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Kombinierte Federung für Fahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf eine kombinierte Federung für Fahrzeuge und Sitze, die aus einer hy- draulischen oder pneumatischen Feder und einer Gummischeibenfeder besteht, die den Innenraum eines
Hohlkörpers mit ihrem äusseren Ende dicht abschliesst und bei zunehmender Belastung ein gasförmiges oder flüssiges Druckmittel aus diesem Innenraum in einen Ausgleichsraum drückt.
Die bisher bekannten kombinierten Gummi-und Luftfederungen konnten sich infolge verschiedener
Mängel nicht durchsetzen. Wenn z. B. eine verhältnismässig schwache Membran als Gummifederung vor- gesehen wird, die nicht für die Aufnahme der Ruhelast ohne Unterstützung durch den Luftdruck geeignet ist, so muss für besondere Stossbelastungen ein Anschlag vorgesehen werden, der seinerseits wieder leicht zu einer Zerstörung der MembranAnlass geben kann.
Wenn, wie bei einer andern bekannten Anordnung, der Gummimembrankörper am Rand nicht ein- gespannt, sondern kolbenartig beweglich geführt ist, so tritt durch die ständige Reibung ein Verschleiss des
Randes der Gummischeibe durch örtliche Überhitzung ein.
Durch die Erfindung wurde eine kombinierte Federung der eingangs genannten Art geschaffen, wel- che die Nachteile der bisher bekannten Bauarten nicht mehr aufweist. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die den Hohlraum abschliessende Gummischeibenfeder etwa doppelkegelförmige Gestalt be- sitzt und für die Aufnahme der Ruhelast dimensioniert ist, wobei der Hohlkörper im wesentlichen kegel- oder kalottenförmig gestaltet ist und das im Hohlkörper befindliche, gasförmige oder flüssige Druckmit- tel unter einem Überdruck steht, der die Gummischeibenfeder bei Ruhelast ungefähr in der Lage hält, die dem entlasteten Zustand entspricht, und wobei der Hohlkörper über eine Drosselstelle mit dem Ausgleichs- raum in Verbindung steht.
Bei einer solchen Bauart hält bei normaler Belastung (Ruhelast), wie sie sich aus dem jeweiligen Ge- wicht des Wagens, z. B. aus der Mitfahrerzahl usw., ergibt, der durch das gasförmige oder flüssige Me- dium erzeugte, der Belastung entgegenwirkende Druck die dickwandige Membran im wesentlichen in der- selben Lage, als ob sie entspannt wäre. Durch das Zusammenwirken der Gummi- und der Luftfederung ist der Arbeitshub, den die Membranfeder durch Auffangen härterer Stösse erleidet, ausreichend genug ge- worden, um auch für aussergewöhnliches Durchschlagen noch genügend Wegreserve zu besitzen. Dabei wird eine Gummiüberdehnung vermieden, so dass auch eine den Alterungsprozess beschleunigende Ermü- dung des Gummis damit ausgeschaltet ist. Der diese Ruhelast eigentlich tragende federndestoff ist danach ein Gas oder eine Flüssigkeit.
Diese Medien kennen keinerlei Ermüdung. Dagegen trägt im Notfall bei entwichener Luft die Gummimembran die normale Radlast, ohne Aufschlag bei normaler Fahrt.
Bei Fahrzeugfederungen wird die Anordnung zweckmässig so getroffen, dass der Luftausgleichsraum in an sich bekannter Weise aus den rohrförmigen Teilen des Fahrzeugrahmens oder des Sitzgestelles ge- bildet ist.
Die Dämpfung der Federung kann leicht den verschiedenen Wünschen und Gegebenheiten angepasst werden. Für schwache Dämpfung wird die Drosselstelle durch einen federbelasteten verschiebbaren Kol- ben gesteuert, der in an sich bekannter Weise den Durchgangsquerschnitt bei Druckanstieg vergrössert. Für schwache Dämpfung dagegen wird die Drosselstelle durch einen federbelasteten Kolben gesteuert, der bei
Druckanstieg den Durchgangsquerschnitt vermindert.
Man kann die Lufträume über den einzelnen Gummimembranfedern miteinander gruppenweise oder gemeinsam in Verbindung setzen, um Nick- oder Seitenschwingungen entgegenzuwirken. Insbesondere lassen sich durch Anordnung verhältnismässig grosser Luftnebenräume beliebig weicheFederungen erzielen und mittels der guten Dämpfung bei mässigen Radmasse auch anwenden. Die Luftnebenräume sind ohne Aufwand in Stahlrohrfahrgestellen unterzubringen. Eine sehr weiche Federung macht es erforderlich, dass
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die Membranen in der Höhe des Fahrzeugschwerpunktes liegen bzw. in den Ebenen der auf die Achsen be- zogenen Teilschwerpunkte. Eine solche Anordnung über den Schwerpunkten wäre für die Erzielung einer
Gegenschräglage in den Kurven zu empfehlen.
Bei getrennten Druckluftbehältern für die verschieden be- lasteten Achsen kann man jene der Last entsprechend aufpumpen. Es ist dann z. B. eine gleichbleibende mittlere Bodenfreiheit zu erzielen, so dass das Abblendlicht immer richtig eingestellt bleibt. Man kann auch die Gummischeibenluftfedern den vorn und hinten verschiedenen Radlasten anpassen, so dass man mit einem gemeinsamen Luftfederdruck fahren kann. Dann kann das Rohrfahrgestell zugleich als Luftkes- sel und Verbindungsleitung dienen.
Der Luftdruck über der Gummischeibenfeder kann in der Grössenordnung des Luftdruckes wie im Fahrzugreifen vorgesehen sein. An Stelle der Luft kann aber auch Flüssigkeit über der Gummischeibenfeder liegen, um die Dämpfung unabhängig von der Kompression der Luft im Raume oberhalb der Gummischei- benfeder zu machen. Im allgemeinen genügt es aber, wenn das Gasdiuckmittel im Hohlkegelraum beim vollen Durchfedern verdrängt wird.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 - : einenSchnitt durch eineGummischeibenfeder mit darüber angeordnetem kegelförmigem Hohl- körper für ein beim Durchfedern unter ansteigenden Druck kommendes Mittel zur Dämpfung, Fig. 2 diese Anordnung mit einer weiteren Druckkammer, Fig. 3 und 4 die Belastungsverhältnisse der Gummi- scheibenfeder ohne und mit Luftentlastung, Fig. 5 und 6 stossgeschwindigkeitsabhängige, selbsttätige
Drosselventile, Fig. 7 ein Kraftwagengestell mit den Gummischeibenfederanordnungen in Seitenansicht,
Fig. 8 eine Draufsicht, Fig. 9 eine Gummischeibenfederanordnung in Verbindung beispielsweise mit einem Fahrzeugsitz.
Eine etwa doppelkegelförmige Gummischeibenfeder 1 ist mit dem inneren Kernteil 2 und dem äusse- ren Einspannring 3 durch Vulkanisation fest und gasdicht verbunden. Ein überstehender Gummirand 4 an der Gummischeibenfeder 1 schliesst das Druckmittel in dem kegelförmigen Hohlkörper 6 durch einen
Flanschring 7 mit Gewinde 8 luftdicht ab. Der Innenraum 5 des Hohlkörpers 6 wird von der Gummischei- benfeder 1 bei der grössten Stossbelastung fast ausgefüllt. Die in dem kegelförmigen Innenraum 5 einge- schlossene Luft kann bei Stössen aufdi'e Gummischeibenfeder l durch einen Drosselkanal 9 ausblasen. Der.
Drosselkanal 9 kann mittels selbsttätiger Ventile so eingerichtet sein, dass entweder die Einströmung oder die Ausströmung erschwert ist. Der Hohlkörper 6 ist mit dem Fahrgestellarm 10 od. dgl. verbunden, wäh- rend der Kernteil 2 mit der zusätzlich durch Schwinghebel 11 geführten Achse 12 verbunden ist.
Nach Fig. 2 ist über einem Hohlkörper 13 mit dem Innenraum 25 ein weiterer Nebenraum 14 in dem
Gehäuse 26 angeordnet, so dass die Hohlräume 5 und 14 oberhalb der Gummischeibenfeder 28 mit Luft (gegebenenfalls teilweise mit einer Hilfsflüssigkeit) von beliebigem Druck gefüllt werden können. Das
Ventil 15 wird bei starken Stössen selbsttätig mehr geöffnet. Es ist durch eine Hutmutter 16 zugänglich und druckdicht abgeschlossen. Das Ventil 17 ermöglicht ein Aufpumpen der Räume 14,'25 und 48, letz- teren über die Öffnung 35, ähnlich wie bei Luftreifen. Die Gummischeibenfeder 28 ist an einen Flansch- ring 30 anvulkanisiert und mit mehreren Schrauben 29 und dem Gummirand 31 gasdicht an dem Gehäu- se 26 befestigt.
Eine für den Raddruck eines normalen Personenwagens erforderliche Gummischeibenfeder von et- wa 170 mm Durchmesser überträgt schon bei einem üblichen Reifendruck von zirka 1, 4 atü die volle Ru- helast über die eingeschlossene Luft. Beim Durchdrücken der Gummischeibenfeder erfährt die einge- schlossene Luft eine Drucksteigerung, welche bei schnellen Stössen höher ist als bei langsamen, je nach der Stärke der Drosselung. Die gleich verteilte LuftgegenlÅast wird durch das Profil der Gummischeibenfe- der 1, 28 berücksichtigt. Die Lastverteilung einer für sich federnden Gummischeibenfeder l, 28 zeigt
Fig. 3. Die Entlastung der Feder durch die gegendrückende Luft zeigt Fig. 4.
In Fig. 5 ist das Ventil 15 als Schieber ausgebildet, so dass bei schnellen Drucksteigerungen die Dros- selschlitze 18 gegen die Feder 20 weiter geöffnet werden. Nach Fig. 6 werden bei schneller Drucksteige- rung im Raume 25 die Drosselquerschnitte 19 verkleinert, indem der Ventilschieber 15 stärker gegen die
Feder 20 drückt. Es lassen sich so die der Eigenart der Fahrzeuge und der Fahrweise entsprechenden
Dämpfwirkungen erzielen. Ein zusätzliches Rückstromklappenventil 27 lässt im Bedarfsfall die Fahrzeug- räder schneller wieder auf den Boden gelangen.
Die Gummischeibenfeder 1, 28 ist in dem Fahrgestell nach Fig. 7 und 8 für einen Kraftwagen dar- gestellt. Die kegelförmigen Hohlkörper 6, 26 sind an Armen 10 des Rahmengestells 21 vorzugsweise so hoch angeordnet, dass der Schwerpunkt 32 möglichst mit einem Abstand 33 unter der Verbindungsebene 34 der Gummischeibenfedern l, 28 liegt. Es kann dann eine sehr weiche Federung angewendet werden, ohne dass sich der Wagenkörper in den Kurven unerwünscht neigt. Die Räder 22 sind von den Hebeln 11 getragen, welche paarweise durch ein Mittelstück 23 verbunden sein können. Das Mittelstück 23 ist durch be-
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Combined suspension for vehicles
The invention relates to a combined suspension for vehicles and seats, which consists of a hydraulic or pneumatic spring and a rubber disc spring, which the interior of a
Hollow body closes tightly with its outer end and, with increasing load, presses a gaseous or liquid pressure medium from this interior space into a compensation space.
The previously known combined rubber and air suspension could be due to different
Do not enforce defects. If z. If, for example, a relatively weak membrane is provided as a rubber suspension, which is not suitable for absorbing the resting load without the support of air pressure, a stop must be provided for special impact loads, which in turn can easily cause the membrane to be destroyed.
If, as in another known arrangement, the rubber membrane body is not clamped at the edge, but is guided movably in the manner of a piston, then the constant friction causes wear of the
The edge of the rubber washer due to local overheating.
The invention created a combined suspension of the type mentioned at the beginning which no longer has the disadvantages of the previously known types. According to the invention, this is achieved in that the rubber disc spring closing the cavity has an approximately double-conical shape and is dimensioned to absorb the rest load, the hollow body being essentially conical or dome-shaped and the gaseous or liquid pressure medium located in the hollow body is under an overpressure, which holds the rubber disc spring at rest load approximately in the position that corresponds to the relieved state, and the hollow body is connected to the compensation chamber via a throttle point.
With such a design holds under normal load (rest load), as it is derived from the respective weight of the car, z. B. from the number of passengers, etc., shows that the pressure generated by the gaseous or liquid medium and counteracting the load leaves the thick-walled membrane essentially in the same position as if it were relaxed. Due to the interaction of the rubber and air suspension, the working stroke, which the diaphragm spring suffers from absorbing harder impacts, has become sufficient enough to still have enough reserve for exceptional bottoming out. Overstretching of the rubber is avoided, so that fatigue of the rubber which accelerates the aging process is eliminated. The resilient material actually bearing this rest load is then a gas or a liquid.
These media do not know of any kind of fatigue. On the other hand, in the event of an emergency if air escapes, the rubber membrane carries the normal wheel load without any impact during normal driving.
In the case of vehicle suspensions, the arrangement is expediently made such that the air compensation space is formed in a manner known per se from the tubular parts of the vehicle frame or the seat frame.
The damping of the suspension can easily be adapted to the various wishes and circumstances. For weak damping, the throttle point is controlled by a spring-loaded, displaceable piston which, in a manner known per se, increases the passage cross-section when the pressure rises. For weak damping, however, the throttle point is controlled by a spring-loaded piston, which at
Pressure increase reduces the passage cross-section.
The air spaces above the individual rubber membrane springs can be connected to one another in groups or together in order to counteract pitching or side vibrations. In particular, by arranging relatively large secondary air spaces, any soft suspension can be achieved and, by means of the good damping, can also be used with moderate wheel mass. The ancillary air rooms can be accommodated in tubular steel chassis without any effort. A very soft suspension makes it necessary that
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the membranes are at the height of the vehicle's center of gravity or in the planes of the sub-centers of gravity related to the axles. Such an arrangement over the centers of gravity would be useful for achieving a
We recommend counter-skew in the curves.
With separate compressed air tanks for the differently loaded axes, those can be inflated according to the load. It is then z. B. to achieve a constant mean ground clearance so that the low beam is always set correctly. You can also adapt the rubber disc air springs to the different wheel loads at the front and rear so that you can drive with a common air spring pressure. The tubular chassis can then serve as both an air tank and a connection line.
The air pressure over the rubber disc spring can be in the order of magnitude of the air pressure as in driving. Instead of the air, however, liquid can also lie over the rubber disc spring in order to make the damping independent of the compression of the air in the space above the rubber disc spring. In general, however, it is sufficient if the gas pressure medium is displaced in the hollow cone space during full deflection.
Several exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. 1 shows a section through a rubber disk spring with a conical hollow body arranged above it for a means for damping which comes under increasing pressure during deflection, FIG. 2 shows this arrangement with a further pressure chamber, FIGS. 3 and 4 show the load conditions of the rubber Disk spring with and without air relief, Fig. 5 and 6, automatic impact speed-dependent
Throttle valves, FIG. 7 a motor vehicle frame with the rubber disk spring arrangements in side view,
FIG. 8 shows a plan view, FIG. 9 shows a rubber disk spring arrangement in connection, for example, with a vehicle seat.
An approximately double-cone-shaped rubber disk spring 1 is connected to the inner core part 2 and the outer clamping ring 3 by vulcanization in a fixed and gas-tight manner. A protruding rubber edge 4 on the rubber disk spring 1 closes the pressure medium in the conical hollow body 6 by a
Flange ring 7 with thread 8 airtight. The interior space 5 of the hollow body 6 is almost filled by the rubber disk spring 1 when it is subjected to the greatest impact. The air enclosed in the conical interior space 5 can blow out through a throttle channel 9 when it hits the rubber disk spring 1. Of the.
Throttle channel 9 can be set up by means of automatic valves in such a way that either the inflow or the outflow is made more difficult. The hollow body 6 is connected to the chassis arm 10 or the like, while the core part 2 is connected to the axle 12, which is additionally guided by the rocker arm 11.
According to Fig. 2 is a hollow body 13 with the interior 25, a further adjoining space 14 in the
Housing 26 arranged so that the cavities 5 and 14 above the rubber disc spring 28 can be filled with air (possibly partially with an auxiliary liquid) of any pressure. The
Valve 15 is automatically opened more in the event of strong impacts. It is accessible through a cap nut 16 and sealed pressure-tight. The valve 17 enables the spaces 14, 25 and 48, the latter to be inflated via the opening 35, in a manner similar to that of pneumatic tires. The rubber disk spring 28 is vulcanized onto a flange ring 30 and fastened to the housing 26 in a gas-tight manner with several screws 29 and the rubber rim 31.
A rubber disc spring with a diameter of about 170 mm, which is required for the wheel pressure of a normal passenger car, transfers the full resting load via the enclosed air at a normal tire pressure of about 1.4 atmospheres. When the rubber disc spring is pushed through, the enclosed air experiences an increase in pressure, which is higher with fast impacts than with slow ones, depending on the strength of the throttling. The evenly distributed air counter-load is taken into account by the profile of the rubber disc springs 1, 28. The load distribution of a self-resilient rubber disk spring 1, 28 shows
Fig. 3. The relief of the spring by the counter-pressing air is shown in Fig. 4.
In FIG. 5, the valve 15 is designed as a slide, so that the throttle slots 18 are opened further against the spring 20 in the event of rapid pressure increases. According to FIG. 6, when the pressure rises rapidly in space 25, the throttle cross-sections 19 are reduced in that the valve slide 15 presses more strongly against the
Spring 20 pushes. In this way, those corresponding to the characteristics of the vehicles and the driving style can be created
Achieve damping effects. An additional non-return flap valve 27 allows the vehicle wheels to return to the ground more quickly if necessary.
The rubber disk spring 1, 28 is shown in the chassis according to FIGS. 7 and 8 for a motor vehicle. The conical hollow bodies 6, 26 are preferably arranged so high on the arms 10 of the frame 21 that the center of gravity 32 is as far as possible at a distance 33 below the connecting plane 34 of the rubber disc springs 1, 28. A very soft suspension can then be used without the car body inclining undesirably in the curves. The wheels 22 are carried by the levers 11, which can be connected in pairs by a middle piece 23. The middle piece 23 is
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