der Kammer 16 zugekehrten Seite der Trennwand aus hat eine Verformung des Innenteils der beiden Gummiring im gleichen Sinne zur Folge, so dass diese in bekannter Weise Dichtungslippen bilden, die eine Abdich-
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des Gummiringes 22 eine Ausnehmung vorgesehen.
Durch diese Anordnung wird, wie ersichtlich, verhindert, dass der in der Kammer 16 des Teleskopfederungselementes im Ruhezustand herrschende Druck den in der Kammer 17 bestehenden Druck über- schreitet, da jeder'Drucküberschuss in der ersten Kammer eine Luftströmung aus dieser in die zweite
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Kammer zur Folge hat, was dadurch geschehen kann, dass die Luft zuerst an der Dichtung 22 vorbeiströmt und dann aus dem Zwischenraum, der durch das diametrale zwischen den Teilen verschiedenen Durchmessers des Kolbens und der entsprechenden Bohrungen vorgesehene Spiel gebildet wird, an der Dichtung 23 vorbei.
Eine Luftströmung in der entgegengesetzten Richtung ist nicht möglich, da jeder Drucküberschuss, der auf die konkave Fläche der Lippe der einen Dichtung wirksam wird, zur Folge hat, dass diese Lippe stärker gegen den Kolben angedrückt wird, wodurch die Abdichtung gewährleistet ist. Daher pflanzt sich, wenn der Kolben 20, 21 nicht bewegt wird, der in der Kammer 16 herrschende Druck in den freien Raum, der von den Dichtungen 22 und 23 begrenzt wird, und vor allem in den vom Kopf 20 des Kolbens und dem Grund der Bohrung 18 von grösserem Durchmesser begrenzten Raum 26 fort. Wenn sich der Kolben bewegt, hat dessen Bewegung nach unten zur Folge, dass in den Raum 26 aus der Kammer 16 stammende verdichtete Luft eindringt, wogegen diese Luft in die Kammer 17 verdrängt wird, wenn sich der Kolben nach oben bewegt.
Diese Vorrichtung bildet einen Verdichter von hohem Wirkungsgrad, da der schädliche Raum sehr klein sein kann und dieser nur dem Spie] von einigen ZehntelM11l1metern entspricht, das um die Teile des Kolbens in den Bohrungen zwischen den Dichtungen 22 und 23 besteht.
Das Luftrückströmventil ermöglicht dieAufhebung oder die Verringerung des Unterschiedes der Drükke zwischen den beiden Kammern, der sich durch das Wirksamwerden des Verdichters ergibt. Dieses Ventil ist in einer mit einer Schulter ausgebildeten Bohrung 27 der Trennwand 12 angeordnet und hat als Sitz den kegelstumpfförmigen Grund 28 des Teils dieser Bohrung mit dem grösseren Durchmesser. Der Kopf 29 des Ventils steht unter der Wirkung einer Feder 30, welche dessen Schaft 31 umgibt und sich am Grund der Bohrung 32 einer Führung 33 für diesen Schaft abstützt, die in eine Gewindebohrung der Trennwand eingeschraubt ist, wobei Öffnungen 34 eine freie Verbindung zwischen der Bohrung 32 und der Kammer 17 herstellen.
Die Steifigkeit der Feder 30 ist so ausreichend bemessen, dass sie sich dem Öffnen des Luft- rückströmventils unter der Wirkung eines Druckunterschiedes zwischen den beiden Kammern widersetzt.
Wie ersichtlich, kann, wenn sich das Stossdämpfungselement im Ruhezustand befindet, der Druck in der Kammer 16 denjenigen in der Kammer 17 nicht überschreiten, da jeder Drucküberschuss in der ersten Kammer eine Abströmung verdichteter Luft zur zweiten Kammer an den Dichtungen des Verdichters vorbei bis zum Druckausgleich zur Folge hat. Wenn sich jedoch das Kraftfahrzeug in Fahrt befindet, bewirken die Verdichtungshübe des Federungselementes eine ruckartige Erhöhung des Druckes in der Kammer 16, so dass der Druck in dieser kurzzeitig den Druck in der Kammer 17 übersteigen kann, so dass eigentlich eine Strömung verdichteter Luft in die letztere ohne Bewegung des Verdichters stattfinden müsste.
Da jedoch der Durchtrittsquerschnitt sehr gering und die Schwingungsbewegung der Federung rasch ist, wird durch den Rückhub, der unmittelbar auf den Verdichtungshub des Federungselementes folgt, dieser Druck- überschuss sofort wieder aufgehoben, so dass die Strömung verdichteter Luft infolge der Schwingung der Federung immer nur sehr gering sein kann. Das Luftrückströmventil ist in der dargestellten Weise so angeordnet, dass es sich zur Kammer 17 öffnet, wobei die Steifigkeit der Feder 30 so bemessen sein muss, dass sie dem Höchstwert des Drucküberschusses in der Kammer 16, der sich durch die Schwingung der Federung ergeben kann, Widerstand leistet.
Der Fülldruck des durch die beiden Kammern 16 und 17 gebildeten Druckluftraumes ist so gewählt, dass bei grösstmöglicher Belastung des Kraftfahrzeuges der Kolben des Federungselementes seine mittlere oder Neutralstellung einnimmt. Wenn die Belastung abnimmt, wird die Korrektur der Federweichheit durch Verdrängen verdichteter Luft aus der Kammer 16 in die Kammer 17 durch die Betätigung des Verdichters bewirkt, wobei eine umgekehrte Korrektur im Falle einer neuen Zunahme der Belastung durch das Anheben des Luftrückströmventils 29 erzielt werden kann.
Die beiden Elemente, nämlich der Verdichter md das Luftrückströmventil, können durch einen beliebigen an. sich bekannten von Hand steuerbaren Mechanismus betätigt werden. Vorzugsweise werden jedoch elektrische Antriebsorgane verwendet, deren selbsttätige Steuerung leicht so gestaltet werden kann, dass jede Veränderung der Belastung des Kraftfahrzeuges, die sich durch eine Verlagerung aus der Neutralstellung des Federungselementes auswirkt, von selbst eine Korrektur der Federweichheit durch die Be-
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Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist das obere Ende der Stange 21 des Verdichterkolbens durch ein Glied 35 mit einer Kurbel 36 eines Elektromotors 37 verbunden, dessen Ständer mit dem Gehäuse, beispielsweise mit der Trennwand 12, fest verbunden und in der Kammer 17 angeordnet ist. Dieser Motor ist ein Kollektormotor, dessen negative Klemme durch eine am Gehäuse angeschweisste Leitung 38 Masseverbindung hat und dessen positive Klemme mit dem nachstehend näher beschriebenen Speisestromkreis durch eine Leitung 39, die dichtend aus dem Gehäuse herausgeführt ist, von dem sie
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ausserdem elektrisch isoliert ist, verbunden ist.
Das isolierende Herausführen der Leitung kann in einfacher Weise mit Hilfe eines isolierten Kontaktes 40 geschehen, der in die Wand des Gehäuses eingesetzt ist und mit dem die Aussen- und Innenleitungen verschweisst werden. Das Ventil steht unter der Wirkung eines Elektromagneten 41, dessen beweglicher Anker der Ventilschaft 31 ist. Die Wicklung des Elektromagnetes liegt mit ihrer einen Klemme wie der Motor an Masse, wogegen die andere Klemme mit einem Speisestromkreis über eine isolierte Verbindungsleitung, die dichtend durch das Gehäuse geführt ist, verbunden ist.
Wie sich aus dem Schaltschema der Fig. l ergibt, ist die Vorrichtung mit einer Gleichstromquelle 42 verbunden, die beispielsweise die Fahrzeugbatterie sein kann. Diese Gleichstromquelle bildet einen Teil von zwei parallelen Stromkreisen, von denen der Motor und der Elektromagnet gesondert gespeist werden u. zw. über normalerweise offene Kontakte 43 und 44 von zwei Verzögerungsrelais. Die Wicklungen dieser Relais 45,46 bilden einen Teil von zwei Steuerkreisen, die an die Stromkreise in Parallelschaltung zu den beiden Speisestromkreisen angeschlossen sind und einen gemeinsamen Umschalter aufweisen, durch den sie wechselweise geschlossen werden können. Die Grundplatte 47 des Schalters ist an dem Fahrgestellteil 1 zwischen den beiden parallelen Lenkern 2 und 3 befestigt.
Das bewegliche Organ des Schalters ist ein Hebel 48, der bei 49 in der Mitte der Grundplatte angelenkt ist und dessen Ende durch ein Glied 50 mit dem einen Lenker, beispielsweise mit dem Lenker 3, verbunden ist. Der Hebel 48 trägt einen beweglichen Kontakt 51, der je nach der Neigung des Hebels in der senkrechten Ebene mit dem einen oder andern von zwei länglichen Kontaktstücken 52,53 in Kontakt kommen kann, welche einen Teil der gesonderten Steuerkreise des Motors (Relais 45) bzw. des Luftrückströmventi1s (Relais 46) bilden, oder eine neutrale Zwischenstellung, die der Neutralstellung des Teleskopfederungselementes entspricht, einnehmen kann.
Die Vorrichtung sei zunächst unter der Annahme einer mittleren Belastung des Kraftfahrzeuges im Stillstand desselben bei in seiner Mittel- oder Neutralstellung sich befindendem Teleskopfederungselement betrachtet. Der Druck der verdichteten Luft im Federungselement (Kammer 16) ist daher für den Ausgleich der Belastung in dieser Stellung ausreichend. Wenn die Belastung vermindert wird, hat die elastische Kraft der verdichteten Luft das Bestreben, den Bodenabstand des Fahrgestells durch Ausdehnung des Teleskopfederungselementes zu vergrössern, was zur Folge hat, dass der Kontakt 51 mit dem Kontakt 52 zusammenkommt, wodurch der das Relais 45 enthaltende Steuerkreis geschlossen wird.
Wenn dieser Kontakt aufrechterhalten bleibt, spricht das Verzögerungsrelais 45 an, so dass sich der Kontakt 43 schliesst, wodurch der Motor gespeist und der Verdichter in Gang gesetzt wird. Durch den Übertritt verdichteter Luft aus der Kammer 16 in die Kammer 17, der durch den Verdichter bewirkt wird, wird der auf den Kolben des Teleskopfederungselementes wirkende Druck verringert, so dass sich dieser zurückbewegt, bis der Kontakt 51 wieder seine Neutralstellung einnimmt und die Federung wieder ihre ursprüngliche Weichheit erhalten hat. Umgekehrt führt eine Erhöhung der Belastung des Kraftfahrzeuges zum Absinken des Fahrgestells durch Zusammendrückung des Teleskopfederungsorgans, so dass der bewegliche Kontakt 51 mit dem Kontaktstück 53 zusammenkommt, wodurch der das Relais 46 enthaltende Steuerstromkreis geschlossen wird.
Wenn dieser Kontakt andauert, spricht das Verzögerungsrelais 46 an und wird der Kontakt 44 geschlossen, so dass der Elektromagnet gespeist wird. Das Öffnen des Luftrückströmventils ermöglicht einen Rückfluss eines Teils der in der Kammer 17 vorher überverdichteten Luft zur Kammer 16, was eine Druckerhöhung zur Folge hat, die auf den Kolben des Teleskopfederungselememes wirksam wird, so dass sich dieses ausdehnt, bis der Kontakt 51 wieder seine Neutralstellung eingenommen und die Federung wieder ihre ursprüngliche Weichheit erhalten hat.
Die Verwendung von Verzögerungsrelais verhindert, dass während der Fahrt des Fahrzeuges die Schwingungen der Federung, die eine rasche Hin- und Herbewegung des Kontaktes 51 zwischen den Kontakten 52 und 53 zur Folge haben, kein wechselweises Schliessen der Steuerkreis bewirken. Es bleibt daher nur die Mittelstellung des Teleskopfederungsorganes wirksam, d. h. die Stellung, um die letzteres schwingt und die von der Belastung des Fahrzeuges abhängt.
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform weicht von der vorangehend beschriebenen durch den Umstand ab, dass das Luftrückströmventil durch den Motor des Verdichters über ein in einer Richtung wirkendes Getriebe betätigt wird, wobei der Drehsinn des Motors umgekehrt wird, je nachdem der Verdichter ohne das Luftrückströmventil betätigt oder das letztere geöffnet werden soll.
Das in einer Richtung wirkende Getriebe kann, wie dargestellt, aus einer Bandbremse bestehen, deren Trommel 54 mit der Motorwelle fest verbunden ist, welche die den Verdichter betätigende Kurbel 36 trägt. wobei das Bremsband 55 mit seinem einen Ende an einer Feder 56 verbunden ist und mit seinem ändern Ende mit einem Hebel 57, der um eine feste Achse 58 schwenkbar ist und mit dem Schaft des Luftrtickströmventils durch eine gleitende Anlenkung 59 (die beispielsweise aus einem beweglichen Stift in einem Langloch des Hebels besteht)
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verbunden ist. Die Umkehrung des Motors kann mit Hilfe beliebiger an sich bekannter Mittel erfolgen, so dass der Speisestrom dem Motor über die eine oder die andere der beiden Speiseleitungen, in denen sich die Relais 43 und 44 befinden, zugeführt wird.
Der Motor kann beispielsweise zwei entgegengesetzt wirkende Feldwicklungen aufweisen, oder es kann die Stromrichtung in der Feldwicklung bzw. im Anker durch einen durch ein Relais betätigten Umschalter geändert werden.
Wie ersichtlich, ist bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform die Steuereinrichtung ausserhalb des Gehäuses angeordnet, wobei die Schäfte 21 und 31 durch eine Wand des letzteren geführt sind, für welchen Zweck Lippeninnendichtungen 60,61 vorgesehen sind, die, wie in Verbindung mit den Dichtungen des Verdichters beschrieben, angeordnet sind. Die in Fig. 3 dargestellten Steuereinrichtung kann jedoch auch innerhalb des Gehäuses angeordnet werden, wie dies bei der Ausführungsform nach Fig. 2 der Fall ist. Was ihre Arbeitsweise betrifft, so ist sie, wenn sich der Motor in Richtung des Pfeiles F dreht, ohne Wirkung auf das Luftrückströmventil, es gleitet das Bremsband 55 auf der Trommel 54 und es wird der Verdichter allein betätigt.
Der Verdichter wird auch im umgekehrten Drehsinn des Motors betätigt, jedoch wird in diesem Falle das Luftrückströmventil unter der Zugwirkung des Bandes 55 angehoben, das infolge seiner Reibung auf der Trommel 54 das Bestreben hat, sich im Drehsinn derselben entgegengesetzt zur Richtung des Pfeiles F zu verlagern. Da der durch das Luftrückströmventil freigegebene Durchtrittsquerschnitt verhältnismässig gross ist, ist die Betätigung des Verdichters auch für diesen Drehsinn des Motors praktisch ohne Wirkung. Die Betätigung des Verdichters könnte dadurch vermieden werden, dass die Kurbel 36 mit der Motorwelle mit Hilfe einer Freilaufvorrichtung verbunden wird, die einen Drehantrieb der Kurbel nur in Richtung des Pfeiles F gewährleistet.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform besteht das Gehäuse 10 aus einem Zylinder, der zwei Teile 63 und 64 von im wesentlichen gleicher Länge, jedoch geringfügig verschiedenen Durchmessern aufweist, derart, dass zwei Stufen 65 und 66 vorhanden sind, die zur Auflage einer Trennwand 67 dienen.
Diese Trennwand besteht aus einer Scheibe, deren Umfangsfläche so bearbeitet ist, dass sie eine Nut 68 zwischen zwei Wangen 69 und 70 aufweist, von denen die erste einen Durchmesser hat, der demjenigen des Zylinders zwischen den beiden Stufen entspricht, so dass sie auf der untersten Stufe 65 aufruhen kann, wogegen die zweite Wange den gleichen Durchmesser wie der Zylinderteil 64 hat, so dass sie als Abstützung für einen Dichtungsring 71 in der Nut 68 von gleichem Durchmesser dient und diesen gegen die obere Stufe 66 drückt. Die Trennwand 67 trennt daher die beiden Teile 63 und 64 des Zylinders dichtend und begrenzt eine den Raum 63 bildende Kammer von veränderlichem Volumen sowie den oberen Raum des Federungszylinders.
Eine Kammer von festem Volumen wird durch den oberen Teil 64'des Gehäuses gebildet, der an seinem oberen Ende durch eine zweite dichtende Trennwand 72 abgeschlossen ist. Letztere ist mit der Trennwand 67 durch Säulen 73 verbunden, wobei ihre Abdichtung in ähnlicher Weise sichergestellt ist. Das Ganze wird durch Druckschrauben 74 eines Deckels 75 zusammengehalten, der am Gehäuse in an sich bekannter Weise dadurch befestigt ist, dass Innensegmente 76 seines Randes 77 Segmente 78 übergreifen, die von der Wand des Gehäuses abstehen.
Der Boden 62 des Gehäuses ist mit einem Ventil 79 für das Einleiten verdichteter Luft in den abgedichteten Raum versehen. Der Übertritt verdichteter Luft zwischen den Kammern 63 und 64 durch die Trennwand 67 hindurch in entgegengesetzten Richtungen wird mit Hilfe eines Verdichters und eines Ventils bewirkt, die durch einen Umkehrmotor 80, der in der Kammer 64 angeordnet ist, gesteuert werden.
Der Motor 80, der in beliebiger Weise, beispielsweise durch isolierte, in eine Wand der Kammer 64 eingesetzte Kontakte, mit den ausserhalb angeordneten Speiseleitungen, die vorangehend in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben wurden, verbunden werden kann, ist auf die Trennwand 67 in einer Mittellage aufgeschraubt. Die Drehzahl des Motors ist durch ein Zahnraduntersetzungsgetriebe stark herabgesetzt, das auf einer Platte 81 angeordnet ist und, ausgehend von einem auf die Motorwelle aufgekeilten Ritzel 82, ein frei drehbares Zwischenzahnrad 83,84 und zwei frei drehbare Endzahnräder 85 aufweist, welch letztere symmetrisch angeordnet sind und zueinander um 1800 versetzte Kurbelzapfen 86 für zwei Stangen 87 tragen, welche die Kolben von zwei kleinen Verdichterzylindern (Fig. 6) betätigen.
Jeder Verdichterzylinder besteht aus einem Drehteil, dessen Aussenfläche 88 an seinem einen Ende mit einem Bund 89 ausgebildet ist und dervomandern Ende aus auf einem Teil 90 mit einem Gewinde versehen ist. Dieser Drehteil, der durch die Trennwand 67 von deren der Kammer 64 zugekehrter Seite in eine glatte Bohrung eingesetzt ist, deren Eintrittsende eine dem Durchmesser des Bundes entsprechende Erweiterung aufweist, ist durch eine Mutter 91 gesichert, die auf den erwähnten Gewindetell aufgeschraubt ist und den Bund gegen einen Dichtungsring 92 am Grund der Erweiterung andrückt. Eine Bohrung 93, die zu dem den Bund tragenden Ende hin offen ist und an ihrem andern Ende einen Boden 94 aufweist, bildet den Zylinder. Der Boden 94 weist in seiner Achse eine mit einem Ventil versehene Lufteintrittsöffnung 95
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auf.
Dieses Ventil wird durch eine dünne Scheibe 96 gebildet, als deren Sitz eine ringförmige Zone des Bodens 94 dient, die sich um eine Aussparung 97 des Bodens herum erstreckt. Die Scheibe 96 ist auf das Ende einer Stange 98 aufgenietet, die sich frei durch die Öffnung 95 erstreckt und die an ihrem nach aussen überstehenden Ende von einer Feder 99 umgeben ist, welche durch eine auf ihr mit Gewinde versehenes Ende aufgeschraubte Mutter 100 gehalten wird.
Jeder Verdichterkolben wird durch einen zylindrischen Teil 101 gebildet, dessen Durchmesser dem Bohrungsdurchmesser des Zylinders entspricht und der in einer Nut einen Dichtungsring 102 trägt. Der zylindrische Teil 101 weist drei gleichachsige Bohrungen von abgestuften Durchmessern auf, von denen die kleinste 103 in den Zylinder mündet. In der folgenden Bohrung 104 ist ein Gummiventil 105 gleitend geführt, dessen konisches Ende als Sitz den Rand der durch die Bohrungen 103 und 104 gebildeten Schulter hat und dessen Seiten Luftdurchtrittskanäle 106 aufweisen. In den Grund der letzten Bohrung 107 ist eine Scheibe 108 eingepresst, durch die sich eine Stange 109 frei erstreckt, auf die das Ventil aufgeschoben ist und die als Schaft für dessen Führung dient.
In die Bohrung 107 erstreckt sich ferner die Stange 87, die den Kolben betätigt und an einem Querzapfen 110 angelenkt ist.
Der vorangehend beschriebene aus zwei Zylindern bestehende Verdichter ermöglicht den Übertritt verdichteter Luft aus der Kammer 63 von veränderlichem Volumen in die Reservekammer 64, wobei jeder Kolben 101 bei seinem Aufwärtshub Luft aus der Kammer 63 unter Anhebung des Ventils 96 ansaugt, wogegen er bei seinem Abwärtshub Luft in die Kammer 64 unter Anhebung des Ventils 105 verdrängt. Die Feder 99 des Ventils 96 ist eine schwache Feder, die nur die Aufgabe hat, dieses auf seinen Sitz zurückzuführen.
Um in der umgekehrten Richtung den Übertritt einer bestimmten Menge verdichteter Luft aus der Reservekammer 64 in die Kammer 63 von veränderlichem Volumen zum Ausgleich einer Zunahme der Belastung der Federung sicherzustellen, ist, wie bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen, ein Luftrückströmventil vorgesehen, dessen Öffnungsbewegung jedoch durch das Drehmoment des Motors 80 ohne Drehung sichergestellt wird, wie nachstehend näher beschrieben ist.
Dieses Luftrückströmventil bedeckt die Mündung einer Verbindungsbohrung 111 in der Kammer 64 mit der Kammer 63. Diese Verbindungsbohrung erstreckt sich durch die Trennwand 67 in der Mitte zwischen den beiden Verdichterzylindern. Das Rückströmventil weist einen zylindrischen Teil 112 von grö- sserem Durchmesser als die Bohrung 111 auf und besitzt eine sich durch die Trennwand 67 in der Bohrung 111 erstreckende Stange, welch letztere in ein mit einem Gewinde versehenes Sackloch des zylindrischen Teils mit ihrem oberen mit einem Gewinde versehenen Ende 113 von kleinerem Durchmesser eingeschraubt ist. Von dem mit einem Gewinde versehenen Ende ab hat die Stange den Durchmesser der Bohrung 111 auf einem Teil 114, dessen Länge die Dicke der Trennwand 67 um einen gewissen Betrag I überschreitet.
Auf einem Teil 115, der mit einem Kopf 116 endet, hat die Stange einen grösseren Durchmesser und ist von einer Rückstellfeder 117 umgeben, die sich zwischen dem Kopf 116 und der Unterseite der Trennwand abstützt. Zwei einander diametral gegenüberliegende Abflachungen 118 erstrecken sich über die volle Länge des Teils 114 und teilweise über den Teil 115 und bilden längs der Stange in der Bohrung 111 Luftdurchtrittskanäle. Eine am oberen Ende des Teils 114 ausgebildete Schulter drückt gegen die Unterseite des Ventils 112 einen Gummiring 119, der die Abdichtung des Ventils gewährleistet, das durch die Wirkung seiner Feder 117 geschlossen gehalten wird und gegen die Oberseite der Trennwand 67 um die Mündung der Bohrung 111 aufliegt.
Am oberen Teil des Luftrückströmventils 112 (Fig. 5 und 6) ist eine breite und tiefe Nut 120 vorgesehen, die von einer Platte 121 begrenzt wird, welche mit dem Ventil durch den Schaft 122 verbunden ist.
Eine Achse 123 mit einem mit Gewinde versehenen Ende, die in die Wand 81 etwa in der Höhe der Plat-
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gegengesetzten Armen, nämlich für einen kurzen abgewinkelten Arm, der mit einem Finger 124 endet, welcher in die Nut 120 unter der Platte 121 eingreift, und einem langen geraden Arm 125, der sich in den Raum zwischen derjenigen Stange 87 und deren Kurbelplatte 85 erstreckt, die sich auf der gleichen Seite des Ventils 112 wie der Drehzapfen 123 des Hebels befinden, u. zw. in den Wirkungsbereich eines auf der Stange 87 vorgesehenen Stiftes 126.
Der Drehzapfen 123 ist von einer Schraubsnfeder 127 umgeben, deren eines Ende 128 in die Wand 81 eingesetzt ist und die sich mit ihrem andern Ende 129 gegen den Arm 125 des Hebels abstützt, um den Finger 124 unter der Platte 121 in Anlage zu halten, ohne dass die dabei ausgeübte Kraft jedoch so gross ist, dass die Kraft der Feder 117 überwunden wird, durch die das Lufuück- strömventil in seiner Schliessstellung gehalten wird.
Wenn infolge einer Verringerung der Belastung der Federung die Ausdehnungskraft derselben eine An-
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entspricht die Stromversorgung des Motors 80 dem durch den Pfeil f in Fig. 6 angegebenen Drehsinn. Die Stangen 87 werden in Bewegung gesetzt und der Stift 126 trifft bei jeder Umdrehung auf den Arm 125 auf.
Hiedurch wird dieser verschwenkt, was zur Folge hat, dass sich der Finger 124 von der Platte 121 des Luftrückströmventils entfernt, so dass dieser sich infolge der Breite der Nut 122 frei nach unten bewegen kann.
Der Motor kann sich daher in der Richtung des Pfeils f drehen, wobei er bei jeder Umdrehung eine Schwenkbewegung des Steuerhebels des Ventils 112 bewirkt, ohne dieses zu betätigen. Die Kolben des Verdichters führen eine wechselweise zueinander um 180 versetzte Bewegung aus und gewährleisten den Übertritt verdichteter Luft aus dem Raum 63 in den Raum 64. Die Verringerung der Menge der verdichteten Luft in der Kammer von veränderlichem Volumen der Federung verringert die Stützkraft derselben, so dass das Fahrgestell des Fahrzeuges wieder in die Stellung bei normaler Federweichheit zurücksinkt und der Motor zum Stillstand kommt.
Wenn dagegen die Belastung der Federung zunimmt, verursacht das Absinken des Fahrgestells des Kraftfahrzeuges unter die Stellung bei normaler Federweichheit eine Stromversorgung des Motors 80, so dass sich dieser in der dem Pfeil f entgegengesetzten Richtung dreht. Bei der ersten Umdrehung der Zahnräder 85, wenn die den Stift 126 tragende Stange 87 sich abwärts bewegt, greift der letztere am Arm 125 des Hebels an und verschwenkt diesen im Uhrzeigersinn. Dies hat zur Folge, dass der Finger 124 die Platte 121 anhebt, so dass das Luftrückströmventil 112 angehoben wird, bis der Teil 115 von grossem Durchmesser ihres Schaftes an der Trennwand 67 zur Anlage kommt, wodurch die Schwenkbewegung des Hebels gehemmt wird, so dass die Drehung des Motors blockiert wird.
Solange dieser jedoch gespeist wird, hält sein auf den Hebel ausgeübtes Drehmoment das Ventil 112 offen, so dass die überverdichtete Luft in der Kammer 64 abströmt, u. zw. wegen des sehr kleinen Durchtrittsquerschnittes, der durch die Abflachungen 118 des Ventilschaftes in der Bohrung 111 begrenzt wird, in geringen Mengen. Durch den Zustrom verdichteter Luft in die Kammer 63 nimmt der Druck in derselben zu, so dass die Ausdehnungskraft der Federung zunimmt. Dies hat zur Folge, dass das Fahrgestell des Kraftfahrzeuges angehoben wird, bis es seine Stellung bei normaler Federweichheit erreicht, was zur Folge hat, dass der Motor abgeschaltet wird, so dass sich das Luftrückströmventil wieder schliessen kann.
Bei den drei beschriebenen Ausführungsformen geschieht die Veränderung des Druckes im Teleskopfederungselement zur Korrektur der Veränderungen der Federweichheit infolge einer Veränderung der Belastung von einem der Höchstbelastung des Fahrzeuges entsprechenden Fülldruck aus. Das Füllen erfolgt mit Hilfe einer ortsfesten Anlage, wobei der Druck wesentlich höher liegen kann als der, welcher bei den bekannten Vorrichtungen durch Luftverdichtung, ausgehend vom Aussenluftdruck, mit Hilfe einer Pumpen- oder Verdichtungsanlage erzielt werden kann, die einen Teil der Ausrüstung des Kraftfahrzeuges bildet.
Ausserdem wird bei den Druckveränderungen, die sich aus einem Übertritt verdichteter Luft zwischen den beiden einen abgedichteten Raum bildenden Kammern ergeben, jede Gefahr von Luftverlusten, die durch Leitungsanschlüsse verursacht werden, vermieden und braucht kein Luftfilter oder Lufttrockner vorgesehen werden, da die zur Füllung verwendete Luft in der ortsfesten Anlage gereinigt wird.
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gen des Federungsorgans derart sind, dass der zum Ausgleich der statischen Belastung erforderliche Druck zwischen 10 und 20 kg/cm2 für die Höchstbelastungen des Fahrzeuges liegt und dass die Reservekammer das gleiche Volumen wie die Kammer von veränderlichem Volumen hat, wenn sich die Federung in ihrer Neutralstellung befindet, geschieht das Auffüllen auf den stärksten Druck, nämlich auf 20 kg/cm2. Bei der Mindestbelastung muss der Verdichter verdichtete Luft aus der Kammer von veränderlichem Volumen in die Reserve kammer verdrängen, bis der Druck in der ersten auf 10 kg/cmZ abgefallen ist und der Druck in der Reservekammer daher 30 kg/cm2 beträgt, so dass das Verdichtungsverhältnis nicht höher als 3 : 1 ist.
Ein solches Verdichtungsverhältnis kann leicht mit Hilfe eines Kolbenverdichters der beschriebenen Art erreicht werden, es kann jedoch auch ein umlaufender Verdichter verwendet werden.
Aus dem Vorangehenden ergibt sich, dass der Einbau nicht unbedingt so erfolgen muss, wie vorangehend beschrieben und dass der Druck in der Kammer von veränderlichem Volumen im Ruhezustand der Federung niedriger als der oder gleich dem in der Reservekammer ist. Es kann auch eine umgekehrte Anordnung vorgesehen werden, wobei der Verdichter mit Bezug auf die Trennwand zu eine der dargestellten symmetrische Lage hat (was auch für das Luftrückströmventil gilt). In diesem Falle muss der Fülldruck der Mindestbelastung entsprechen. Diese Anordnung scheint jedoch weniger vorteilhaft als die beschriebene zu sein.
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Suspension for motor vehicles by means of an air suspension element
The invention relates to a suspension for motor vehicles by means of an air suspension element which has a device for correcting the softness of the spring. It is known in such devices to connect the variable volume chamber containing the resilient air cushion with a stationary reserve chamber via two air flow paths through which flow in opposite directions flows, one of which contains a compressor and the other a non-return valve, which paths are each controlled by an organ which is responsive to changes in the height of the vehicle body relative to the roadway.
In the case of air suspensions, the load-bearing force depends on the pressure of the compressed air forming the suspension element, so that the air suspension element always has the same height when at rest, regardless of the load, which gives the suspension its normal softness, the pressure of the compressed air can reduce the load or increasing the amount of air contained in the deformable housing of the suspension element.
So far, this has been done with so-called suspensions with variable air mass, by letting part of the compressed air escape or by reintroducing compressed air into the deformable housing. To reintroduce air, it must first be brought to a pressure that is higher than that prevailing in the housing when it is introduced. The motor vehicle must therefore be equipped with a compressor that can meet this condition by extracting air from the atmosphere.
However, the weight and space restrictions that exist in a motor vehicle only allow pressures of 7 to 8 kg / cm2 to be achieved in practice, so that the operating pressures are significantly below 10 kg / cm2. The reintroduction of compressed air taken from the atmosphere creates filtration and drying problems which are particularly difficult in a mobile device that is exposed to the widely changing environmental conditions. An intricate system of conduits, manifolds and valves is required, which complicates the seal, with the inevitable air leaks either overloading the compressor or, if the latter fails, contributing to suspension degradation.
The invention aims to provide a suspension in which these disadvantages are avoided.
This suspension according to the invention is essentially characterized in that the two chambers are adjacent to one another and separated by a partition through which two parallel lines pass, one of which has the cylinder of a compression piston and valves and the other a spring-loaded valve that the common electric motor, designed for both directions of rotation, is indirectly connected to the compression piston or pistons via a slider crank mechanism and to the valve with the interposition of a lifting gear.
It follows from this that with a suspension according to the invention in the air suspension element only that amount of air is used that was originally introduced into its sealed space during filling. This air is cleaned and compressed beforehand so that all possibilities are given that are available in a stationary system. In this way the equipment of the motor vehicle
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This simplifies the process, reduces the risk of air loss and the normal compression ratio of a compressor no longer restricts the absolute value of the pressure that can be achieved in the suspension element, since the compressor forming part of the device over-compresses air that has already been compressed.
The invention is described below in connection with the accompanying drawings, which exemplify
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Direction of the vehicle of a wheel suspension for a motor vehicle with an oil-penumatic telescopic suspension element, which has the device forming the subject of the invention for correcting the softness of the spring, an electrical circuit diagram for controlling this correction being shown, FIG. 2 a partial section of a housing, one part of the telescopic suspension element according to
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Chen housing of a second embodiment; 4 shows a view similar to FIG. 2 of the same housing of a third embodiment; FIG. 5, on an enlarged scale, the left-hand part of FIG. 4, seen in section along the line V-V of FIG. 6;
6 shows a partial view, on an enlarged scale and in a direction opposite to FIGS. 4 and 5, the flow device for the compressed air in a section through the axes of the compressor cylinder and the air return valve.
In Fig. 1, 1 denotes a part of the chassis of a motor vehicle on which two parallel
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are. Between a trained at the upper end of the chassis part 1 arm 6 and the lower Len ker 2 is a known oil pneuma in a known manner. table Tsleskopfederungsorgas arranged, which ensures the elastic and shock-absorbing suspension of the chassis on the supporting wheel 5. The
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At the opposite end, a fastening string 9 is arranged on the upper end wall of the cylinder 8. which is connected to the arm 6 by an elastic support.
The cylinder contains oil, which serves as a shock-absorbing means during the movements of the piston, while a pressurized gas, for example compressed air, is located above the oil, which acts as an elastic spring element. The hollow fastening rod 9 forms a pipe which is in free connection with a housing 10, which is located above the arm 6 and which has the volume of the compressing
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which is arranged between the arm 6 of the chassis and the handlebar 2. The upper part of the cylinder above the shock absorber oil forms a sealed space with the housing 10, in which compressed air is introduced through a filling valve 11 provided on the housing.
According to the invention, as shown in FIGS. 2 and 3, this closed space, which contains the compressed air serving as a spring element, is divided into two parts of slightly different volume by a partition 12 arranged transversely in the housing. The housing consists of two halves 13 and 14 which are screwed onto the partition with the interposition of seals 15 (FIGS. 2 and 3). In the partition wall 12, which has a considerable thickness, there are two separate air flow paths on the one hand between the chamber 16 of variable volume, which through the un-
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a part? of the housing and '101' arranged more tightly, whereas in the other there is an air return valve.
The condenser? consists of the following parts In a bore which has a larger diameter 18 facing the chamber 16 and a smaller diameter 19 facing the chamber 17, a part designed with a shoulder is arranged, which forms a differential piston, the head 20 of which and the rod 21 of which is these holes can slide freely with a clearance of a few tenths of a millimeter. On the opposite surfaces of the partition wall 12, rubber seal rings 22 and 23, which in their free state have an inner diameter which is smaller than that of the head 20 and the rod 21 of the piston, are held by metal caps 24 and 25, the edge of which is inserted into the partition wall is.
The introduction of the piston into the bores through the two rubber rings from the side of the partition facing the chamber 16 results in a deformation of the inner part of the two rubber rings in the same sense, so that they form sealing lips in a known manner, which provide a sealing
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of the rubber ring 22 is provided a recess.
As can be seen, this arrangement prevents the pressure prevailing in the chamber 16 of the telescopic suspension element in the idle state from exceeding the pressure existing in the chamber 17, since any excess pressure in the first chamber causes an air flow from this into the second
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Chamber has the consequence, which can happen that the air first flows past the seal 22 and then from the space formed by the diametrical clearance between the parts of different diameters of the piston and the corresponding bores, past the seal 23 .
An air flow in the opposite direction is not possible, since any excess pressure that acts on the concave surface of the lip of one seal has the consequence that this lip is pressed more strongly against the piston, whereby the seal is ensured. Therefore, when the piston 20, 21 is not moved, the pressure in the chamber 16 is planted in the free space delimited by the seals 22 and 23, and above all in that of the head 20 of the piston and the base of the Bore 18 of larger diameter limited space 26 away. When the piston moves, its downward movement results in compressed air originating in the chamber 16 entering the space 26, whereas this air is displaced into the chamber 17 when the piston moves upward.
This device constitutes a compressor of high efficiency, since the harmful space can be very small and only corresponds to the area of a few tenths of a millimeter that exists around the parts of the piston in the bores between the seals 22 and 23.
The air return valve makes it possible to cancel or reduce the difference in pressures between the two chambers which results from the activation of the compressor. This valve is arranged in a bore 27 formed with a shoulder in the partition wall 12 and has the frustoconical base 28 of the part of this bore with the larger diameter as a seat. The head 29 of the valve is under the action of a spring 30 which surrounds its shaft 31 and is supported on the bottom of the bore 32 of a guide 33 for this shaft, which is screwed into a threaded hole in the partition, with openings 34 a free connection between the Make bore 32 and the chamber 17.
The stiffness of the spring 30 is sufficiently dimensioned that it resists the opening of the air return valve under the effect of a pressure difference between the two chambers.
As can be seen, when the shock-absorbing element is at rest, the pressure in chamber 16 cannot exceed that in chamber 17, since any excess pressure in the first chamber causes an outflow of compressed air to the second chamber past the seals of the compressor until the pressure is equalized has the consequence. However, when the motor vehicle is in motion, the compression strokes of the suspension element cause a sudden increase in the pressure in the chamber 16, so that the pressure in this can briefly exceed the pressure in the chamber 17, so that actually a flow of compressed air into the latter would have to take place without moving the compressor.
However, since the passage cross-section is very small and the oscillation movement of the suspension is rapid, the return stroke, which immediately follows the compression stroke of the suspension element, immediately removes this excess pressure, so that the flow of compressed air due to the oscillation of the suspension is always very low can be low. The air return valve is arranged in the manner shown so that it opens to the chamber 17, the stiffness of the spring 30 must be such that it corresponds to the maximum value of the excess pressure in the chamber 16, which can result from the oscillation of the suspension, Resists.
The filling pressure of the compressed air space formed by the two chambers 16 and 17 is selected so that the piston of the suspension element assumes its middle or neutral position when the motor vehicle is under the greatest possible load. When the load decreases, the correction of the spring softness is effected by displacing compressed air from the chamber 16 into the chamber 17 by actuation of the compressor, whereas an inverse correction can be achieved in the case of a new increase in the load by lifting the air return valve 29.
The two elements, namely the compressor and the air return valve, can be connected by any. known manually controllable mechanism can be operated. Preferably, however, electrical drive elements are used, the automatic control of which can easily be designed so that any change in the load on the motor vehicle, which results from a shift from the neutral position of the suspension element, automatically corrects the spring softness through the loading
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In the embodiment shown in FIG. 2, the upper end of the rod 21 of the compressor piston is connected by a member 35 to a crank 36 of an electric motor 37, the stator of which is firmly connected to the housing, for example to the partition wall 12, and arranged in the chamber 17 is. This motor is a commutator motor, the negative terminal of which has a ground connection through a line 38 welded to the housing and the positive terminal of which is connected to the supply circuit described in more detail below through a line 39 which is sealingly led out of the housing from which it
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is also electrically isolated, is connected.
The line can be led out in a simple manner with the aid of an insulated contact 40 which is inserted into the wall of the housing and to which the outer and inner lines are welded. The valve is under the action of an electromagnet 41, the movable armature of which is the valve stem 31. The winding of the electromagnet is grounded with one of its terminals like the motor, while the other terminal is connected to a supply circuit via an insulated connecting line which is sealingly guided through the housing.
As can be seen from the circuit diagram of FIG. 1, the device is connected to a direct current source 42, which can be, for example, the vehicle battery. This direct current source forms part of two parallel circuits, from which the motor and the electromagnet are fed separately u. between normally open contacts 43 and 44 of two delay relays. The windings of these relays 45, 46 form part of two control circuits, which are connected to the circuits in parallel with the two supply circuits and have a common changeover switch through which they can be closed alternately. The base plate 47 of the switch is attached to the chassis part 1 between the two parallel links 2 and 3.
The movable member of the switch is a lever 48 which is articulated at 49 in the center of the base plate and the end of which is connected by a link 50 to one of the links, for example to the link 3. The lever 48 carries a movable contact 51 which, depending on the inclination of the lever in the vertical plane, can come into contact with one or the other of two elongated contact pieces 52,53, which are part of the separate control circuits of the motor (relay 45) or Form the air return valve (relay 46), or can assume a neutral intermediate position, which corresponds to the neutral position of the telescopic suspension element.
The device is initially considered under the assumption of an average load on the motor vehicle when it is stationary with the telescopic suspension element in its central or neutral position. The pressure of the compressed air in the suspension element (chamber 16) is therefore sufficient to compensate for the load in this position. When the load is reduced, the elastic force of the compressed air tends to increase the ground clearance of the chassis by expanding the telescopic suspension element, with the result that the contact 51 comes together with the contact 52, whereby the control circuit containing the relay 45 is closed becomes.
If this contact is maintained, the delay relay 45 responds, so that the contact 43 closes, whereby the motor is fed and the compressor is started. Through the passage of compressed air from the chamber 16 into the chamber 17, which is caused by the compressor, the pressure acting on the piston of the telescopic suspension element is reduced so that it moves back until the contact 51 returns to its neutral position and the suspension again has retained its original softness. Conversely, an increase in the load on the motor vehicle leads to a lowering of the chassis due to compression of the telescopic suspension element, so that the movable contact 51 comes together with the contact piece 53, whereby the control circuit containing the relay 46 is closed.
If this contact continues, the delay relay 46 responds and the contact 44 is closed, so that the electromagnet is fed. The opening of the air return valve allows a part of the air previously over-compressed in the chamber 17 to flow back to the chamber 16, which results in a pressure increase that acts on the piston of the telescopic suspension element, so that it expands until the contact 51 returns to its neutral position and the suspension has regained its original softness.
The use of delay relays prevents the vibrations of the suspension, which result in a rapid back and forth movement of the contact 51 between the contacts 52 and 53, from causing the control circuit to close alternately while the vehicle is moving. Therefore, only the central position of the telescopic suspension element remains effective, i.e. H. the position around which the latter swings and which depends on the load on the vehicle.
The embodiment shown in Fig. 3 differs from the one described above by the fact that the air return valve is actuated by the motor of the compressor via a gear unit acting in one direction, the direction of rotation of the motor being reversed depending on the compressor without the air return valve operated or the latter should be opened.
The transmission acting in one direction can, as shown, consist of a band brake, the drum 54 of which is firmly connected to the motor shaft which carries the crank 36 which actuates the compressor. The brake band 55 is connected at one end to a spring 56 and at its other end to a lever 57 which is pivotable about a fixed axis 58 and to the shaft of the air trick flow valve by a sliding linkage 59 (which for example consists of a movable pin exists in an elongated hole in the lever)
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connected is. The reversal of the motor can take place with the aid of any means known per se, so that the feed current is fed to the motor via one or the other of the two feed lines in which the relays 43 and 44 are located.
The motor can, for example, have two oppositely acting field windings, or the direction of current in the field winding or in the armature can be changed by a switch operated by a relay.
As can be seen, in the embodiment shown in Fig. 3, the control device is arranged outside the housing, the shafts 21 and 31 being guided through a wall of the latter, for which purpose lip seals 60,61 are provided, which, as in connection with the Seals of the compressor described are arranged. The control device shown in FIG. 3 can, however, also be arranged within the housing, as is the case with the embodiment according to FIG. As for its operation, when the motor rotates in the direction of arrow F it has no effect on the air return valve, the brake band 55 slides on the drum 54 and the compressor is operated alone.
The compressor is also operated in the opposite direction of rotation of the motor, but in this case the air return valve is lifted under the pulling action of the belt 55, which, due to its friction on the drum 54, tends to shift in the direction of rotation of the same opposite to the direction of the arrow F. . Since the passage cross-section released by the air return valve is relatively large, the actuation of the compressor is practically ineffective even for this direction of rotation of the motor. The actuation of the compressor could be avoided in that the crank 36 is connected to the motor shaft with the aid of a freewheel device which ensures that the crank is driven in rotation only in the direction of the arrow F.
In the embodiment shown in FIG. 4, the housing 10 consists of a cylinder which has two parts 63 and 64 of essentially the same length, but slightly different diameters, in such a way that two steps 65 and 66 are provided which are used to support a partition 67 serve.
This partition consists of a disc, the peripheral surface of which is machined so that it has a groove 68 between two cheeks 69 and 70, the first of which has a diameter corresponding to that of the cylinder between the two steps, so that it is on the lowest Step 65 can rest, whereas the second cheek has the same diameter as the cylinder part 64, so that it serves as a support for a sealing ring 71 in the groove 68 of the same diameter and presses it against the upper step 66. The partition wall 67 therefore separates the two parts 63 and 64 of the cylinder in a sealing manner and delimits a chamber of variable volume which forms the space 63 and the upper space of the suspension cylinder.
A chamber of fixed volume is formed by the upper part 64 ′ of the housing, which is closed off at its upper end by a second sealing partition 72. The latter is connected to the partition wall 67 by columns 73, its sealing being ensured in a similar manner. The whole is held together by pressure screws 74 of a cover 75, which is fastened to the housing in a manner known per se in that inner segments 76 of its edge 77 overlap segments 78 which protrude from the wall of the housing.
The bottom 62 of the housing is provided with a valve 79 for introducing compressed air into the sealed space. The passage of compressed air between the chambers 63 and 64 through the partition 67 in opposite directions is effected by means of a compressor and a valve which are controlled by a reversible motor 80 which is arranged in the chamber 64.
The motor 80, which can be connected in any way, for example by insulated contacts inserted into a wall of the chamber 64, with the externally arranged feed lines, which have been described above in connection with FIG. 3, is connected to the partition 67 in a Middle position screwed on. The speed of the motor is greatly reduced by a gear reduction gear, which is arranged on a plate 81 and, starting from a pinion 82 wedged onto the motor shaft, has a freely rotatable intermediate gear 83, 84 and two freely rotatable end gears 85, the latter being arranged symmetrically and crank pins 86 offset from one another by 1800 for two rods 87 which actuate the pistons of two small compressor cylinders (FIG. 6).
Each compressor cylinder consists of a rotating part, the outer surface 88 of which is formed at one end with a collar 89 and which is provided with a thread on a part 90 from the other end. This rotating part, which is inserted through the partition 67 from the side facing the chamber 64 into a smooth bore, the inlet end of which has an enlargement corresponding to the diameter of the collar, is secured by a nut 91 which is screwed onto the aforementioned threaded plate and the collar presses against a sealing ring 92 at the base of the extension. A bore 93, which is open to the end carrying the collar and has a bottom 94 at its other end, forms the cylinder. The base 94 has an air inlet opening 95 provided with a valve in its axis
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on.
This valve is formed by a thin disc 96, the seat of which is an annular zone of the base 94 which extends around a recess 97 in the base. The washer 96 is riveted onto the end of a rod 98 which extends freely through the opening 95 and which is surrounded at its outwardly projecting end by a spring 99 which is held by a nut 100 screwed onto its threaded end.
Each compressor piston is formed by a cylindrical part 101, the diameter of which corresponds to the bore diameter of the cylinder and which carries a sealing ring 102 in a groove. The cylindrical part 101 has three coaxial bores of graduated diameters, of which the smallest 103 opens into the cylinder. A rubber valve 105 is slidably guided in the following bore 104, the conical end of which has the edge of the shoulder formed by the bores 103 and 104 as a seat and the sides of which have air passage channels 106. A disk 108 is pressed into the base of the last bore 107, through which a rod 109 extends freely, onto which the valve is pushed and which serves as a shaft for guiding it.
The rod 87, which actuates the piston and is articulated on a transverse pin 110, also extends into the bore 107.
The two-cylinder compressor described above enables the passage of compressed air from the chamber 63 of variable volume into the reserve chamber 64, each piston 101 sucking air from the chamber 63 on its upward stroke, lifting the valve 96, while on its downward stroke it sucks air displaced into the chamber 64 with the lifting of the valve 105. The spring 99 of the valve 96 is a weak spring which only has the task of returning it to its seat.
In order to ensure in the opposite direction the passage of a certain amount of compressed air from the reserve chamber 64 into the chamber 63 of variable volume to compensate for an increase in the load on the suspension, an air return valve is provided, as in the embodiments described above, but its opening movement is prevented the torque of the motor 80 is ensured without rotation, as will be further described below.
This air return valve covers the opening of a connecting bore 111 in the chamber 64 with the chamber 63. This connecting bore extends through the partition 67 in the middle between the two compressor cylinders. The non-return valve has a cylindrical part 112 of larger diameter than the bore 111 and has a rod extending through the partition 67 in the bore 111, the latter being threaded into a threaded blind hole of the cylindrical part with its upper part provided end 113 of smaller diameter is screwed. From the threaded end, the rod has the diameter of the bore 111 on a portion 114 the length of which exceeds the thickness of the partition 67 by a certain amount l.
On a part 115 which ends with a head 116, the rod has a larger diameter and is surrounded by a return spring 117, which is supported between the head 116 and the underside of the partition. Two diametrically opposed flats 118 extend over the full length of the part 114 and partially over the part 115 and form air passage channels along the rod in the bore 111. A shoulder formed at the upper end of the part 114 presses against the underside of the valve 112 a rubber ring 119, which ensures the sealing of the valve, which is kept closed by the action of its spring 117, and against the upper side of the partition 67 around the mouth of the bore 111 rests.
On the upper part of the air return valve 112 (FIGS. 5 and 6) there is a wide and deep groove 120 which is delimited by a plate 121 which is connected to the valve by the shaft 122.
An axle 123 with a threaded end which is inserted into the wall 81 at about the level of the plate
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opposing arms, namely for a short angled arm that ends with a finger 124 which engages in the groove 120 under the plate 121, and a long straight arm 125 which extends into the space between that rod 87 and its crank plate 85, which are on the same side of the valve 112 as the pivot 123 of the lever, u. between the effective range of a pin 126 provided on the rod 87.
The pivot 123 is surrounded by a helical spring 127, one end 128 of which is inserted into the wall 81 and which is supported at its other end 129 against the arm 125 of the lever in order to keep the finger 124 in contact under the plate 121 without However, the force exerted in this case is so great that the force of the spring 117, by which the air return valve is held in its closed position, is overcome.
If, as a result of a reduction in the load on the suspension, the expansion force of the same
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the power supply of the motor 80 corresponds to the direction of rotation indicated by the arrow f in FIG. The rods 87 are set in motion and the pin 126 hits the arm 125 with each revolution.
As a result, the latter is pivoted, with the result that the finger 124 moves away from the plate 121 of the air return valve so that it can move freely downward due to the width of the groove 122.
The motor can therefore rotate in the direction of arrow f, causing, with each rotation, a pivoting movement of the control lever of the valve 112 without actuating it. The pistons of the compressor perform a movement alternately offset by 180 to each other and ensure the passage of compressed air from the space 63 into the space 64. The reduction in the amount of compressed air in the chamber of variable volume of the suspension reduces the supporting force of the same, so that the chassis of the vehicle sinks back into the position with normal spring flexibility and the engine comes to a standstill.
On the other hand, when the load on the suspension increases, the lowering of the chassis of the motor vehicle below the normal spring softness position causes the motor 80 to be energized so that it rotates in the direction opposite to arrow f. During the first rotation of the gears 85, when the rod 87 carrying the pin 126 moves downwards, the latter engages the arm 125 of the lever and pivots it clockwise. As a result, the finger 124 lifts the plate 121 so that the air return valve 112 is lifted until the large diameter portion 115 of its shaft comes to rest against the partition 67, whereby the pivoting movement of the lever is inhibited so that the Rotation of the motor is blocked.
As long as this is fed, however, its torque exerted on the lever keeps the valve 112 open, so that the over-compressed air in the chamber 64 flows out, u. because of the very small passage cross section, which is limited by the flattened areas 118 of the valve stem in the bore 111, in small quantities. Due to the influx of compressed air into the chamber 63, the pressure in the same increases, so that the expansion force of the suspension increases. This has the consequence that the chassis of the motor vehicle is raised until it reaches its position with normal spring flexibility, which has the consequence that the engine is switched off so that the air return valve can close again.
In the three described embodiments, the change in pressure in the telescopic suspension element takes place in order to correct the changes in the softness of the spring due to a change in the load from a filling pressure corresponding to the maximum load on the vehicle. Filling takes place with the help of a stationary system, whereby the pressure can be significantly higher than that which can be achieved in the known devices by air compression, starting from the outside air pressure, with the aid of a pump or compression system that forms part of the equipment of the motor vehicle .
In addition, with the pressure changes that result from the passage of compressed air between the two chambers that form a sealed space, any risk of air loss caused by pipe connections is avoided and no air filter or air dryer is required, as the air used for filling is cleaned in the stationary system.
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The conditions of the suspension element are such that the pressure required to compensate for the static load is between 10 and 20 kg / cm2 for the maximum loads on the vehicle and that the reserve chamber has the same volume as the chamber of variable volume when the suspension is in its neutral position is located, the filling takes place at the highest pressure, namely to 20 kg / cm2. At the minimum load, the compressor must displace compressed air from the chamber of variable volume into the reserve chamber until the pressure in the first has dropped to 10 kg / cmZ and the pressure in the reserve chamber is therefore 30 kg / cm2, so that the compression ratio is not higher than 3: 1.
Such a compression ratio can easily be achieved with the aid of a reciprocating compressor of the type described, but a rotary compressor can also be used.
From the foregoing it follows that the installation does not necessarily have to be carried out as described above and that the pressure in the chamber of variable volume when the suspension is at rest is lower than or equal to that in the reserve chamber. A reverse arrangement can also be provided, with the compressor having one of the positions shown symmetrically with respect to the partition wall (which also applies to the air return valve). In this case, the filling pressure must correspond to the minimum load. However, this arrangement appears to be less advantageous than that described.