DE1240750B - Federbein fuer Kraftfahrzeugaufhaengungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKl.: 63 c-42

Nummer: 1240 750

Aktenzeichen: G 3156411/63 c

1 240 750 Anmeldetag: 10.Februar 1961

Auslegetag: 18. Mai 1967

Die Erfindung betrifft ein Federbein für Kraftfahrzeugaufhängungen, bestehend aus einem Flüssigkeitskolbenstoßdämpfer und einer rohrförmigen biegsamen Membran, die an einem rohrförmigen Teil an der Kolbenstange und an einem den Zylinder über dessen Länge umgebenden Behälter befestigt ist, wobei der von der Membran umschlossene Raum mit dem unteren Zylinderteil Verbindung hat. Bei einer derartigen bekannten Anordnung besteht die Gefahr, daß die äußere Wand der Membran am Ende des Zusammenschiebens des Federbeins zwischen deren Innenwand und den rohrförmigen Teil gelangt, wodurch die einwandfreie Arbeit des Federbeins verhindert wird.

Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil dadurch, daß das Ende des an der Kolbenstange befestigten rohrförmigen Teils, an dem die über das Ende geschobene biegsame Membran außen befestigt ist, nach einwärts auf das Behälterrohr zu eingebogen ist. Auf diese Weise wird bewirkt, daß die Membran beim Zusammenschieben und Auseinanderziehen des Federbeins um sich selbst umstülpt, also an die Funktion störenden Bewegungen gehindert ist. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Raum zwischen dem rohrförmigen Teil und dem Behälterrohr des Stoßdämpfers eine starre Büchse am Behälterrohr befestigt. Wenn der Stoßdämpfer zusammengeschoben ist, fährt diese Büchse gegen einen Flansch an und sichert, daß das eingespannte Ende der Membran gegen eine Schulter gedrückt wird, wodurch Änderungen ihrer Lage unterbunden werden. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn das eine Ende der Büchse den inneren Rand der biegsamen Membran umfaßt und gegen das Behälterrohr des Stoßdämpfers unter Bewirkung einer flüssigkeitsdichten Verbindung drückt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.

Für die Unteransprüche 3, 4, 6 und 9 wird Schutz nur im Zusammenhang mit den vorgeordneten Ansprüchen beansprucht.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von Federbeinen nach der Erfindung dargestellt. In dieser ist

F i g. 1 ein Längsschnitt durch ein Federbein am Ende des Verdichtungshubes,

F i g. 2 ein Längsschnitt entsprechend F i g. 1 in kleinerem Maßstab mit dem Federbein am Ende des Rückhubes (Stoßdämpfer auf größte Länge auseinandergezogen),

Fig. 3 bis 5 Querschnitte nach den Linien 3-3 bzw. 4-4 bzw. 5-5 der Fig. 1 und

Federbein für Kraftfahrzeugaufhängungen

Anmelder:

General Motors Corporation,
Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. K. Walther, Patentanwalt,
Berlin 19, Bolivarallee 9

Als Erfinder benannt:
Paul John Long jun.,

George Wright Jackson, Dayton, Ohio (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 30. August 1960

(52 881,52 882,52 949)

F i g. 6 ein Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Federbeines nach der Erfindung.

Bei der ersten Ausführungsform gemäß den F i g. 1 bis 5 besteht ein Flüssigkeitskolbenstoßdämpfer 10 aus einem Zylinder 12 für einen mit Ventilen ausgerüsteten Kolben 14, dessen Kolbenstange 16 nach außen aus dem Zylinder 12 ragt. Die Kolbenstange 16 tritt durch eine Kolbenstangenführang 18, eine federbelastete Kolbenstangendichtung 20 und eine Endkappe 22 eines Behälters und trägt am äußeren Ende einen Anschlußring 24 mit eingelegter nachgiebiger Büchse.

Die Endkappe 22 verschließt das eine Ende eines Behälterrohres 32, das den Zylinder 12 umgibt. Das andere Ende des Behälterrohres 32 ist durch eine einen Anschlußring 36 tragende Bodenkappe 34 verschlossen, die innen Rippen hat, auf denen ein am Ende des Zylinders 12 befestigtes Bodenventil 26 abgestützt ist. Das Bodenventil 26 arbeitet in der üblichen Weise; es bietet also dem Flüssigkeitsstrom vom Zylinder 12 zum vom Behälterrohr 32 umschlossenen Raum Widerstand, während es beim Rückhub den umgekehrt gerichteten Flüssigkeitsstrom im wesentlichen unbehindert gestattet.

Der Kolben 14 enthält übliche Ventile, also ein Ventil 28, das dem Flüssigkeitsstrom durch den Kolben 14 beim Zusammenschieben des Stoßdämpfers (nachfolgend Verdichtungshub genannt)

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Widerstand entgegensetzt, und ein Ventil 30, das bei entgegengesetztem Flüssigkeitsstrom diesem Widerstand bietet.

Eine rohrförmige biegsame Membran 40 aus gewebeverstärktem Gummi verbindet das Behälterrohr 32 des Stoßdämpfers mit dem abgeschrägten freien Randteil 48 eines rohrförmigen Teils 50, der koaxial im wesentlichen über die ganze Länge des Stoßdämpfergehäuses, d. h. des Behälterrohres 32, den Stoßdämpfer umgibt. Der Teil 50 ist mit der Kolbenstange 16 durch einen an dieser neben dem Anschlußring 24 angeschweißten Ringflansch 46 flüssigkeitsdicht verbunden. Befindet sich der Stoßdämpfer in der Stellung am Ende des Verdichtungshubes, so bildet die Membran 40 zueinander im wesentlichen konzentrische innere und äußere Wände, die am unteren Ende durch ein bogenförmiges Stück miteinander verbunden sind, das eine sich abwälzende Dichtung darstellt. Es wird somit eine geschlossene Fluidkammer 38 gebildet, die von der Membran 40, dem Teil 50, dem Ringflansch 46, der Kolbenstange 16, der Behälterendkappe 22 und einer starren, aus dünnem Metall bestehenden Büchse 60 begrenzt wird. Die Büchse 60 ist in dem Raum zwischen dem Teil 50 und dem Behälterrohr 32 des Stoßdämpfers befestigt.

Die ringförmige geschlossene Fluidkammer 38 enthält eine sehr kleine Menge eines Silikonschmiermittels für die Wände der biegsamen Membran 40. Der rohrförmige Teil 50 hat einen Fluidanschluß 54, um den Druck in der Fluidkammer 38 erhöhen oder ' absenken zu können.

Das äußere Ende der biegsamen Membran 40 ist von einem innen gezahnten Befestigungsband 52 aus Metall umschlossen, das die Membran 40 gegen den abgeschrägten Randteil 48 des Teils 50 hält. Hierdurch wird eine Keilwirkung erzielt, die die Dichtigkeit sogar erhöht, wenn der Druck in der Fluidkammer 38 ausreicht, um das Ende der Membran 40 zu bewegen.

Das freie Ende 51 des rohrförmigen Teils 50 ist nach einwärts gebogen, so daß es als Führung für die Dichtung der sich umstülpenden Membran 40 dient. Es verhindert, daß die äußere Wand der Membran 40 am Ende des Verdichtungshubes zwischen deren Innenwand und dem Teil 50 oder am Ende des Rückhubes beim Auseinanderziehen des Stoßdämpfers auf größte Länge zwischen deren Innenwand und der starren Büchse 60 gelangen kann.

Die Federtasche der Kolbenstangendichtung 20 steht über eine öffnung 56 im Zylinder 12 mit einem zum Behälter des Stoßdämpfers führenden Kanal 58 in Verbindung. Die Stelle, an der die Kolbenstange 16 in die Behälterendkappe 22 eintritt, ist von der Fluidkammer 38 umgeben. Die federbelastete Dichrung 20 ist so ausgebildet, daß sie ein Entweichen von Stoßdämpferflüssigkeit oder Luft aus dem Behälter verhindert, jedoch den Eintritt von unter Druck stehendem Fluid aus der Fluidkammer 38 über die Öffnung 56 und den Kanal 58 in den Stoßdämpf erbehälter gestattet. Hierdurch wird der Druck der Stoßdämpferflüssigkeit erhöht, wodurch eine Verringerung der Luftaufnahme infolge Verkleinerung der Neigung zum Verschäumen erzielt wird.

Die starre Büchse 60 bewirkt eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen dem inneren Rand der Membran 40 und dem Behälterrohr 32, von dem sie getragen wird. Das eine Ende der Büchse 60 umsehließt

den inneren Rand der Membran 40 und drückt ihn gegen einen zylindrischen Teil 66 des Behälterrohres 32. In diesem Bereich liegende bogenförmige und schlitzförmige Öffnungen 62 in der Büchse 60 gestatten Teilen 64 der Membran 40 den Durchtritt, wodurch eine Relativbewegung der Membran 40 zur Büchse 60 in axialer Richtung verhindert wird. Eine Bewegung der Membran 40 längs des Behälterrohres 32 tritt aus drei Gründen nicht ein. Einmal ist der zwischen den Linien X und Y in F i g. 1 liegende Teil 66 des Behälterrohres 32, gegen den die Membran 40 anliegt, zylindrisch, weiterhin befindet sich am einen Rand des zylindrischen Teils 66 eine Schulter 68, und schließlich erstreckt sich die Büchse 60 über das Behälterrohr 32 hinaus bis zum Ringflansch 46, wenn der Stoßdämpfer am Ende des Verdichtungshubes ist.

Um den Zusammenbau der Membran 40 mit dem Behälterrohr 32 zu erleichtern, hat dessen zylindrischer Teil an der der Schulter 68 abgewandten Seite einen nach innen eingezogenen Teil 70, an den sich ein zylindrischer Teil 72 und dann ein nach außen erweiterter Teil 74 anschließen. Beim Zusammenbau wird die Membran 40 über das Behälterrohr 32 gestreift, bis sein Rand im zylindrischen Teil 72 des Behälterrohres 32 liegt. Dann wird die Büchse 60 über die Membran 40 geschoben, worauf beide Teile längs des schrägen eingezogenen Teils 70 in den Bereich des zylindrischen Teils 66 gegen die Schulter 68 verschoben werden.

Die zweite Bauform gemäß F i g. 6 bedarf keiner Beschreibung im einzelnen, da sie im wesentlichen der ersten Bauform entspricht. Für gleiche Teile sind daher gleiche Bezugszeichen verwendet. Der wichtigste Unterschied besteht darin, daß die Büchse 60 in Fortfall kommt. Der innere Rand der Membran 40 wird hier auf einem schrägen Teil 42 des Behälterrohres 32 durch ein auf seiner Innenseite gezahntes Metallband 44 festgehalten, ähnlich wie der äußere Rand an dem schrägen Randteil 48 des rohrförmigen Teils 50 durch das Metallband 52 festgehalten wird.

Bei beiden Bauformen steht eine verhältnismäßig glatte zylindrische Fläche zur Abstützung der inneren Wand der Membran 40 zur Verfügung, wenn diese sich bei den Hüben des Stoßdämpfers umstülpt. Dies verringert den Abrieb der Membran 40 wesentlich. Bei der ersten Bauform wird diese zylindrische Fläche zum Teil vom Behälterrohr 32 und zum Teil von der Büchse 60 gebildet, während bei der zweiten Bauform das Behälterrohr 32 so gestaltet ist, daß es eine im wesentlichen zylindrische Fläche hat, wobei das Metallband 44 um so weit vorsteht, daß es eine Beschädigung der Membran 40 nicht bewirken kann.

Die beschriebenen Baueinheiten können über die Anschlußringe 24 und 36 zwischen den gefederten und den ungefederten Teilen eines Kraftfahrzeugs eingebaut werden, z. B., um übliche rohrförmige Flüssigkeitskolbenstoßdämpfer zu ersetzen, die neben den Hauptaufhängungsfedern, vorzugsweise den hinteren Federn des Fahrzeugs, angeordnet sind.

Die Aufhängung eines Kraftfahrzeugs muß üblicherweise einem Kompromiß gerecht werden und wird so ausgelegt, daß sich ein einwandfreier Lauf des Fahrzeugs bei kleinster und größter Normalbelastung ergibt. Ein Druck von 0,70 bis 1,0^ kg/cm* in der Fluidkammer 38 einer Aufhängung nach der Erfindung genügt, um ein Gegenejnanderreiben der inneren und äußeren Wände der Membran zu ver-

Claims (9)

hindern, ohne die Eigenschaften der Aufhängung gegenüber der obenerwähnten Normalauslegung zu verändern. Eine normale Aufhängung kann jedoch schweren Belastungen des Fahrzeugs nicht gerecht werden, wie z. B. bei Zuladung schweren Gepäcks oder Schleppen eines Anhängers oder Bootes. Unter diesen Bedingungen neigt die Aufhängung bis zu den Stoßpuffern durchzuschlagen, wodurch sich ein harter Lauf des Fahrzeugs ergibt. Bei Nachtfahrt wird hierbei auch der Scheinwerferstrahl zu weit aus seiner normalen Richtung abgelenkt, so daß andere Fahrzeuge belästigt werden. Um die Aufhängung derartigen Betriebsverhältnissen anzupassen, ist es lediglich erforderlich, daß der Fahrer den Fluiddruck in der Fluidkammer 38 erhöht. So ist ein Druck in der Fluidkammer von 4,22kg/cm2 ausreichend, um eine zusätzliche Belastung von 90,7 kg je Rad auszugleichen. Die genaue Menge des in die Fluidkammer 38 einzuführenden Fluids kann durch Beobachten des Scheinwerferstrahls während des Auffüllens leicht ermittelt werden. Wird die schwere Last entfernt, so wird der Druck in der Fluidkammer 38 wieder auf den normalen Wert von 0,7 bis 1,06 kg/cm2 erniedrigt. 25 Patentansprüche:

1. Federbein für Kraftfahrzeugaufhängungen, bestehend aus einem Flüssigkeitskolbenstoßdämpfer und einer rohrförmigen biegsamen Membran, die an einem rohrförmigen Teil an der Kolbenstange und an einem den Zylinder über dessen Länge umgebenden Behälter befestigt ist, wobei der von der Membran umschlossene Raum mit dem unteren Zylinderteil Verbindung hat, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (51) des an der Kolbenstange befestigten rohrförmigen Teils (50), an dem die über das Ende geschobene biegsame Membran (40) außen befestigt ist, nach einwärts auf das Behälterrohr (32) zu eingebogen ist.

2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Raum zwischen dem rohrförmigen Teil (50) und dem Behälterrohr (32) des Stoßdämpfers (10) eine starre Büchse (60) am Behälterrohr befestigt ist.

3. Federbein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende der Büchse (60) den inneren Rand der biegsamen Membran (40) umfaßt und gegen das Behälterrohr (32) des Stoßdämpfers (10) unter Bewirkung einer flüssigkeitsdichten Verbindung drückt.

4. Federbein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den Innenrand der Membran (40) umfassende Teil der Büchse (60) Öffnungen (62) hat, in die sich Teile (64) der Membran einbeulen.

5. Federbein nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Büchse (60) mindestens bis zum kolbenstangenseitigen Ende des Behälterrohres (32) des Stoßdämpfers (10) erstreckt.

6. Federbein nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (60) die Membran (40) gegen einen zylindrischen, in einer Schulter (68) endenden Teil (66) des Behälterrohres (32) drückt.

7. Federbein nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der innerhalb der Büchse (60) liegende Teil (70) des Behälterrohres (32) vom zylindrischen Teil (66) nach innen verjüngt ist.

8. Federbein nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Rand der biegsamen Membran (40) mit dem freien Randteil (48) des rohrförmigen Teils (50) durch ein auf der Innenseite gezahntes Befestigungsband (52) verbunden ist.

9. Federbein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Fluidkammer (38) eine kleine Menge eines Silikon- oder anderen Schmiermittels für die Membran enthalten ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Gebrauchsmuster Nr. 1 678 349,
813 407;

französische Patentschriften Nr. 953 409,
879;
britische Patentschrift Nr. 830 696;
USA.-Patentschrift Nr. 2 922 635;
Automobiltechnische Zeitschrift ATZ vom September 1959, S. 279 bis 284.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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