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Federkraftspeicher, insbesondere für die Federung von Kraftfahrzeugen
Die Erfindung betrifft Federkraftspeicher, insbesondere für die Federung von Kraftfahrzeugen,
mit einem durch eine elastische Membran in zwei Räume geteilten Gehäuse und einem
als Federmittel wirkenden kompressiblen Medium, z. B. Stickstoff im ersten dieser
beiden Räume, und einem als übertragungsmittel wirkenden inkompressiblen Medium,
z. B. 0I im zweiten Raum. In den weiteren Erläuterungen soll der das inkompressible
Medium aufnehmende zweite Raum als Flüssigkeitsraum und der das kompressible Medium
enthaltende erste Raum mit Gasraum bezeichnet werden, wobei die Verwendung anderer
Medien nicht ausgeschlossen sein soll.
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Federkraftspeicher der vorstehend erwähnten Art sind an sich bekannt,
wobei der Flüssigkeitsraum oder der Gasraum zwischen der elastischen Membran und
der Gehäuseaußenwandung angeordnet sein kann. Bekannte Federkraftspeicher zeigen
den Nachteil, daß ihre Federcharakteristik, welche aus Gasvolumen und Gasdruck bestimmt
ist, nicht in allen Fällen über den gesamten, durch konstruktive Begrenzung bestimmten
Gasraum eindeutig festzulegen ist. Diese Federkraftspeicher, bei denen der Gasraum
beim Entspannen den gesamten, durch konstruktive Begrenzung bestimmten Gehäuseraum
einnehmen kann, neigen dazu, daß sich beim schnellen Verdrängen der Flüssigkeit
zwischen Membran und Gehäusewandung ein Flüssigkeitssack bilden kann. Dieser kommt
dadurch zustande, daß der Flüssigkeit mit der ihr anhaftenden Trägheit der Durchflußweg
aus allen Teilen des Flüssigkeitsraumes zu den einseitig angebrachten Abflußöffnungen
von der Membran gesperrt wird.
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Der Federbereich des Federkraftspeichers ist durch die konstruktive
Begrenzung des Gehäuseraumes bestimmt, und beim Entspannen des Gasraumes und Bildung
eines Flüssigkeitssackes kann das Gas nicht den gesamten, durch konstruktive Begrenzung
bestimmten Gehäuseraum einnehmen. Die im Flüssigkeitssack eingesperrte Flüssigkeit
stört die Zuordnung von Federweg zu einem bestimmten Flüssigkeitsstand im Flüssigkeitsraum,
d. h., die Federcharakteristik des Federkraftspeichers bricht frühzeitig ab.
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Es sind Federkraftspeicher bekannt, die im Flüssigkeitsraum mehrere
Bohrungen aufweisen, die einen Abfluß der Flüssigkeit an mehreren Stellen zulassen.
Von diesen Bohrungen sind aber ein Teil nur als Entlüftungsbohrungen beim Füllen
vorgesehen. Außerdem ergibt sich beim Versperren dieser oder jener Bohrungen immer
noch eine Unstetigkeit in der Federcharakteristik und vor allem eine Änderung der
Dämpfung. Es sind weitere Federkraftspeicher bekannt, die für die Federung nur einen
Teil des durch konstruktive Begrenzung bestimmten Gehäuseraumes verwenden, d. h.,
ein Teil des Gehäuseraumes bleibt immer mit Flüssigkeit gefüllt. Diese haben den
Nachteil, daß der Gehäuseraum größer ausgebildet wird, als es der Zuordnung vom
Federraum zum Federbeinweg oder dem Flüssigkeitsstand entsprechen würde.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, diese vorstehenden Nachteile zu vermeiden.
Die Aufgabe wird bei den eingangs erwähnten Federkraftspeichern dadurch gelöst,
daß in dem das inkompressible Medium aufnehmenden zweiten Raum Mittel vorgesehen
sind, welche ein sattes, dichtendes Anliegen der freien Membranfläche an der Gehäusewandung
verhindern.
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Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß die Flüssigkeit auch bei schneller
Entspannung des Federkraftspeichers vollständig aus dem Flüssigkeitsraum abfließen
kann. Es kann daher die Federcharakteristik nicht vorzeitig abbrechen, und der zur
Verfügung stehende Raum kann voll für die Federung ausgenutzt werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung weist die
Membran auf ihrer dem zweiten Raum zugewandten Oberfläche stellenweise Erhebungen
auf und ist durch diese Erhebungen an der den zweiten Raum bildenden Gehäusewand
abstützbar, so daß die zwischen den Erhebungen liegende Membranfläche im Abstand
von der Gehäusewand gehalten wird.
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Diese Ausführung hat den Vorteil, daß die Membran gegenüber der Gehäusewandung,
welche nicht
besonders bearbeitet zu sein braucht, geschützt wird,
ohne daß die Elastizität der Membran wesentlich verändert wird, wie es z. B. durch
eine stärkere Membranhaut der Fall sein würde. Ein weiterer Vorteil liegt darin,
daß durch die stellenweisen Erhebungen die Membran gegen Ventile u. dgl. geschützt
ist, wenn die Membran z. B. eine geschlossene Topfform aufweist.
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Die Erhebungen in der Membranoberfläche können in erster Linie bzw.
in verstärktem Maße im Bereich des zentral im zweiten Raum angeordneten Zu- und
Abflußventils für das übertragungsmedium angeordnet sein. Dabei ist eine nach dem
Ventil hin gerichtete strahlenförmige Anordnung und bzw. oder Ausbildung der.Erhebungen
zweckmäßig. Als Erhebungen sind leistenförmige Wülste oder punktförmige Buckel vorgesehen.
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Einzelheiten der Erfindung zeigen die nachstehend beschriebenen .und
in der Zeichnung dargestellten Beispiele, ohne daß dem Text oder der Darstellung
ein einschränkender Sinn beizulegen ist. Es zeigt Fig. 1 einen Federkraftspeicher
mit topfförmiger Membran im Schnitt, Fig. 2 einen Federkraftspeicher mit konzentrisch
innenliegendem Federbein im Schnitt und Fig. 3 und 4 verschiedene Ausführungsformen
der Erhebungen in Ansicht.
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Fig. 1 zeigt einen Federkraftspeicher 2, welcher getrennt von irgendeinem
Arbeitsaggregat, z. B. einer Radaufhängung nach Art eines Federbeines oder eines
Scheibenwischers angeordnet ist. Der Federkraftspeicher 2 besteht aus einem topfförmigen
Gehäuse 3 und einem Deckel 4. Eine Membran 5 ist mit einer Wulst 6 zwischen
topfförmigem Gehäuse 3 und Deckel 4 dichtend angebracht. Die Membran 5 ist
dabei ebenfalls als Topf ausgebildet und in der Größe im wesentlichen dem Gehäuse
3 angepaßt. Sie teilt das Innere des Federkraftspeichers 2 in zwei Räume 7 und
B.
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In dem ersten Raum 7 befindet sich als Federmedium ein kompressibles
Medium, z. B. Stickstoff. Ein nicht näher dargestelltes Ventil 9 dient der Füllung
bzw. Regelung. Im zweiten Raum 8 befindet sich eine Füssigkeit, z. B. Öl. Dieser
Raum 8 steht über das Ventil 10 - welches möglicherweise noch eine Drosselfunktion
zu erfüllen hat -, über nicht dargestellte Leitungen mit dem Arbeitsaggregat in
Verbindung. Die Flüssigkeit überträgt also die Bewegungen und Kräfte vom Arbeitsaggregat
auf das Federmedium, und umgekehrt.
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Die Membran 5 ist auf ihrer dem zweiten Raum 8
zugekehrten Außenseite
mit Erhebungen 11 versehen. Diese sind als punktförmige Buckel ausgebildet. Sie
sind, wie Fig. 3 zeigt, so angeordnet, daß sie strahlenförmig zum Ventil
10 gerichtet sind. Durch diese Buckel wird die Membran 5 stets auf Abstand
von der Wandung des Gehäuses 3 gehalten, d. h., sie kann niemals satt und dichtend
an dieser anliegen. Der Durchfluß der Flüssigkeit aus allen Teilen des zweiten Raumes
8 zum Ventil 10 ist stets gewährleistet, und ein Flüssigkeitssack
kann sich nicht ausbilden.
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Fig. 2 zeigt einen Federkraftspeicher 12, welcher aus einem topfförmigen
Gehäuse 14 und einem Dekkel 17 besteht. Das Gehäuse ist an einem Teil, z.
B. am Fahrzeugrahmen, befestigt. Zentrisch im Deckel 17 liegt ein Federbeingehäuse
19, in dem der Kolben 13 arbeitet. Dieser ist z. B. mit einem
Teil der Radaufhängung verbunden. Der Federkraftspeicher 12 steht über einen Flüssigkeitsraum
16 im Federbeingehäuse 19 mittelbar in Verbindung.
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Die Membran 15 ist mit einer Wulst 18 zwischen topfförmigem
Gehäuse 14 und Deckel 17 dichtend eingelassen. Mit einer zweiten Randwulst
20 ist sie an dem Federbeingehäuse 19 dichtend befestigt. Durch die
Befestigung von Randwulst 18 und 20 ist zwischen Membran 15 und topfförmigem
Gehäuse 14 der zweite Raum 21 geschaffen, welcher die Flüssigkeit, z. B. Öl, enthält.
Zwischen Membran 15, Federbeingehäuse 19 und Deckel 17 wird der erste Raum 22 gebildet,
welcher das kompressible Medium, z. B. Stickstoff, enthält. Der Raum 22 steht, wie
in Fg. 1, mit einem Ventil 9 in Verbindung. Der Raum 21 steht mit dem Flüssigkeitsraum
16 über eine Loch-bzw. Ventilplatte 23, welche beim Federungsvorgang schwingungsdämpfend
wirkt, in Verbindung. Die Membran 15 ist wiederum mit Erhebungen 11 versehen, durch
welche sie auf Abstand von der Gehäusewandung des topfförmigen Teils 14 gehalten
wird und ein Durchfluß der gesamten Flüssigkeit aus dem zweiten Raum durch die Loch-
bzw. Ventilplatte 23 in den Flüssigkeitsraum 16 im Federbeingehäuse 19 gewährleistet
ist.
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Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung, wie die Erhebungen 11
als punktförmige Buckel ausgebildet sein können. Dabei kann es wichtig sein, daß
die in den verschiedenen Strahlen angeordneten Buckel 11
hinsichtlich
ihres Abstandes von der Membranmitte gegeneinander versetzt sind. Dadurch wird ein
kreisförmiges Anliegen der Membran zwischen den Bukkeln 11 vermieden.
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Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung, wie die Erhebungen als
leistenförmige Wülste ausgeführt sein können. Auch diese sind zweckmäßig gegeneinander
versetzt.