DE1118030B - Druckregler fuer pneumatische Federungsteile von kombinierten hydraulisch-pneumatischen Stossdaempfern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckregler für pneumatische Federungsteile von kombinierten hydraulisch-pneumatischen Stoßdämpfern, die auf den beiden Seiten einer Fahrzeugachse angeordnet sind und deren pneumatische Federungsteile über den Druckregler mit einer gemeinsamen Druckluft- oder Druckgasquelle verbindbar sind, wobei der Druckregler einen Schwinghebel aufweist, der mittels eines federnden Gestänges in Abhängigkeit von der Bewegung der Fahrzeugachse betätigbar ist und entweder auf ein Verbindungsventil zu der Druckluft- oder Druckgasquelle hin oder auf ein Auslaßventil einwirkt, und wobei ferner im Druckregler zum Abschwächen der Pendelbewegungen des Schwinghebels zwei jeweils aus Zylinder und Kolben bestehende Dämpfungseinrichtungen vorgesehen sind, deren Kolben in ihren Ruhestellungen durch Federn gegen feste Anschläge gedrängt werden.

Bei solchen Dämpfungseinrichtungen besteht die Gefahr, daß beim Überfahren des Fahrzeuges über verhältnismäßig kleine, aber rasch aufeinanderfolgende Bodenerhebungen ein Schwingen der Achsbrücke in ihrer Eigenfrequenz angeregt werden kann, wodurch ein immerwährendes Betätigen der Ventile und dadurch ein Druckgas- bzw. Druckluftverlust herbeigeführt wird. Diese Vorgänge sind eingehend in der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispieles dargelegt.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, diesen Nachteil zu beseitigen.

Eine ähnliche Aufgabe liegt auch dem Gegenstand eines älteren Patents zugrunde. Diese Verzögerungseinrichtung für einen Höhenregler der Gasfederung von Fahrzeugen ist insbesondere für Fahrzeuge mit häufig wechselnder Belastung, wie beispielsweise Omnibusse, geschaffen worden, um unabhängig von der Belastung gleichbleibender Federwege und möglichst gleiche Feder- und Dämpfungscharakteristiken des Fahrzeuges zu erzielen sowie um Gasverluste zu vermeiden. Diese Einrichtung enthält in ähnlicher Weise ein hydraulisches oder pneumatisches Druckmittel in zwei Druckräumen, die durch ein Drosselorgan miteinander verbunden sind. Durch Volumenänderung dieser Druckräume strömt das Druckmittel je nach Belastung in die eine oder andere Richtung. Dabei gibt das als Plattenventil ausgebildete Drosselorgan bei Erhöhung der Federbelastung einen größeren Durchtrittsquerschnitt frei als bei Verringerung der Federbelastung. Durch eine derartige Verzögerungseinrichtung wird bewirkt, daß beispielsweise beim Aussteigen von Fahrgästen aus dem mittels der Luftfeder abgefederten Fahrzeug sich zunächst der Druckregler für pneumatische Federungsteile von kombinierten hydraulisch-pneumatischen

Stoßdämpfern

Anmelder:

Societe d'Etudes et d'Applications

Industrielles Commerciales et Immobilieres,

Inter-Technique, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. B. Wehr, DipL-Eag. H. Seiler,

Berlin-Grunewald, Lynarstr. 1,

und Dipl.-Ing. H. Stehmann, Nürnberg 2,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 18. April 1956 (Nr. 712 918)

Abstand zwischen Fahrzeugaufbau und Achse vergrößert. Das Drosselventil läßt jedoch infolge des bei Entlastung wirksam werdenden kleineren Querschnitts den Höhenregler erst so spät bzw. so langsam ansprechen, daß nach dem Aussteigen von Fahrgästen gegebenenfalls erst wieder Fahrgäste zusteigen können, ehe die in dem Luftfederbalg eingeschlossene Luftmenge von dem Höhenregler entsprechend der endgültigen Laständerung verändert wird.

Durch die Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kolben der Dämpfungseinrichtungen jeweils mit einer an sich bekannten Vorrichtung versehen sind, welche die Dämpfwirkung während der unter dem Druck der Rückholfedern erfolgenden, gegen die Anschläge hin gerichteten Rücklaufbewegungen der Kolben weitgehend mindert oder aufhebt.

Eine ähnliche Dämpfung wird auch durch einen bekannten Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeugfederungen erzielt. Im Gegensatz zu dem Druckregler nach der Erfindung ist dieser Schwingungsdämpfer jedoch nicht mit einem Anschlag ausgerüstet, der die Bewegung jedes Kolbens auf den Ausschlag aus der Mittelstellung nach unten beschränkt. Eine derartige Hubbegrenzung des Federweges ist aber in vielen

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Fällen wünschenswert oder sogar erforderlich, um die Dämpfungseinrichtung bzw. den Druckregler bei Überlastung des Fahrzeuges nicht zu beschädigen oder gar zu zerstören.

Im besonderen wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß auf der den Anschlägen gegenüberliegenden Seite der Kolben diese in an sich bekannter Weise jeweils mit mindestens einer großen Öffnung versehen sind, der ein Verschlußteil zugeordnet ist, das durch eine Schließfeder angedrückt wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Schrägansicht der mit dem Druckregler versehenen Achsaufhängung,

Fig. 2 einen Schnitt im größeren Maßstab durch den Druckregler,

Fig. 3 einen Teil der Anordnung nach Fig. 2, dargestellt bei einem Federungsausschlag, und

Fig. 4 einen Schnitt in größerem Maßstab durch einen Dämpfungszylinder mit Kolben.

Nach der in Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform ist die Erfindung auf die Hinterachsaufhängung eines Motorfahrzeuges angewandt.

Hierbei ist die Darstellung des gefederten Fahrzeugteiles auf die abgeschnittenen Teile der Bleche beschränkt, die den verschiedenen Elementen der Aufhängung und des Druckreglers als Stützpunkte dienen. Diese Bleche sind allgemein mit A bezeichnet, womit also der gefederte Fahrzeugteil im Ganzen bezeichnet ist, während mit B die Gesamtheit der ungefederten bzw. nur der Reifenfederung unterliegenden Fahrzeugteile (Achsbrücke usw.) dargestellt sind.

Die ungefederten Fahrzeugteile B umfassen eine quer zum Fahrzeug liegende Achsbrücke a mit einem mittleren Differentialgehäuse a¹ und Gehäuseteilen α², aus denen die je ein Hinterrad e tragenden Wellen d hervortreten. Mit dem mittleren Differentialgehäuse α¹ ist das Längsdruckrohr b mit seiner Übertragungswelle c verbunden.

Diese herkömmliche Anordnung kann selbstverständlich auch durch jede andere bekannte Anordnung ersetzt werden, die auch nur zum Tragen des Fahrzeugaufbaues ohne Antriebsmittel bestimmt sein kann.

Die Fahrzeugteile A und B sind durch zwei Aufhängevorrichtungen neben den beiden Rädern miteinander verbunden. Jede Aufhängevorrichtung umfaßt parallel zueinander eine Feder 1 und einen gemischt hydraulisch-pneumatischen Stoßdämpfer 2.

Die Feder 1 ist eine herkömmliche Feder, die zwischen einem am ungefederten Fahrzeugteil B befestigten Sockel 3 und dem gefederten Fahrzeugteil A eingefügt ist. Im dargestellten Beispiel ist die Feder schraubenförmig aus Stahl, doch könnte sie hinsiehtlieh Material und Form auch in einer anderen bekannten Weise ausgebildet sein. Die Feder 1 ist so gewählt, daß sie nur einen Teil der Last des Fahrzeugaufbaues tragen kann, wenn letzterer sich in bezug auf den Boden in der seiner normalen Lage entsprechende Höhe Z₀ befindet. Der Wert Z₀ ist nur als Bezugswert aufzufassen, der von irgendeinem gegebenen Punkt des Fahrzeugteiles A, beispielsweise dem willkürlichen gewählten Punkt X (Fig. 1) gemessen ist. Die Steifigkeitszahl der Feder 1 hat einen im wesentlichen konstanten Wert wegen der charakteristischen Eigenschaften der aus elastischen festen Teilen zusammengesetzten Feder.

Die gemischt hydraulisch-pneumatischen Stoßdämpfer 2 dienen gleichzeitig als Schwingungsdämpfer für die Fahrzeugfederung und als den Rest der Last tragende pneumatische Federn.

In dem gewählten Beispiel ist dieser Stoßdämpfer teleskopartig; er besteht aus einer Stange 4 großen Querschnittes, die als Tauchkolben dient. Diese im Punkt 5 an der Achsbrücke α angelenkte Stange 4 dringt in den Körper des Stoßdämpfers 2 ein. Dieser Körper ist elastisch, beispielsweise durch Gummiblöcke 6, am Fahrzeugteil A befestigt. Er umfaßt in bekannterWeise, im einzelnen nicht dargestellt, einen mit Öl gefüllten Hohlraum, der mit einer geschlossenen Glocke 7 verbunden ist, die eine gegebene Menge Druckluft oberhalb des Ölspiegels einschließt.

Wenn sich die Achsbrücke α in bezug auf den Fahrzeugteil A verschiebt, ändert sich die Gegenwirkung des Tauchkolbens 4 und damit die tragende Kraft des Stoßdämpfers 2.

Die Gesamttragkraft der Aufhängung für jedes Rad ergibt sich aus der Summe der Tragkräfte der Feder 1 und des Stoßdämpfers 2.

Zum Erhöhen der Fahrbequemlichkeit ist eine möglichst weiche Federung erwünscht, d. h. eine geringe Änderung der Tragkraft mit dem Federungsausschlag. Bei Änderungen der Gesamtbelastung des Fahrzeuges ergibt sich daraus, daß sich die Höhe Z₀ des Rahmens A im Ruhestand übermäßig ändert, wenn keinerlei Vorkehrungen zum Ändern der Steifigkeit der Gesamtfederung getroffen werden. Es ist bei hydraulisch-pneumatischen Fahrzeugfederungen bekannt, diesen Nachteil durch einen Druckregler C zu beseitigen, der am Rahmen des Fahrzeugteiles A befestigt und durch die Bewegungen des Fahrzeugteiles B gesteuert ist. Der Druckregler führt die Höhe des Rahmens ungefähr auf ihren normalen Wert Z₀ zurück, wenn sich die Nutzlast ändert. Die bekannten Druckregler C wirken auf den Druck des Gases ein, das in den Glocken 7 des Stoßdämpfers zusammengedrückt ist, indem sie entweder Gas oder Öl einführen bzw. herauslassen. Beim Ausführungsbeispiel steuert der Druckregler C die Zu- und Abfuhr des Gases, da hierdurch das Federungsverhalten weniger von Änderungen der Nutzlast abhängig ist als beim Steuern des Öles.

Der Druckregler C besteht aus einem Gehäuse 8, das eine Kammer 9 aufnimmt, die durch eine Leitung 10 an einen Behälter 11 angeschlossen ist, der seinerseits durch Leitungen 12 mit den Glocken 7 der tragenden Stoßdämpfer 2 verbunden ist. Die Durchlaßquerschnitte der Leitungen sind so groß, daß sie praktisch augenblickliche Übertragung des Gases derart ermöglichen, daß der Druck in der Kammer 9 praktisch immer demjenigen in den Glocken 7 der Dämpfungsvorrichtungen gleich ist. Außerdem kann die Kammer 9 durch eine Leitung 13 mit einem Druckluftbehälter 14 verbunden sein, der durch einen von dem Motor des Wagens angetriebenen Kompressor 15 gespeist wird.

Der Zufluß aus dem Druckbehälter 14 wird durch ein Ventil 16 gesteuert, das vom Inneren der Kammer 9 nach außen hin mündet und auf seinen Sitz durch eine Feder 17 gedrückt wird. Ein durch eine Feder 19 auf seinem Sitz gehaltenes Rückschlagventil 18 ist unmittelbar oberhalb des Ventils 16 vorgesehen. Es wird durch eine Verbindungshaube 20 zwischen der Leitung 13 und dem Gehäuse 8 gehalten. Die Kammer 9 des Gehäuses 8 kann auch mit der

des Kolbens 35 fließen läßt. Dagegen verläuft die nach oben gerichtete Bewegung des Kolbens 35 leicht, weil das Öl zum Zurückfließen das ringförmige Ventil 41 unter dem atmosphärischen Druck sehr leicht 5 öffnet und ohne wesentlichen Druckverlust durch die großen Öffnungen 40 hrndurchströmt. Die Stangen 44^d und 44^e haben eine derartige Länge, daß sie die unteren Stirnflächen der Arme 23 und 25 des Schwinghebels berühren, wenn ihre unter dem Ein-

Der Vorteil der beschriebenen Einrichtung mit nur einseitiger Dämpfung tritt besonders im Falle des Achsrückpralles auf den Boden in Erscheinung.

Wenn die Achse kurze Bodenwellen überläuft, kommt es vor, daß beim Durchgang dieser Schwingungen durch eine in der Nähe der Eigenfrequenz der auf ihren Reifen schwingenden Achsbrücke a gelegenen Frequenz die Bewegung der Achsbrücke a

Außenluft mittels eines anderen Ventils 21 in Verbindung gebracht werden, das von außen in das Innere der Kammer 9 mündet und durch eine Feder 22 auf seinen Sitz gedrückt wird.

Die Stangen der Ventile 16 und 21 sind durch
einen Schwinghebel gesteuert, der einstückig zusammen aus einem ersten inneren Arm 23 in der
Kammer 9, einer die Wand des Gehäuses 8 durchdringenden Welle 24 und dem anderen außerhalb der
Kammer liegenden Arm 25 sowie aus einem Steuer- io fluß der Rückholfedern 36 gehobenen Kolben 35 hebel 26 besteht. Der Steuerhebel 26 ist mittels einer durch die Anschläge 37 angehalten werden.
Feder 27 mit einem Winkelhebel mit zwei Schenkeln
28 verbunden, der im Punkt29 am Fahrzeugteil^
angelenkt und seinerseits mit dem Fahrzeugteil B
durch eine an der Stelle 31 in dessen Mitte angelenkte 15
Stange 30 verbunden ist. Der Mechanismus ist derart
eingestellt, daß die beiden Ventile 16 und 21 geschlossen sind, wenn der Rahmen/i seine normale
Stellung einnimmt, und ein Spielraum / zwischen den

Enden der Stangen der Ventile und den Armen 23 20 Resonanzerscheinungen zeigt und eine erhebliche und 25 des Schwinghebels vorhanden ist. Amplitude annehmen kann. Üblicherweise liegt bei

Im übrigen ist der Schwinghebel 23 bis 26 mit zwei der großen Mehrzahl der Kraftfahrzeuge die gefährzum Abbremsen seiner Schwingungen bestimmten liehe Frequenz in der Größenordnung von zehn Peri-Dämpfungseinrichtungen D und E kombiniert. Letz- öden je Sekunde. Die Amplitude hat manchmal die tere sind miteinander identisch. Im dargestellten Bei- 25 Größenordnung von ± 0,05 mm.
spiel (s. insbesondere Fig. 4) umfaßt jeder von ihnen Die Einwirkung des Schwinghebels des Druckeinen zylindrischen Körper 32, der mit einer viskosen reglersC auf die Stangen 44^ und 44^e der Dämpf ungs-Flüssigkeit, wie etwa mit Öl, und einer kleinen Luft- einrichtungen D und E ist der gleichen Art wie im reserve gefüllt und am unteren Teil durch einen Fall der großen Schwingungen des gefederten Fahr-Deckel 33 geschlossen ist, der beispielsweise durch 30 zeugteiles A, deren Frequenz bei den derzeitigen Schrauben 34 befestigt ist. Kraftfahrzeugen meist in der Größenordnung von

In der zylindrischen Bohrung dieses Körpers 32 einer Periode je Sekunde liegt. Da aber die Frequenz verschiebt sich innerhalb des Öles ein Kolben 35, bei der Resonanzschwingung der Achsbrücke sehr der durch eine Rückholfeder 36 mit geringer Feder- viel größer ist, ist die Zeit, während der sich jeder kraft dauernd nach oben geschoben wird. Nach oben 35 Vorgang abspielt, viel kürzer. Wenn man als Zeitist der Hub des Kolbens 35 durch einen Anschlag 37 beginn den Augenblick annimmt, an dem die Achsbegrenzt. Der Kolben 35 ist mit einer in der Zeich- brücke α ihre Mittelstellung passiert, um die sie ihre nung durch ein Teil 38 schematisch dargestellten Ab- Schwingungen ausführt, beträgt die Zeit, die zum dichteinrichtung versehen. Erreichen des beispielsweise niedrigsten Punktes

Die bis hierher beschriebene Einrichtung ist in 40 ihrer Bewegung erforderlich ist, ungefähr 0,025 Seähnlichen Ausführungsformen mit der nämlichen künden. Andererseits ist die Schwingungsamplitude Wirkung bekannt und nicht Gegenstand der Erfin- des Abpralles der Achsbrücke α praktisch immer gedung. ringer als die maximale Schwingungsamplitude des

Der Kolben 35 ist mit einem kalibrierten Loch 39 Fahrzeugteiles A. Das Einsinken der beiden Kolbengeringen Durchmessers und mit mehreren Öffnungen 45 stangen während der ersten Schwingung der Achs-40 versehen, die so zahlreich und so groß wie mög- brücke α ist daher sehr gering und viel kleiner als das lieh sind. Die Öffnungen 40 sind durch ein Ventil 41 Spiel /.

(im dargestellten Beispiel ringförmig) verschließbar, Wenn während der folgenden Schwingungen die

das von unten nach oben schließt und auf die untere Kolben 35 der Dämpfungseinrichtungen D und E Stirnfläche des Kolbens durch eine Schließfeder 42 50 nicht mit Vorrichtungen ausgerüstet wären, die ihre gedrückt wird, die sich auf eine mit dem Kolben 35 schnelle Rückbewegung ermöglichten, würde das festverbundene Scheibe 43 abstützt. Die Druckkraft Eindringen sich mit den aufeinanderfolgenden der Schließfeder 42 übersteigt das Gewicht des Ven- Schwingungen vergrößern. Da die Rückholfeder 36 tils nur sehr wenig. viel weicher ist als die Feder 27 im Betätigungs-

Schließlich trägt jeder Kolben 35 eine mittlere 55 gestänge für den Schwinghebel 23 bis 26, würde das Stange 44^ bzw. 44^e, die nach oben über die Dämp- Wiederansteigen des Kolbens 35 gegen den Dämpfungswiderstand zwischen zwei Schwingungen tatsächlich bedeutungslos sein. Nach jeder Schwingung würden die Arme des Schwinghebels 23 bis 26 die 60 Stangen 44¹* bzw. 44^e der Kolben 35 niedriger als bei der vorhergehenden Schwingung vorfinden, und es käme vor, daß bei vollkommen eingesunkenem Kolben 35 die Schwingungsamplitude des Schwinghebels so groß würde, daß das Spiel/ übertroffen und die

einrichtung D bzw. E (Fig. 4) herrschenden Druckes 65 Ventile bei jeder Schwingung betätigt würden, was geschlossen ist und das von dem unteren Hohlraum einen unnützen Gasverlust und Schwierigkeiten bei verdrängte Öl in die oberhalb des Kolbens gelegene der Betätigung der Aufhängung ergeben würde. Dies Kammer 47 lediglich durch das kalibrierte Loch 39 ist durch die Ausrüstung der zwei Dämpfungseinrich-

fungseinrichtungD bzw. E vorsteht; sie verläuft durch eine sehr lose Packung 45, deren Dichtheit nicht vollkommen zu sein braucht, weil sie oberhalb des freien Spiegels des Öles angeordnet ist.

Die Abwärtsbewegung des Kolbens 35 wird energisch gedämpft, da das ringförmige Ventil 41 unter dem kombinierten Einfluß der Schließfeder 42 und des in der unteren Kammer 46 der Dämpfungs-

tungenZ) und E mit einseitiger Dämpfung mittels der Ventile 41 vermieden, wodurch die Kolben 35 während jeder Halbschwingung der Achsbrücke α zu ihrem Anschlag zurückkehren können. Der Schwinghebel 23 bis 26 trifft bei jedem Durchgang durch seine Mittelstellung auf die Stangen 44**, 44^e der Kolben 35 auf; die Amplitude semer Schwingung steigt nicht weiter an und die Ventile 16, 21 werden während der in Frage stehenden Schwingungen niemals betätigt. Zwar wäre mittels eines einzigen Dämpfers mit starker Dämpfung in beiden Richtungen an Stelle der beiden Dämpfungseinrichtungen D und E für diese kleinen Amplituden dieselbe Wirkung erreichbar, jedoch ist dieser in seiner Gesamtwirkung ungünstiger, da in diesem Falle der Schwinghebel 23 bis 26, durch den Dämpfer zurückgehalten, der Bewegung der Achse nur mit sehr großer Verzögerung folgen kann. Bei letzterer Anordnung kann der Zu- bzw. Abfluß von Druckgas noch nicht nach Erreichen des Abstandes Z₀, also der Mittellage, unterbrochen werden, da der Schwinghebel 23 bis 26 infolge Abbremsens seiner Bewegung durch den Dämpfer seine eigene Mittellage noch nicht erreicht hat. Der Druckregelvorgang beim Ändern der Nutzlast wäre daher bei einem einzigen, doppeltwirkenden Dämpfer mit einem mehr oder weniger langen Pendeln um die Mittellage mit entsprechendem Gasverlust verbunden, da mehrfach die Ventile 16 und 21 betätigt werden würden. Durch eine ungünstige Verkettung von Umständen könnten sich die Schwingungen gegebenenfalls unbeschränkt fortsetzen.

Diese Gefahr ist durch Anordnen der zwei Dämpfungseinrichtungen D und E mit einseitiger Verbindung und Dämpfung beseitigt.

matische Federungsteile über den Druckregler mit einer gemeinsamen Druckluft- oder Druckgasquelle verbindbar sind, wobei der Druckregler einen Schwinghebel aufweist, der mittels eines federnden Gestänges in Abhängigkeit von der Bewegung der Fahrzeugachse betätigbar ist und entweder auf ein Verbindungs ventil zu der Druckluft- oder Druckgasquelle hin oder auf ein Auslaßventil einwirkt, und wobei ferner im Druckregler zum Abschwächen der Pendelbewegungen des Schwinghebels zwei jeweils aus Zylinder und Kolben bestehende Dämpfungseinrichtungen vorgesehen sind, deren Kolben in ihren Ruhestellungen durch Federn gegen feste Anschläge gedrängt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (35) der Dämpfungseinrichtungen (D und E) jeweils mit einer an sich bekannten Vorrichtung versehen sind, die die Dämpfwirkung während der unter dem Druck der Rückholfedern (36) erfolgenden, gegen die Anschläge (37) hin gerichteten Rücklaufbewegungen der Kolben weitgehend mindert oder aufhebt.

2. Druckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der den Anschlägen (37) gegenüberliegenden Seite der Kolben (35) diese in an sich bekannter Weise jeweils mit mindestens einer großen öffnung (40) versehen sind, der ein Verschlußteil (41) zugeordnet ist, das durch eine Schließfeder (42) angedrückt wird.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE: 35

1. Druckregler für pneumatische Federungsteile von kombinierten hydraulisch-pneumatischen Stoßdämpfern, die auf den beiden Seiten einer Fahrzeugachse angeordnet sind und deren pneu-In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 837 551;

USA.-Patentschriften Nr. 1632 041, 1759 939;

Zeitschrift »Das Auto, Motor und Sport«, Heft 22/ 1955, S. 10 bis 12;

Zeitschrift »Kraftfahrzeugtechnik«,

6. Jahrgang, Heft 2, Februar 1956, S. 44 bis 47.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1024 371.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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