DE1077074B - Steuereinrichtung zur pneumatischen Abfederung eines Fahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung· zur pneumatischen Abfederung eines Fahrzeugs, bei welcher auf die in der Druckluft- und in der Entlüftungsleitung liegenden, mittels eines gemeinsamen Antriebsgliedes in Abhängigkeit von den Relativbewegungen zwischen Fahrzeugrad und Fahrzeugrahmen bewegbaren Steuerventile eine Dämpfungsvorrichtung einwirkt. Diese Dämpfungseinrichtung sorgt dafür, daß nicht schon geringfügige Stoßbewegungen eine Änderung der Zufuhr von Luft zur Luftfeder bzw. des Luftaustrittes aus dieser Feder bewirken. Bei der bekannten Einrichtung sind zwei nebeneinander angeordnete Steuerventile. vorgesehen, denen je eine besondere Dämpfungsvorrichtung zugeordnet ist.

Gemäß der Erfindung ist nun das Antriebsglied für die Steuerventile als ein unter Belassung eines Spiels mit den Schäften der gleichachsig angeordneten Ventile zusammenwirkender Schwenkhebel ausgebildet, der im Innern des gemeinsamen Ventilgehäuses auf einer entsprechend den Relativbewegungen zwisehen Rad und Rahmen drehbaren Welle sitzt und dessen freies Ende gelenkig mit der Kolbenstange der hydraulischen Dämpfungsvorrichtung zusammenwirkt. Dies hat den Vorteil, daß die Herstellung, insbesondere des Ventilgehäuses, vereinfacht ist. Weiterhin ist der Vorteil einer leichteren Justierung der Ventile erzielt, auf die es ankommt, wenn ein einwandfreier Betrieb der Abfederungseinrichtung gewährleistet sein soll. Gegenüber der bekannten Ausführung weist die Erfindung weiterhin den Vorteil auf, daß mit dem Antriebsglied für die Steuerventile nur eine einzige Dämpfungsvorrichtung zusammenwirkt und eine leichte Einstellung des zwischen dem Antriebsglied und den Ventilschäften einzuhaltenden Spiels möglich ist. Insgesamt ist also die bauliche Ausgestaltung einfacher, die daher eine billigere Herstellung und eine leichtere Wartung ermöglicht als die bekannte Einrichtung.

Zweckmäßig greifen die in gleicher Achsrichtung angeordneten Schäfte der Steuerventile mit ihren einander zugewandten äußeren Enden in Einkerbungen bzw. Vertiefungen des gemeinsamen Schwenkhebels ein, und die Schaftenden Hegern in der Normalstellung der Steuerventile in einem Abstand von dem Schwenkhebel.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus' der Beschreibung eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels hervor.

Fig. 1 zeigt die Abfederungseinrichtung im senkrechten Schnitt durch die Fahrzeugachse sowie in Ansicht ;

Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab das Ventil und die Steuereinrichtung zusammen mit einem Teil des Fahrzeugrahmens;

Steuereinrichtung zur pneumatischen
Abfederung eines Fahrzeugs

Anmelder:

The Firestone Tire & Rubber Company,
Akron, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 13. Februar 1956

Fig. 3 zeigt in noch größerem Maßstab das Ventil und die Steuereinrichtung im Grundriß;

Fig. 4 zeigt einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3;

Fig. 5 zeigt einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 4.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung mit dem Bezugszeichen 10 versehen; sie weist ein Gehäuse 11 auf, das eine Dämpfungseinrichtung enthält sowie eine Luftzuführungsleitung und eine Steuerung für den Auslaß. Das Gehäuse 11 ist seitlich und im Abstand von einer üblichen balgartig ausgebildeten Luftfeder 12 angeordnet, die eine oder mehrere Auswölbung(en) 13 aufweist. Das obere Ende der Luftfeder ist hermetisch abgeschlossen und mittels eines Klemmringes 14 an der Unterseite eines waagerechten Trägers 15 des Fahrzeugrahmens 16 befestigt. Das untere Ende der Luftfeder 12 ist gleichfalls hermetisch abgedichtet und mittels eines ähnlichen Klemmringes 14 an der Oberseite eines Trägers 17 befestigt, der am Achsgehäuse 18 des Fahrzeuges sitzt.

Ein Ansatz 19 am Achsgehäuse 20 weist eine lösbare Platte 21 auf, die mittels Schrauben 22 daran befestigt ist. Die Schrauben 22 sind durch einen Schlitz 23 in dem unteren Ende einer Feder 24 hindurchgeführt. Der Schlitz 23 ermöglicht ein Verschieben der Feder25 nach Maßgabe der Änderungen· des Abstandes zwischen dem Achsgehäuse und dem Fahrzeugrahmen. Das obere Ende der Feder 24 greift an

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einer das Steuerventil betätigenden Welle 25 an und ist an ihr mit Hilfe von Klemmplatten 26 und Schrauben 27 befestigt. Das Gehäuse 11 ist mittels eines Bolzens 28 (Fig. 2) an einem Träger 29 befestigt, der seinerseits durch Bolzen 30 mit dem Rahmenteil 16 fest verbunden ist. Luft, die einer in der Zeichnung nicht veranschaulichten Druckluftquelle entnommen wird, gelangt durch eine Leitung 32 hindurch zu der Einrichtung 10; ein Rückschlagventil verhindert, daß die Luft nach rückwärts austritt. Über eine Leitung 33, 34 steht die Einrichtung mit der Luftfeder in Verbindung. Die Leitung 33 dient sowohl zum Zuführen als auch zum Abführen von Luft zu bzw. aus der Luftfeder 12, und zwar unter Vermittlung der Steuereinrichtung 10, wie nächstehend näher erläutert wird.

Das etwa zylindrische Gehäuse 11 (Fig. 4) ist an seinem einen Ende 36 mittels eines Gewindepfropfens 37 verschlossen. Das gegenüberliegende Ende 38 des Gehäuses 36 ist abgeschlossen. Die Antriebswelle 25 ist (Fig. 3· und 4) in der Nähe des Gehäuseendes 38 quer durch das Gehäuse 11 hindurchgeführt. Das mit der Antriebsfeder 24 verbundene Ende der Welle 25 ist seitlich am Gehäuse 11 in einem Ansatz 39 gelagert; eine Mutter 40 dient dazu, die Welle in ihrer Lage zu sichern. Das andere Ende der Welle ist in ähnlicher Weise in einem Gehäuseansatz 41 gelagert und mit einer Mutter 42 gesichert.

Wie insbesondere aus Fig. 4 zu erkennen ist, befindet sich etwa in der Mitte und im oberen Teil des Gehäuses 11 eine Öffnung 44, die an die Rohrleitung 33 angeschlossen ist. Zwischen der Öffnung 44 und dem geschlossenen Gehäuseende 38 ist ein Paar einander gegenüberliegender und etwa rechtwinklig zum Hauptgehäuse 11 angeordneter Ventilgehäuse 46 und 47 vorgesehen. Wie Fig. 5 erkennen läßt, weist das untere Gehäuse 46 eine Öffnung 49 auf, die das Gehäuseinnere mit der Außenluft verbindet. Das obere Ventilgehäuse 47 weist eine öffnung 50 auf, in die ein mit der Rohrleitung 32 verbundener Nippel 51 eingefügt ist. Die offenen Enden 52 bzw. 53 beider Gehäuse 46 und 47 sind durch Gewindepfropfen 54 bzw. 55 verschlossen. Beide Pfropfen haben an ihren Innenflächen Vertiefungen 56 bzw. 57.

Die Auslaßöffnung 49 steht über einen kurzen Kanal 59 mit einer senkrechten, in dem unteren Gehäuse 46 vorgesehenen Bohrung 60 in Verbindung, die am oberen Ende in eine mit Gewinde versehene Öffnung 61 kleineren Durchmessers übergeht. In dieser Öffnung 61 sitzt ein Führungspfropfen 62 für einen Ventilschaft; dieser Pfropfen 62 hat einen Flansch 63, der sich gegen das obere Ende der Bohrung 60 legt. In Achsrichtung erstreckt sich durch den Pfropfen 62 hindurch eine Bohrung 64.

Die Zuführungsöffnung 50 ist in ähnlicher Weise mit dem Innenraum 11a des Gehäuses verbunden. Ein kurzer Querkanal 65 verbindet die Zuführungsöffnung mit einer senkrechten Bohrung 66, die unten Gewinde 67 aufweist, in das ein Führungspfropfen 68 für einen Ventilschaft hineinpaßt. Der Pfropfen 68 legt sich mit einem Flansch 69 gegen das untere Ende der Bohrung 66. In der Achsrichtung des Pfropfens ist eine Bohrung 70 kleineren Durchmessers vorgesehen.

Der Durchtritt von Luft durch die Auslaßöffnung 49 hindurch ist mittels eines Ventils 72 steuerbar. Das Ventil ist innerhalb der Bohrung 60 verstellbar und besteht aus einer flachen, luftundurchlässigen Scheibe 73, einem lose in der Bohrung 64 geführten Schaft 74, einer Metallscheibe 75 zur Verstärkung der Scheibe 73, einem Führungsschaft 76, der in der Kappenbohrung 56 verschiebbar ist, und einer Ventilfeder 77, die für gewöhnlich die Ventilscheibe 73 gegen den Randansatz 63 des Zapfens 62 drückt.

Der Durchtritt von Luft durch die Luftzuführungsleitung 50 hindurch wird gleichfalls mittels eines Ventils 78 gesteuert, das in der gleichen Weise ausgebildet ist wie das Ventil 72. Das Ventil 78 ist also innerhalb der Bohrung 66 verschiebbar und besteht aus einer flachen Scheibe 79, einem Ventilschaft 80, einer Verstärkungsscheibe 81, einem Führungsschaft 82 sowie einer Ventilfeder 83, mit der die Scheibe 79 auf den Rand 69 des Pfropfens 68 gepreßt wird.

Wie aus Fig. 4 zu erkennen ist, befindet sich an der Unterseite des Ventilgehäuses 11, und zwar nahe dem Gehäuseende 36, eine Öffnung 84 verhältnismäßig großen Durchmessers, in die eine zylindrisch ausgebildete Dämpfungseinrichtung 85 eingesetzt ist. Die Dämpfungseinrichtung besteht aus einer Kammer 86, die in das Gehäuseinnere 11 einmündet. Dieses offene Mündungsende ist mittels eines Pfropfens 87 und einer nachgiebigen Membran 88 verschlossen. Der Propfen87 weist eine nach oben gerichtete Vertiefung 89 sowie eine senkrechte Bohrung 90 auf. Die Bohrung 90 umgibt lose den Schaft 91 eines Dämpfungskolbens 92 und dient zur Führung dieses Schaftes. Das obere Ende des Kolbenschaftes 91 ragt durch die Membran hindurch und ist mit einem zum Antrieb des Kolbens dienenden Block 93 verbunden. Im Innern der Dämpfungsvorrichtung 85 begrenzt der Kolben 92 eine unter ihm liegende Kammer 94. Oberhalb des Kolbens und unterhalb des Pfropfens 87 liegt eine weitere Kammer 95. Eine kleine Öffnung 96 im Kolben verbindet die Kammern 94 und 95 miteinander.

Die Kammern 94 und 95 sind vollständig mit einer Bremsflüssigkeit gefüllt. Darüber hinaus ist so viel Flüssigkeit noch zusätzlich eingeführt, daß die Vertiefung 89 in dem Verschlußpfropf en 87 etwa bis zu dem durch das Bezugszeichen 98 angedeuteten Niveau gefüllt ist. Es wird also Flüssigkeit aus der Vertiefung 89 in die Kammer 95 und umgekehrt längs der Wandung der Bohrung 90 gelangen können.

Auf der Welle 25 sitzt eine Antriebsstange 100 für die Ventile. Diese Antriebsstange weist Einkerbungen od. dgl. 101 und 102 auf, und zwar dort, wo sie mit den Schäften 74 und 80 der Ventile in Berührung kommt. Jenseits dieser Einkerbungen 101 und 102 ist das vordere Ende 103 der Stange 100 etwas nach ununten abgebogen und weist einen abgerundeten Kopf 104 auf, der beweglich in eine Ouerbohrung 105 des den Dämpfungskolben betätigenden Blockes 93 hineinragt.

Die Arbeitsweise der Einrichtung 10 ist folgende:

Es sei angenommen, die normale statische Belastung, die auf der Fahrzeugfederung ruht, erfordere, daß die Luftfedern mit einem Druck von 3,5 kg/cm² aufgeblasen sind. Unter diesen Verhältnissen befinden sich die Ventile 72 und 78 in den in den Fig. 4 und 5 veranschaulichten Stellungen. Diese Normalstellungenwerden eingenommen, weil die Ventilfedern 77 und 83 so ausgebildet und bemessen sind, daß sie stets das Bestreben haben, die Scheiben 73 und 79 gegen die Flanschränder 63 und 69 zu drücken.

Nimmt die statische Belastung zu, beispielsweise dadurch, daß Ware oder Fahrgäste das Fahrzeug belasten, so bewegen sich die oberen Rahmenteile 15 und 16 nach unten in Richtung auf das Achsgehäuse 18 und verursachen, daß die Luftfeder 12 zusammengedrückt wird. Gleichzeitig bewegen sich auch der Träger 29 und die Steuereinrichtung 10 nach unten.

Dies hat zur Folge, daß die Welle 25 durch die Antriebsfeder 24 gedreht wird. Da das untere Ende dieser Feder verschiebbar befestigt ist, kann sich die Feder verstellen, wenn die Einrichtung 10 nach unten bewegt wird. Mit der Verringerung des Abstandes zwischen dem Teil 15 und dem Achsgehäuse 18 bewirkt die Feder 24 eine Drehung der Welle 25.

Eine Zunahme der Belastung hat nun zur Folge, daß die Welle 25 im Uhrzeigerdrehsinne gedreht wird (Fig. 4), so daß Druckluft in die Luftfeder 12 gelangen kann. Während die Welle 25 im Uhrzeigerdrehsinne gedreht wird, verstellt sich der Schwenkhebel 100 nach oben in Richtung auf den Ventilschaft 80. Gleichzeitig mit dieser Aufwärtsbewegung des Hebels 100 vollzieht sich eine entsprechende Aufwärtsbewegung des Kolbens 92 innerhalb der Dämpfungsvorrichtung 85. Das Maß, in welchem die Flüssigkeit aus der oberen Kammer 95 in die untere Kammer 94 übergeführt wird, hängt von dem Durchmesser der Öffnung 96 ab. Zum Ausgleich für den von der Kolbenstange 91 eingenommenen Raum wird Flüssigkeit aus der Vertiefung 89 oberhalb des Pfropfens 87 zugeführt.

Ist der Kolben 92 weit genug nach oben bewegt worden, so daß die Vertiefung 101 des Schwenkhebels den Ventilschaf180 anheben konnte, wird zusätzlich Luft durch die Öffnung 50 hindurch in den Innenraum 11a des Gehäuses eindringen und durch die Öffnung 44 hindurch in die Luftfeder 12 gelangen. Bewegt sich der Kolben 92 noch weiter nach oben, so wird die Scheibe 79 weiter von ihrem Sitz abgehoben; es wird also weiterhin Luft durch das Innere des Gehäuses der Öffnung 44 hindurch zuströmen. Diese zusätzliche Luft wird unter einem größeren Druck stehen als die bereits in der Luftfeder 12 befindliche Luft; die Luftfeder wird also so weit aufgeblasen, daß sie ihre Anfangslage wieder erreicht.

Mit der Aufweitung der Luftfeder bewegen sich auch die oberen Rahmenteile 15 und 16 vom Achsgehäuse 18 fort nach oben und bewirken, daß nunmehr die Welle 25 mittels der Feder 24 entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn (Fig. 4) verstellt wird. Sobald die Welle 25 wieder die in Fig. 4 veranschaulichte Normalstellung erreicht hat, wird der Schwenkhebel 100 mit dem Ventilschaf180 außer Berührung kommen; die durch die Aufwärtsbewegung der Scheibe 81 zusammengepreßte Feder 83 wird die Scheibe 79 auf ihren Sitz an dem Flansch 69 zurückführen; damit wird der Zustrom weiterer Luft in den Innenraum lla des Gehäuses unterbrochen. Ist dies geschehen, so wird der Hebel 100 weiterhin den Kolben 92 nach unten in seine Ausgangsstellung zurückdrücken. Die Richtung des Stromes der Flüssigkeit aus der Kammer 94 in die Kammer 95 wird also umgekehrt.

Wird andererseits die auf der Fahrzeugfederung ruhende statische Last verringert, so bewegen sich die Rahmenteile 15 und 16 nach oben, d. h. weg vom Achsgehäuse 18; dabei wird sich die Luftfeder 12 ausdehnen. Während der Aufwärtsbewegung der oberen Rahmenteile bewegt sich auch die Einrichtung 10 nach oben. Dies hat zur Folge, daß die Welle 25 entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn (Fig. 4) gedreht wird. Hierbei verschiebt sich die Feder gegenüber den Bolzen 22 während der Aufwärtsbewegung der Einrichtung 10.

Wird die Last verringert, so wird die Welle 25 entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn gedreht, und Luft tritt aus dem Innern der Luftfeder 12 nach außen. Beim Drehen der Welle 25 entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn wird der Hebel 100 nach unten in Richtung auf den Ventilschaft 74 zu geschwenkt. Wie oben schon beschrieben, wird der Dämpfungskolben 92 nach unten verstellt werden, bevor eine Bewegung des Ventilschaftes nach unten stattfindet, d. h., es wird Flüssigkeit aus der unteren Kammer 94 durch die Öffnung 96 hindurch in die obere Kammer 95 übertreten. Überschüssige Flüssigkeit wird in der Vertiefung 89 an der Oberseite des Pfropfens 87 angesammelt.

Während der Kolben 92 nach unten bewegt wird, trifft die Vertiefung 102 im Hebel 100 auf den Ventilschaft 74 und drückt diesen nach unten. Dies hat zur Folge, daß aus der Luftfeder 12 Luft in die Atmosphäre entweichen kann, und zwar durch die Öffnung 44 sowie durch den Innenraum 11a des Gehäuses und die Auslaßöffnung 49 hindurch.

Während sich die Luftfeder zusammenzieht, bewegen sich die oberen Rahmenteile 15 und 16 nach unten in Richtung auf das Achsgehäuse 18. Hierbei wird die Welle 25 im Uhrzeigerdrehsinn (Fig. 4) gedreht. Sobald die Welle 25 ihre Normalstellung erreicht hat, hebt sich der Hebel 100 vom Ventilschaft 74 ab, und die Feder 77 wird die Scheibe 73 wieder auf ihre Sitzfläche gegen den Flanschrand 63 drücken, so daß das Entweichen von Luft aus dem Innenraum 11a des Gehäuses unterbrochen wird.

Wird ein Fahrzeug über unebene Fahrbahnen hinwegbewegt, ohne daß dabei die statische Belastung geändert wird, so werden die Fahrzeugräder auf und ab bewegt, und zwar durch Widerstände und Vertiefungen in der Fahrbahn. Die Welle 25 und damit der Steuerhebel können jedoch wegen der Anordnung der Dämpfungseinrichtung den Bewegungen nicht so rasch folgen. Die Zufuhr von Luft zur Luftfeder bzw. der Austritt von Luft aus dieser Feder wird also nicht stattfinden, solange nicht eine Kraft während einer gewissen Zeitdauer ausgeübt wird. Diese Zeitdauer kann durch entsprechende Bemessung des Durchmessers der Öffnung 96 im Kolben 92 eingestellt werden. Es hat sich herausgestellt, daß es günstig ist, einen solchen Öffnungsquerschnitt zu wählen, daß eine zeitliche Verzögerung von etwa 7 Sekunden entsteht, bevor die Vertiefungen 101 und 102 mit den Ventilschäften 74 und 80 in Berührung kommen.

In der zur Luftfeder führenden Leitung 33 kann ein Absperrventil vorgesehen sein, so daß sich diese Leitung schließen läßt; wenn das Fahrzeug mittels eines Wagenhebers angehoben werden soll, z. B. um einen Reifen zu wechseln.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. S teuer einrichtung zur pneumatischen Abfederung eines Fahrzeugs, bei welcher auf die in der Druckluft- und in der Entlüftungsleitung liegenden, mittels eines gemeinsamen Antriebsgliedes, in Abhängigkeit von den Relativbewegungen zwischen Fahrzeugrad und Fahrzeugrahmen bewegbaren Steuerventile eine Dämpfungsvorrichtung einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsglied für die Steuerventile (81 und 75) als ein unter Belassung eines Spiels (101 und 102) mit den Schäften (80 und 74) der gleichachsig angeordneten Ventile zusammenwirkender Schwenkhebel (100) ausgebildet ist, der im Innern (Ha) des gemeinsamen Ventilgehäuses (11) auf einer entsprechend den Relativbewegungen zwischen Rad und Rahmen drehbaren Welle (25) sitzt und

dessen freies Ende (104) gelenkig mit der Kolbenstange (91; 93) der hydraulischen Dämpfungsvorrichtung (85-98) zusammenwirkt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in gleicher Achsrichtung angeordneten Schäfte (80 und 74) der Steuerventile (81 und 75) mit ihren einander zugewandten äußeren Enden in Einkerbungen bzw. Vertiefungen (101 und 102) des gemeinsamen Schwenkhebels (100) eingreifen und die Schaftenden in der Normalstellung der Steuerventile in einem Abstand vom Schwenkhebel liegen.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit den Ventilschäften (80 und 74) zusammenwirkende Schwenkhebel (100) mit einem den Bewegungen des Fahrzeugrades folgenden Teil (19) des Fahrzeugs in an sich bekannter Weise durch ein federndes Übertragungsglied (24) verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Zeitschrift »Das Auto, Motor und Sport«, Heft 22, 1955, S. 10' bis 12, insbesondere S. 11 ganz unten sowie rechte Textspalte auf S. 11, Zeile 12.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

® 909 758002 2.60