DE1253072B - Druckmittelanlage fuer die mit Druckmittel arbeitende Federung von Kraftfahrzeugen - Google Patents
Druckmittelanlage fuer die mit Druckmittel arbeitende Federung von KraftfahrzeugenInfo
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Description
DEUTSCHES
V/fflVWt
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT B62d
DeutscheKl.: 63 c-41
Nummer: 1 253 072
Aktenzeichen: G 4158011/63 c
1 253 072 Anmeldetag: 22.September 1964
Auslegetag: 26. Oktober 1967
Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckmittelanlage für die mit Druckmittel arbeitende Federung
von Kraftfahrzeugen, bei der ein Kolbenverdichter mit Membranantrieb in einen Druckmittelbehälter
fördert, der über ein willkürlich betätigbares Druckmittelsteuerventil mit der Federung verbunden ist,
wobei die Membran durch die Druckdifferenz der auf ihre beiden Seiten wirkenden Drücke hin- und herbewegbar
ist und in ihren Grenzlagen ein unter Schnappwirkung stehendes Umsteuerventil betätigt.
Durch die britische Patentschrift 904 001 ist eine Druckmittelanlage für eine mit Öl arbeitende Bremsanlage
eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei der der Kolbenverdichter auf einen Speicher veränderlichen
Volumens arbeitet, der für seine Funktion eine Druckkammer für Luft benötigt. Der Speicher ist
daher in seiner Größe begrenzt, so daß die Anlage einen vom Verdichter getrennten Vorratsbehälter benötigt.
Durch den komplizierten Aufbau des Verdichters ist auch ein Eingliedern der erforderlichen
Ventile unmöglich, die daher getrennt vom Verdichter angeordnet werden müssen. Der Platzbedarf ist
daher sehr beträchtlich, wodurch der Einbau in das Kraftfahrzeug erschwert wird. Als Druckmittelanlage
für eine mit Druckmittel arbeitende Federung v/äre eine derartig aufgebaute Anlage denkbar ungünstig,
da für diese die Einbaumöglichkeiten noch wesentlich ungünstiger als bei der Bremsanlage liegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Druckmittelbehälter, den Verdichter und die ihm zugeordneten
Ventile zu einer kompakten Baugruppe auszugestalten, die für die Anordnung in einem Kraftfahrzeug
besonders günstig ist.
Die Erfindung besteht darin, daß ein den Verdichter und seinen Membranantrieb umschließender
Gehäuseteil das offene Ende des einseitig offenen Druckmittelbehälters abschließt und mit diesem Gehäuseteil
das willkürlich betätigbare Druckmittelsteuerventil und das Umsteuerventil für den Membranantrieb
verbunden sind.
Die erfindungsgemäße Ausbildung gestattet es, ohne wesentliche Vergrößerung der Abmessungen
den Verdichter zweistufig auszubilden. In weiterer Ausgestaltung ist daher vorgesehen, daß der Verdichterkolben
einen durchgehenden axialen Kanal enthält und der Verdichterkolben mit einem Ende in
einem ersten Zylinder gleitet und ein erstes Rückschlagventil enthält, dessen Einlaßseite mit der auf
der einen Seite der Membran liegenden Kammer und dessen andere Seite mit dem axialen Kanal verbunden
sind und das andere Ende des Verdichterkolbens in einem zweiten Zylinder gleitet und ein zweites
Druckmittelanlage für die mit Druckmittel
arbeitende Federung von Kraftfahrzeugen
arbeitende Federung von Kraftfahrzeugen
Anmelder:
General Motors Corporation, Detroit, Mich.
(V.StA.)
(V.StA.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. K. Walther, Patentanwalt,
Berlin 19, BolivaralIee 9
Berlin 19, BolivaralIee 9
Als Erfinder benannt:
George Wright Jackson, Dayton, Ohio (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. November 1963
(326 812, 327008, 327 009)--
Rückschlagventil trägt, dessen Einlaßseite mit dem axialen Kanal und dessen Auslaßseite mit dem Inneren
des zweiten Zylinders verbunden sind, und ein drittes Rückschlagventil den Auslaß aus dem zweiten
Zylinder zum Druckmittelbehälter bildet.
Eine günstige Eingliederung des Umsteuerventils für den Membranantrieb wird dadurch erreicht, daß
ein Ventilschieber des Umsteuerventils schwenkbar in dem Gehäuseteil gelagert ist und eine bogenförmige
Ausnehmung aufweist, die mit drei Öffnungen des Gehäuseteils so zusammenarbeitet, daß in jeder der
beiden Grenzstellungen des Ventilschiebers die Verbindung zwischen der in der Mitte liegenden Öffnung
mit einer der seitlich danebenliegenden Öffnungen erfolgt, während die andere zur Außenluft verbunden
ist. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn das Umsteuerventil einen abgewinkelten Schwenkarm enthält, dessen
einer Schenkel um einen begrenzten Winkel durch die Bewegung des Verdichterkolbens drehbar
ist, wodurch sein anderer Schenkel eine Schwenkbewegung eines Betätigungshebels eines Betätigungsgestänges bewirkt, die unter Schnappwirkung zwischen
den beiden Grenzlagen durch eine Schraubenfeder erfolgt. Ferner ist vorgesehen, daß zur Unterstützung
der Schnappwirkung bei der Bewegung des Ventilschiebers des UmsteuerventiIs eine halbkreisförmige
Blattfeder zwischen dem Gehäuseteil und einem neben der Schwenkachse des Ventilschiebers
liegenden Teil desselben vorgesehen ist.
709 679/335
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Druckmittelanlage nach der Erfindung dargestellt.
In der Zeichnung ist
F i g. 1 eine Seitenansicht einer Kraftfahrzeug-Abfederung in schematischer Darstellung,
F i g. 2 ein senkrechter Schnitt nach der Linie 2-2 der F i g. 1 in Richtung der Pfeile gesehen,
Fig.3 eine Seitenansicht der Druckmittelanlage gemäß F i g. 1 in größerem Maßstab,
F i g. 4 eine zum Teil geschnittene Stirnansicht der Druckmittelanlage in Richtung der Pfeile 4 der F i g. 3
gesehen,
F i g. 5 ein senkrechter Schnitt nach der Linie 5-5 der Fi g. 4 in Richtung der Pfeile gesehen,
F i g. 6 ein waagerechter Teilschnitt nach der Linie 6-6 der F i g. 4 in Richtung der Pfeile gesehen,
F i g. 7 eine perspektivische Ansicht eines Umsteuerventils der Druckmittelanlage mit auseinandergezeichneten
Einzelteilen,
F i g. 8 ein Teilschnitt durch das Umsteuerventil gemäß F i g. Ί,
F i g. 9 eine Teilansicht auf das Druckmittelsteuerventil in Richtung des Pfeiles 9 der F i g. 1 gesehen, as
F i g. 10 ein senkrechter Schnitt durch das Druckmittelsteuerventil nach der Linie 10-10 der F i g. 9
in Richtung der Pfeile gesehen in größerem Maßstab, Fig. 11 ein senkrechter Schnitt nach der Linie
11- 11 der Fig. 10 in Richtung der Pfeile gesehen, F i g. 12 ein waagerechter Schnitt nach der Linie
12- 12 der Fig. 10 in Richtung der Pfeile gesehen und
Fig. 13 ein waagerechter Schnitt nach der Linie
13- 13 der Fig. 10 in Richtung der Pfeile gesehen. In den F i g. 1 und 2 ist ein Kraftfahrzeug 10 dargestellt,
dessen gefederte Masse aus einem Rahmen 12 und einem Fahrzeugaufbau 14 und den diesen
üblicherweise zugeordneten Teilen besteht und dessen ungefederte Masse aus auf der Fahrbahn aufruhenden
Fahrzeugrädern 16, einem diese tragenden Achsgehäuse 18 und den üblichen zugeordneten Teilen
besteht. Die gefederte Masse, die aus dem Rahmen 12 und dem Fahrzeugaufbau 14 besteht, ist auf dem
Achsgehäuse 18 der ungefederten Masse über eine nur schematisch dargestellte Federung abgestützt.
Diese enthält zwei Lenker 22, die mit ihren einen Enden an einer Stütze 24 des Rahmens 12 angelenkt
sind, während ihre anderen Enden mittels einer Stütze 26 mit dem Achsgehäuse 18 verbunden sind.
Zwischen dem Rahmen 12 und den Lenkern 22 sind Schraubenfedern 28 vorgesehen, deren Wirkung zur
Verbesserung der Laufeigenschaften durch zwei Federbeine 29 unterstützt wird, die aus einem Stoßdämpfer
und einer Luftfeder bestehen.
Jedes zusätzliche Federbein 29 besteht aus einem unmittelbar wirkenden hydraulischen Stoßdämpfer
30, der von einer zusammendrückbaren Luftfeder 31 aus nachgiebigem Werkstoff umgeben ist, welch letztere
in zusammengedrücktem Zustand die Tragfähigkeit der Schraubenfedern 28 erhöht, um ein Anschlagen
gegen Puffer des Fahrzeugs zu verhindern bzw. eine übermäßige Aufwärtsbewegung des vorderen
Fahrzeugendes zu verhindern, wenn der Fahrzeugaufbau 14 im Bereich des Achsgehäuses 18 zusätzlich
belastet wird.
In den F i g. 3 bis 8 ist eine Druckmittelanlage 32 dargestellt, die aus einem länglichen zylindrischen
Druckmittelbehälter 34 besteht, dessen eine Stirnseite 36 geschlossen ist und dessen andere Stirnseite
38 offen ist. An der offenen Stirnseite 38 befindet sich eine ringförmige Verstärkung 40, die einen nach
außen gerichteten Flansch 42 eines ersten Gehäuseteils 44 eines unterdruckbetätigten Membranantriebes
eines Kolbenverdichters 46 aufnimmt. Zwischen der Verstärkung 40 und dem Flansch 42 ist ein Dichtungsring
48 (Fig. 5) vorgesehen, der aus nachgiebigem Werkstoff besteht und Druckmittelverluste
durch die offene Stirnseite 38 des Druckmittelbehälters 34 verhindert.
Der Gehäuseteil 44 enthält einen durchgehenden Kanal 50, der das Innere des Druckmittelbehälters
34 mit einem Druckmittelsteuerventil 52 verbindet. Das später noch zu beschreibende Druckmittelsteuerventil
52 dient der Steuerung des Druckmittelstromes aus dem Druckmittelbehälter 44 durch eine Leitung
54, die das Innere des Druckmittelsteuerventils 52 mit Leitungen 56 verbindet. Diese Leitungen 56 führen
zu den Luftfedern 31 der zusätzlichen Federbeine 29. Das Druckmittelsteuerventil 52 kann willkürlich
durch einen Kabelzug 58 betätigt werden, der in den Bereich des Fahrers geführt ist, beispielsweise
an das Armaturenbrett. Durch die willkürliche Betätigung kann das Druckmittelsteuerventil 52 entweder
die Verbindung mit den zusätzlichen Federbeinen 29 herstellen, um Druckmittel aus dem
Druckmittelbehälter 34 zuzuleiten, oder mit der Außenluft, je nachdem, ob eine Unterstützung der
Schraubenfedern 28 der Aufhängung gewünscht ist oder nicht.
Der in den F i g. 4 bis 8 dargestellte Kolbenverdichter 46 ist ein gedrängt bauender, wirtschaftlich
arbeitender Zweistufenverdichter. Er hat einen mit dem ersten Gehäuseteil 44 und der Verstärkung
40 des Druckmittelbehälters 34 verbundenen zweiten Gehäuseteil 60. Die Verbindung erfolgt durch über
den Umfang verteilte Schraubbolzen 62, von denen einige rohrförmige Dämpfungspuffer 64 tragen.
Ein ähnlicher Dämpfungspuffer 66 ist an der geschlossenen Stirnseite 36 des Druckmittelbehälters 34
vorgesehen. Diese Dämpfungspuffer verhindern die Übertragung von Schwingungen in der Druckmittelanlage
auf die sie tragende Halterung.
Der erste Gehäuseteil 44 ist mit einem Zylinder 70 versehen, der als zweiter Zylinder bezeichnet wird,
da er zur zweiten Verdichterstufe gehört und sich in den Druckmittelbehälter 34 erstreckt und axial
ausgerichtet zu einem Zylinder 72 im zweiten Gehäuseteil 60 ist, der zur ersten Verdichterstufe gehörig
als erster Zylinder bezeichnet wird. Der erste Zylinder 72 hat etwas größeren Durchmesser und
erstreckt sich in entgegengesetzter Richtung zum zweiten Zylinder 70. Der zweite Zylinder 70 ist an
seinem äußeren Ende offen, während der erste Zylinder 72 an seinem äußeren Ende geschlossen ist.
Der von den Gehäuseteilen 44 und 60 bestimmte Raum zwischen den beiden Zylindern 70 und 72 ist
durch eine biegsame Membran 78 in eine erste und zweite Kammer 74 und 76 unterteilt. Die biegsame
Membran 78 hat ein zentrales Loch und erstreckt sich quer durch den Pumpenraum. Der äußere Rand
der biegsamen Membran 78 ist abgedichtet zwischen den Gehäuseteilen 44 und 60 durch die Schraubbolzen
62 festgespannt. Gegen beide Flächen der biegsamen Membran 78 liegen Verstärkungsscheiben
80 und 82 an, die der Lagerung der Membran 78 auf
einem Verdichterkolben 86 dienen, der sich in der Mitte axial durch die Kammern 74 und 76 erstreckt.
Der Verdichterkolben 86 hat zwischen seinen Enden einen radial nach außen gerichteten Bund 88,
dessen eine Stirnfläche axial gegen die Verstärkungsscheibe 80 anliegt. Die Verstärkungsscheibe 82 wird
durch einen Sprengring 90 an dem Verdichterkolben 86 vorbelastet, um die Membran 78 abgedichtet
gegen diesen zu halten. Hierdurch wird ein Druckmittelübertritt zwischen den Kammern 74 und 76 verhindert.
Das linke Ende 91 des Verdichterkolbens 86 trägt eine U-förmige Dichtung 92, die abdichtend gegen
die Wandung des zweiten Zylinders 70 anliegt und in ihrer Lage durch eine Scheibe 94 gehalten wird.
Diese sitzt in einer Ringnut 96 des Verdichterkolbens 86. In einer ähnlichen Ringnut 98 ist axial einwärts
der Ringnut 96 eine Ringscheibe 100 aus porösem Werkstoff, beispielsweise Filz, vorgesehen, die mit
einem Schmiermittel getränkt ist, um die gleitende Reibung zwischen dem Verdichterkolben 86 und der
Lauffläche des zweiten Zylinders 70 zu verringern.
Das andere Ende 102 des Verdichterkolbens 86 hat etwas größeren Durchmesser als das Ende 91 und
trägt ebenfalls eine Ringdichtung 104 und eine Ringscheibe 106 in Ringnuten 108 bzw. 110 des Verdichterkolbens
86. Diese dienen dem gleichen Zweck wie die entsprechenden Teile am anderen Ende des Verdichterkolbens
86. Das Ende 102 des Verdichterkolbens 86 enthält ferner mehrere in Abstand über
den Umfang verteilte durchgehende Kanäle 112, die die Kammer 76 und das Innere des ersten Zylinders
72 miteinander verbinden. Der Verdichterkolben 86 trägt an seinem Ende 102 ferner eine Ventilscheibe
114 aus nachgiebigem Werkstoff, die sich radial nach auswärts von der Achse des Verdichterkolbens 86
erstreckt, so daß der radial außenliegende freie Randteil die Mündungen der Kanäle 112 überdeckt. Die
Ventilscheibe 114 wirkt daher als Rückschlagventil, das den Druckmittelstrom aus dem ersten Zylinder
72 in die Kammer 76 verhindert und einen ungehinderten Druckmittelstrom aus der Kammer 76 in den
ersten Zylinder 72 vor der ersten Stufe der Verdichtung gestattet.
Im gegenüberliegenden Ende 91 des Verdichterkolbens 86 ist ein Rückschlagventilglied 116 vorgesehen,
das in seine Schließlage durch eine Feder 118 gedrückt ist. Es steuert den Flüssigkeitsstrom des in
der ersten Stufe verdichteten Druckmittels über einen Kanal 119, der sich zentral durch den Verdichter- so
kolben 86 erstreckt, um den ersten Zylinder 72 mit dem zweiten Zylinder 70 zu verbinden. In einem
Zylinderraum 122 kleineren Durchmessers am äußeren Ende des zweiten Zylinders 70 ist ein weiteres
Rückschlagventil 120 vorgesehen, das durch eine Feder 124 in seine Schließlage gedrückt wird. Es
steuert den Strom des in der zweiten Stufe verdichteten Druckmittels von dem Kolbenverdichter 46 zum
Druckmittelbehälter 34.
Die zuvor beschriebenen Ventile arbeiten mit der So durch die Membran 78 bewirkten Hin- und Herbewegung
des Verdichterkolbens 86 so zusammen, daß eine mehrstufige Verdichtung eines Druckmittels,
beispielsweise Luft, unter Verwendung einer begrenzten Druckdifferenz zur Betätigung erfolgt, wobei
die Druckdifferenz durch die Ansauganlage der Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges bereitgestellt
wird. Der Unterdruck der Ansauganlage wirkt hierbei abwechselnd auf verschiedene Seiten der biegsamen
Membran 78 unter Steuerung durch ein Umsteuerventil 125, das näher in den F i g. 4, 6 und 7
dargestellt ist.
Der Druckmittelstrom erfolgt über einen Kanal von dem Umsteuerventil 125 zur Kammer 76, sodann
durch die Kanäle 112 im Ende 102 des Verdichterkolbens 86, bei dessen Bewegung in den zweiten Zylinder
70 durch das offene Rückschlagventil 114 in den sich laufend vergrößernden Raum des ersten
Zylinders 72. Bei Erreichen des größten Volumens im ersten Zylinder 72 wird die Bewegung des Verdichterkolbens
86 umgekehrt, indem die Hoch- und Niederdruckverbindungen zu den Kammern 74 und 76 beiderseits der biegsamen Membran 78 umgeschaltet
werden. Bei der entgegengesetzten Bewegung des Verdichterkolbens 86 bewegt sich dieser aus dem
zweiten Zylinder 70 und in den ersten Zylinder 72, so daß das in diesem enthaltende Druckmittel infolge
der Verkleinerung des Zylindervolumens über den axialen Kanal 119 unter öffnung des Rückschlagventilgliedes
116 gegen die Kraft der Feder 118 in den zweiten Zylinder 70 überströmt. Während dieser
Bewegung des Verdichterkolbens 86 ist das Rückschlagventil 114 durch den Druckanstieg im ersten
Zylinder 72 geschlossen, so daß ein Rückstrom in die Kammer 76 nicht eintreten kann. Letztere wird in
noch zu erklärender Weise entleert.
Bei Umkehr des Verdichterkolbens 86 in die ersterwähnte Richtung wird das in der ersten Stufe verdichtete
Druckmittel im zweiten Zylinder 70 durch die Bewegung des Endes 91 weiterhin verdichtet und
durch das sich öffnende Rückschlagventil 120 in den Druckmittelbehälter 34 gefördert.
Die Einfachheit der beschriebenen Ventilanordnung zur Erzielung einer zweistufigen Verdichtung
spricht für die wirtschaftliche Massenfertigung. Dabei sind an jedem Ende des Verdichterkolbens Ringscheiben
angeordnet, die die Reibungsverluste wesentlich verringern, also den Wirkungsgrad verbessern,
wobei bei einem begrenzten Druckgefälle zwischen beiden Seiten der biegsamen Membran 78 ein hoher
Förderdruck erreicht wird.
Zusätzlich zu der verringerten Reibung zwischen den Flächen des Verdichterkolbens und der Zylinder
70 und 72 und der an sich geringen Reibungsverluste der biegsamen Membran 78 ist das Umsteuerventil
125, das abwechselnd die Kammern 74 und 76 mit einem Unterdruck oder der Außenluft verbindet, um
den Verdichterkolben 86 hin- und herzubewegen, so ausgebildet, daß es den Wirkungsgrad des Verdichterteils
der Druckmittelanlage nicht beeinflußt.
Dem Umsteuerventil 125 ist eine erste Öffnung 126 in dem Gehäuseteil 60 zugeordnet (F i g. 7), welche
mit einer nicht dargestellten Leitung Verbindung zu einer Unterdruckquelle hat, beispielsweise der Ansauganlage
einer Brennkraftmaschine für das Kraftfahrzeug. Der Gehäuseteil 60 hat ferner in gleichem
Abstand neben der öffnung 126 je eine öffnung 127 bzw. 128. Über einen Auslaß 130 im Gehäuseteil 44
(F i g. 8) kann die Öffnung 127 die Kammer 74 und die öffnung 128 die Kammer 76 mit der Außenluft
verbinden.
Der Gehäuseteil 60 hat im Bereich der Öffnungen
126, 127 und 128 eine ebene Außenfläche 132, auf der ein Ventilschieber 134 des Umsteuerventils 125
gleitet. Dieser ist schwenkbar um einen Schraubbolzen 136, der durch eine in den Ventilschieber 134
eingesetzte Lagerbüchse 138 aus einem Kunststoff niedrigen Reibwertes tritt.
Am entgegengesetzten Ende hat der Ventilschieber 134 eine bogenförmige Ausnehmung 139, die mit
einem Teil die erste Öffnung 126 überdeckt und mit anderen Teilen v/ahlweise die Öffnungen 127 und
128 überdecken kann, wenn der Ventilschieber 134 eine begrenzte Schwenkbewegung um den Schraubbolzen
136 ausübt. Diese Schwenkbewegung des Ventilschiebers 134 wird durch ein Betätigungsgestänge
140 (F i g. 6) des Umsteuerventils bewirkt. Die Kammern 74 und 76 können hierdurch wahlweise mit der
Außenluft oder einer Unterdruckquelle verbunden werden, um die Bewegung des Verdichterkolbens 86
durch die biegsame Membran 78 zu bewirken. Die Öffnungen 126, 127 und 128 haben ringsektorförmige
Gestalt, um einen möglichst kleinen Verstellweg des Ventilschiebers 134 zu erhalten.
Der Ventilschieber 134 besteht aus einem nachgiebigen Kunststoff verhältnismäßig geringen Reibwertes,
beispielsweise aus Polyamid, Polyäthylen, Polytetrafluoräthylen oder einem Acetatkunststoff.
Hierdurch ist ein leichtes Gleiten des Ventilschiebers 134 auf der Außenfläche 132 gewährleistet. An der
Außenfläche 132 sind zu beiden Seiten des Ventilschiebers 134 Puffer 142 und 144 befestigt, die aus
Gummi oder ähnlichem nachgiebigem Werkstoff bestehen, damit das Umsteuerventil geräuschlos arbeitet.
Das Betätigungsgestänge 140 besteht aus einem Kurbelarm 146, dessen eines Ende gegen die Schulter
des Bundes 88 des Verdichterkolbens 86 anliegt, die dem Ende 102 größeren Durchmessers des Verdichterkolbens
zugewandt ist. Das andere Ende des Kurbelarmes 146 ist mittels eines Stiftes 147 mit dem
einen Schenkel 148 eines rechtwinklig abgebogenen Schwenkarmes 150 verbunden. Der Schenkel 148 ist
drehbar in Lagerbüchsen 152 und 154 gelagert, die in einem jochartigen Teil 155 des Gehäuseteils 60
sitzen. Der jochartige Teil 155 liegt radial einwärts des Ventilschiebers 134. Die Lagerbüchsen 152 und
154 bestehen wie die Lagerbüchse 138 und der Ventilschieber 134 aus einem Kunststoff geringen Reiwertes,
um die Reibungsverluste infolge der Drehung des Schenkels 148 des Schwenkarmes 150 durch den
Kurbelarm 146 gering zu halten. Der andere rechtwinklig abgebogene Schenkel 156 des Schwenkarmes
150 tritt durch eine Öffnung 158 eines Betätigungshebels 160, dessen eines Ende schwenkbar am jochförmigen
Teil 155 durch einen Schraubbolzen 162 gelagert ist. Um den Abrieb des Schwenkarmes 150
durch den Betätigunashebel 160 klein zu halten, trägt der Schwenkarm 150 eine halbkugelförmige Lagerfläche
165 im Bereich der Öffnung 158.
Das entgegengesetzte Ende des Betätigungshebels 160 hat einen Schlitz 164 zur Aufnahme eines Zapfens
166 an einem Zwischenhebel 168. Dieser erstreckt sich zwischen dem Betätigungshebel 160 und
dem Ventilschieber 134. Der Zwischenhebel 168 ist an dem Schraubbolzen 136 schwenkbar über ein in seiner
Nabe 170 angeordnetes Nadellager 172 gelagert. Das freie Ende des Schenkels 156 des Schwenkarmes
150 ist über eine Schraubenfeder 174 mit dem freien Ende des Zapfens 166 des Zwischenhebels verbunden,
so daß eine Schnappwirkung des Zwischenhebels 168 eintritt, wenn die Wirkungslinie der Schraubenfeder
die Mittelachse durch den Schraubbolzen 136 überschreitet.
Der Betätigungshebel 160 besteht aus einem Kunststoff geringen Gewichts und geringen Reibwertes,
beispielsweise aus Acetatkunststoff, wodurch Reibungsverluste zwischen dem Betätigungshebel 160
und dem SchwenkarmlSO gering gehalten werden. Bei Schwenkung des Kurbelarmes 146 durch Anfahren
der Schulter des Bundes 88 wird der Schenkel 156 des Schwenkarmes 130 verschwenkt, wodurch
der Betätigungshebel 160 und damit der Zapfen 166 ίο und der Zwischenhebel 168 um eine begrenzte
Strecke verschwenkt werden. Diese begrenzte Schwenkbewegung des Zwischenhebels 168 bringt
einen an ihm nach unten ragenden Zapfen 178 abwechselnd gegen Anschlagflächen 180 und 182 in
einer Ausnehmung in der oberen Fläche des Ventilschiebers 134 zur Anlage, wobei durch die Schnappwirkung
infolge der Schraubenfeder 174 eine eindeutige und schnell ansprechende Wahl der jeweiligen
Schaltung erreicht wird,
ao Eine halbkreisförmige Blattfeder 184 ist mit einem auswärts gerichteten Teil 186 des Ventilschiebers 134 in der Nähe dessen Schwenkachse am Gehäuseteil 60 radial einwärts des Ventilschiebers 134 an einem Widerlager 188 befestigt. Diese Blattfeder ergibt ebenfalls eine Schnappwirkung des Ventilschiebers 134, wenn er eine Bewegung durch den Zapfen 178 des Zwischenhebels 168 erteilt bekommt.
ao Eine halbkreisförmige Blattfeder 184 ist mit einem auswärts gerichteten Teil 186 des Ventilschiebers 134 in der Nähe dessen Schwenkachse am Gehäuseteil 60 radial einwärts des Ventilschiebers 134 an einem Widerlager 188 befestigt. Diese Blattfeder ergibt ebenfalls eine Schnappwirkung des Ventilschiebers 134, wenn er eine Bewegung durch den Zapfen 178 des Zwischenhebels 168 erteilt bekommt.
Diese Ausbildung unter Verwendung von Teilen geringen Gewichts und geringen Reibwertes sichert
zusammen mit der ringsektorförmigen Gestalt der Öffnungen 126,127 und 128, daß das Umsteuerventil
schnell auf verhältnismäßig schwache Betätigungskräfte anspricht, die von der Schulter des Bundes 88
über den Kurbelarm 146 ausgeübt werden. Die Schraubenfeder 174 und die Blattfeder 184 ergeben
eine schnelle Umschaltung des Ventilschiebers 134 in die jeweilige Grenzlage. Das Umsteuerventil hat ferner
verhältnismäßig geringe Trägheit, so daß die begrenzte Antriebskraft der biegsamen Membran 78
nicht in wesentlichem Ausmaß in Anspruch genommen wird, um den Ventilschieber 134 umzustellen.
Das Umsteuerventil 125 hat eine Schutzkappe 190 mit einem Stutzen 192, der das Innere der Schutzkappe
mit der Außenluft in Verbindung bringt. Die Schutzkappe 190 ist mit der Stirnfläche des Gehäuseteils
60 durch Schrauben 194 verbunden, wobei ein zwischengelegter Dichtungsring 195 den Eintritt von
Fremdkörpern verhindert.
Das Druckmittelsteuerventil 52 wird nunmehr an Hand der Fig. 9 bis 13, insbesondere der Fig. 9
und 10, beschrieben. Das Druckmittelsteuerventil besteht aus einem länglichen rohrförmigen Gehäuseteil
200, an dessen einem Ende ein Gehäuseteil 202 durch Schrauben 204 befestigt ist. Der Gehäuseteil
202 hat am Ende einen abgesetzten Teil 206, der, wie F i g. 10 am besten zeigt, in eine Öffnung des Gehäuseteils
44 des Kolbenverdichters unter Zwischenlage einer Dichtung 208 eingreift. Der Gehäuseteil
202 ist unterhalb des Gehäuseteils 44 mit Schrauben 210 befestigt.
Der Gehäuseteil 202 hat einen in axialer Richtung liegenden durchgehenden Einlaßkanal 214, dessen
oberes Ende über den Kanal 50 (F i g. 5) mit dem Innenraum des Druckmittelbehälters 34 verbunden
ist. Der Einlaßkanal 214 mündet in eine an beiden Stirnseiten offene Druckkammer 218 am unteren
Ende des Gehäuseteils 202. Die Druckkammer 218 steht über einen Auslaßkanal 220 in der Seitenwan-
dung des Gehäuseteils 202 mit der Leitung 54 in Verbindung.
Die Druckkammer 218 ist durch eine biegsame Membran 222 aus nachgiebigem Werkstoff verschlossen,
die sich quer über die Stirnfläche des Gehäuseteils 202 erstreckt und mit ihrem äußeren Rand zwischen
den Gehäuseteilen 202 und 200 abgedichtet durch die Schrauben 204 festgespannt ist. Der innere
Rand der Membran 222 ist mit dem einen Ende eines rohrförmigen Kolbens 224 verbunden. Dies erfolgt
durch eine Scheibe 226, die in axialer Richtung gegen die eine Fläche der Membran 222 durch einen umgebogenen
Teil 228 am oberen Ende des Kolbens festgehalten wird, so daß die Membran zwischen der
Scheibe 226 und dem Ende des Kolbens 224 zusammengepreßt festgehalten ist.
Wie Fig. 12 zeigt, hat der Kolben 224 einen sechskantigen Bund 230, der in einer in Längsrichtung
liegenden Bohrung 232 im Gehäuseteil 200 gleitet, um den Kolben 224 zu zentrieren. Das gegenüberliegende
Ende des Kolbens 224 ist in axialer Anlage mit dem einen Ende eines länglichen, etwa U-förmigen
Einstellteils 234, an dem zwei in Längsrichtung liegende Zahnstangen 235 vorgesehen sind, die
durch einen Quersteg 236 zur Einstellung des Ein-Stellteils 234 verbunden sind. Der Einstellteil 234
gleitet in einer Bohrung 237, die sich in axialer Richtung über den restlichen Teil des Gehäuseteils 200
erstreckt. Das untere Ende des Einstellteils 234 liegt gegen eine Scheibe 238 an, die einen Sitz für eine in
axialer Richtung liegende Schraubenfeder 239 bildet. Die Schraubenfeder 239 erstreckt sich in axialer
Richtung in dem geschlossenen Ende des Gehäuseteils 200 und übt eine Vorspannungskraft auf den
Einstellteil 234 aus, um den Kolben 224 in die Druckkammer 218 zu bewegen.
Das geschlossene Ende des Gehäuseteils 200 enthält einen nach einwärts gerichteten rohrförmigen
Hals 240, der koaxial zur Schraubenfeder 239 liegt und eine Ventileinstellschraube 242 aufnimmt. Der
gewindelose Schaft 244 der Einstellschraube erstreckt sich koaxial in einen ausgenommenen mittleren Teil
des Einstellteils 234 bis in die Nähe eines beweglichen Schaftes 246 eines Auslaßventils 248, das in
dem Kolben 224 sitzt. Das Auslaßventil 248 hat einen rohrförmigen Einlaßteil 250 innerhalb der
Druckkammer 218 und eine Auslaßöffnung, die durch den Schaft 246 gesteuert wird und mit der
Bohrung 237 im Gehäuseteil 200 in Verbindung steht. Die Bohrung 23 steht mit der Außenluft über
eine Auslaßöffnung in Verbindung, die durch einen seitlichen Durchbruch 253 im Gehäuseteil 200 neben
dem Hals 240 gebildet ist.
Ein gleich aufgebautes Ventil dient als Einlaßventil 252 und hat einen rohrförmigen Einlaßteil 254,
der in dem Gehäuseteil 202 in dessen Einlaßkanal 214 sitzt, wobei ein beweglicher Schaft 256 das Einlaßventil
durch den rohrförmigen Einlaßteil 250 des Auslaßventils 248 betätigt werden kann, um wahlweise
den Druckmittelstrom von dem Druckmittelbehälter 34 durch den Auslaßkanal 220 und die Leitung
54 zu den Luftfedern 31 (F i g. 1 und 2) zu steuern.
Eine willkürlich betätigbare Betätigungseinrichtung 260 ist außerhalb des Gehäuseteils 200 vorgesehen.
Sie enthält einen willkürlich betätigbaren Hebel 262, der aus einem tangential gerichteten Arm
264 und einem elliptisch geformten Teil 266 besteht,
welch letzterer ein nach außen gerichtetes rohrförmiges Lagergehäuse 268 am Gehäuseteil 200 umgibt.
Der Arm 264 des Hebels 262 ist mit dem einen Ende des Kabelzuges 58 verbunden, um die Drehbewegung
des Hebels 262 um einen Zapfen 269 zu steuern, welcher ausgerichtet zum Lagergehäuse 268 in den
Gehäuseteil 200 eingeschraubt ist.
Der elliptische Teil 266 des Hebels 262 trägt einen Zapfen 270, dessen freies Ende mit einer Feder 272
verbunden ist. Das andere Ende der Feder 272 ist an einem gleichen Zapfen 274 befestigt, der an einem
Hebel 276 sitzt. Der Hebel 276 ist starr mit dem außerhalb liegenden Ende einer Welle 278 verbunden
und ist am gegenüberliegenden Ende mit einer Ausnehmung 280 versehen, die Anschlagflächen für den
Zapfen 269 bilden, um die Drehbewegung der Welle 278 zu begrenzen.
Das eine Ende der Welle 278 ist innerhalb des Lagergehäuses 268 in einem Nadellager 281 abgestützt,
während das gegenüberliegende Ende drehbar in einer Lagerbüchse 282 abgestützt ist, die innerhalb
einer Gehäuseverlängerung 284 sitzt. Die Gehäuseverlängerung 284 hat eine etwa keilförmige
Gestalt, wobei der Scheitel ein Teil mit der Seite des Gehäuseteils 200 gegenüber der willkürlich betätigbaren
Betätigungseinrichtung 260 bildet. Mit der Welle 278 ist starr ein Ritzel 286 verbunden, das mit
den Zahnstangen 235 am Einstellteil 234 zusammenarbeitet, so daß bei Drehen der Welle 278 durch Betätigung
der willkürlich betätigbaren Betätigungseinrichtung 260 die Zahnstangen 235 in axialer Richtung
innerhalb des Gehäuseteils 200 bewegt werden, um die Vorspannung der Schraubenfeder 239 zu
ändern. In dem Lagergehäuse 268 ist eine ringförmige Dichtung 287 vorgesehen, die den außerhalb
liegenden Teil der Welle 278 abdichtet, während in der Gehäuseverlängerung 284 eine O-Ringdichtung
288 liegt, die in axialer Richtung gegen die Lagerbüchse 282 anliegt und den äußeren Umfang des
innenliegenden Teils der Welle 278 abdichtet, so daß Druckmittelleckagen aus dem Gehäuseteil 200 verhindert
sind.
Am innenliegenden Teil der Welle 278 ist ferner ein Antriebsglied 290 befestigt, um eine Dämpferscheibe
292 anzutreiben. Die eine Fläche der Dämpferscheibe 292 liegt gegen eine ebene Fläche 294 am
äußeren Ende der Gehäuseverlängerung 284 an, während die andere Fläche der Dämpferscheibe 292 mit
einer Umfangsfläche 297 eines Deckels 296 in Berührung steht. Ein in der Mitte vorgesehener, nach
auswärts geneigter Teil 298 des Deckels 296 bildet ein Gehäuse für das Antriebsglied 290. Der Deckel
296 ist mit der Gehäuseverlängerung 284 durch Schrauben 300 verbunden. Der Deckel 296 hält somit
die in Berührung stehenden Flächen der Gehäuseverlängerung 284, der Dämpferscheibe 292 und des
Deckels 296 in Reibanlage. Er enthält in einer Nut 304 ferner eine Dichtung 302, um den Eintritt von
Fremdkörpern zu verhindern.
Es ist sehr erwünscht, eine viskose Dämpferwirkung zwischen der Dämpferscheibe 292 und den mit
ihr in Berührung stehenden Flächen zu erhalten. Hierzu wird ein Film einer hochviskosen Flüssigkeit,
z. B. Silikonüberzug, vorgesehen.
In der in F i g. 9 dargestellten Lage des Hebels 262 ist die Druckmittelsteuerung durch das Druckmittelsteuerventil 52 allein von der Vorspannung der innenliegenden
Schraubenfeder 239 abhängig, da die außer-
709 679/335
Claims (16)
1. Druckmittelanlage für die mit Druckmittel arbeitende Federung von Kraftfahrzeugen, bei
der ein Kolbenverdichter mit Membranantrieb in einen Druckmittelbehälter fördert, der über ein
willkürlich betätigbares Druckmittelsteuerventil mit der Federung verbunden ist, wobei die Membran
durch die Druckdifferenz der auf ihre beiden Seiten wirkenden Drücke hin- und herbewegbar
ist und in ihren Grenzlagen ein unter Schnappwirkung stehendes Umsteuerventil betätigt, dadurch
gekennzeichnet, daß ein den Verdichter (46) und seinen Membranantrieb umschließender
Gehäuseteil (44, 60) das offene Ende des einseitig offenen Druckmittelbehälters
(34) abschließt und mit diesem Gehäuseteil (44, 60) das willkürlich betätigbare Druckmittelsteuerventil
(52) und das Umsteuerventil (125) für den Membranantrieb verbunden sind.
2. Druckmittelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichterkolben
(86) einen durchgehenden axialen Kanal (119) enthält und der Verdichterkolben mit einem Ende
(102) in einem ersten Zylinder (72) gleitet und ein erstes Rückschlagventil (Ventilscheibe 114) enthält,
dessen Einlaßseite mit der auf der einen Seite der Membran (78) liegenden Kammer (76)
und dessen andere Seite mit dem axialen Kanal (119) verbunden sind und das andere Ende (91)
des Verdichterkolbens in einem zweiten Zylinder (70) gleitet und ein zweites Rückschlagventil
(116) trägt, dessen Einlaßseite mit dem axialen Kanal (119) und dessen Auslaßseite mit dem
Inneren des zweiten Zylinders verbunden sind, und ein drittes Rückschlagventil (120) den Auslaß
aus dem zweiten Zylinder zum Druckmittelbehälter (34) bildet.
3. Druckmittelanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste
Rückschlagventil (114) des zweitstufigen Verdichters eine Ringscheibe aus nachgiebigem Werkstoff
enthält, deren radial äußerer, freier Rand mit mehreren über den Umfang verteilten, axial
durch das Ende (102) des Verdichterkolbens (86) gehenden Kanälen (112) zusammenarbeitet.
4. Druckmittelanlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in axialem
Abstand von den an den Enden (91 bzw. 102) des Verdichterkolbens (86) vorgesehenen Dichtungen
(92 bzw. 104) eine mit Schmiermittel getränkte Ringscheibe (100 bzw. 106) gegen die Lauffläche
des zugeordneten Zylinders anliegt.
5. Druckmittelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilschieber
(134) des Umsteuerventils (125) schwenkbar in dem Gehäuseteil (60) gelagert ist und eine bogenförmige
Ausnehmung (139) aufweist, die mit drei Öffnungen (126, 127 und 128) des Gehäuseteils
so zusammenarbeitet, daß in jeder der beiden Grenzstellungen des Ventilschiebers die Verbindung
zwischen der in der Mitte liegenden Öffnung (126) mit einer der seitlich danebenliegenden
Öffnungen (127 bzw. 128) erfolgt, während die andere zur Außenluft verbunden ist.
6. Druckmittelanlage nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen
(126, 127 und 128) im Gehäuseteil (60) die Form eines zur Schwenkachse des Ventilschiebers
(134) konzentrischen Ringsektors aufweisen.
7. Druckmittelanlage nach den Ansprüchen 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventil-
schieber (134) des Umsteuerventils (125) aus einem Kunststoff geringen Reibwertes besteht.
8. Druckmittelanlage nach den Ansprüchen 1 und 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das Umsteuerventil (125) einen abgewinkelten Schwenkarm (150) enthält, dessen einer Schenkel
(148) um einen begrenzten Winkel durch die Bewegung des Verdichterkolbens (86) drehbar ist,
wodurch sein anderer Schenkel (156) eine Schwenkbewegung eines Betätigungshebels (160)
eines Betätigungsgestänges (140) bewirkt, die unter Schnappwirkung zwischen den beiden
Grenzlagen durch eine Schraubenfeder (174) erfolgt.
9. Druckmittelanlage nach den Ansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der andere
Schenkel (156) des Schwenkarmes (150) mit einer teilkugelförmigen Lagerfläche (165) versehen ist,
die in eine öffnung (158) des Betätigungshebels (160) eingreift.
10. Druckmittelanlage nach den Ansprüchen 1 und 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Unterstützung der Schnappwirkung bei der Bewegung des Ventilschiebers (134) des Umsteuerventils
(125) eine halbkreisförmige Blattfeder (184) zwischen dem Gehäuseteil (60) und einem
neben der Schwenkachse des Ventilschiebers liegenden Teil desselben vorgesehen ist.
11. Druckmittelanlage nach den Ansprüchen 1 und 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an
dem Gehäuseteil (60) nachgiebige Puffer (142 und 144) zur Begrenzung der Schwenkbewegung
des Ventilschiebers (134) des Umsteuerventils (125) vorgesehen sind.
12. Druckmittelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuseteil (200)
des willkürlich betätigbaren Druckmittelsteuerventils (52) durch einen federbelasteten Kolben
(224) eine mit den Federn in Verbindung stehende, volumenveränderliche Druckkammer
(218) gebildet ist und ein Einlaßventil (252) und ein Auslaßventil (248) angeordnet sind, die, abhängig
von der Stellung des Kolbens, die Druckkammer (218) mit dem Druckmittelbehälter (34)
oder mit einem Auslaß (Durchbruch 253) verbinden.
13. Druckmittelanlage nach den Ansprüchen 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben
(224) des Druckmittelsteuerventils (52) mit Spiel mit einer Dämpferscheibe (292) verbunden ist,
die der Bewegung des Kolbens bei vorübergehendem großem Druckanstieg in der Druckkammer
(218) veränderlichen Volumens entgegenwirkt.
14. Druckmittelanlage nach den Ansprüchen 1 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpferscheibe
(292) umläuft und in Reibschluß mit mindestens einer gehäusefesten Fläche (294 bzw.
297) steht.
15. Druckmittelanlage nach den Ansprüchen 1, 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Übertragung der Drehbewegung der mit der Dämpferscheibe (292) verbundenen Welle (278)
ein auf dieser sitzendes Ritzel (286) mit einer am Kolben (224) des Druckmittelsteuerventils (52)
befestigten Zahnstange (235) kämmt.
16. Druckmittelanlage nach den Ansprüchen 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung
(260) zum willkürlichen Über-
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