DE1924392C - Federbein fur Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

einem hydraulischen Teleskopstoßdämpfer 4 und einer Gasfeder 6. Es ist zum Einbau an Stelle eines üblichen direkt wirkenden Stoßdämpfers in einer Kraftfahrzeugfederung bestimmt und wird zwischen der gefederten und der ungefederten Masse des Kraftfahrzeugs parallel zur Hauptfederung eingebaut. Der Teleskopstoßdämpfer 4 arbeitet in der üblichen Weise, um Relativbewegungen zwischen der gefederten und der ungefederten Masse des Kraftfahrzeugs unabhängig von der Gasfeder 6 zu dämpfen. Bei Druckzufuhr zur Gasfeder 6 arbeitet diese als Zusatzfeder zur Hauptfederung des Kraftfahrzeugs. Im Ausführungsbeispiel ist als Medium für die Gasfeder Luft verwendet, jedoch kann auch ein anderes Gas, beispielsweise Stickstoff, verwendet werden. Auf diese Weise kann die Aufbauhöhe des Fahrzeugs auch bei schwerer Belastung konstant gehalten werden.

Der Teleskopstoßdämpfer 4 weist ein äußeres Behälterrohr 8 auf, dessen unteres Ende durch eine napfförmige Endkappe 10 flüssigkeitsdicht verschlossen ist. Außen trägt die Endkappe 10 ein Befestigungsauge 12, um das Federbein 2 mit der ungefederten Masse des Kraftfahrzeugs zu verbinden.

Mit dem oberen Ende des Behälterrohrs 8 ist flüssigkeitsdicht eine obere Endkappe 14 verbunden. Innerhalb des Behälterrohrs 8 ist konzentrisch und mit Abstand von ihm ein Dämpferzylinder 16 kleineren Durchmessers vorgesehen, in dessen unteren Ende ein Bodenventil 18 vorgesehen ist, das an mehreren Rippen 20 abgestützt ist. die aus der Endkappe 10 nach innen vorstehen. Ein nach oben offenes napfariiges Führungsstück 22 verschließt den Dämpferzylinder 16 an seinem oberen Ende. Eine Umfangsfläche 23 des Führungsstückes 22 ist in die Bodenrläche der oberen Endkappe 14 eingesetzt und mit dieser verbunden, so daß der Dämpferzylinder 16 zum Behälterrohr 8 zentriert ist.

In dem Ringraum zwischen dem Behälterrohr 8 unil dem Dämpferzylinder 16 ist eine zylindrische nachgiebige Membran 24, im Ausführungsbeispiel aus Gummi, angeordnet. Die Membran 24 ist an ihren Enden radial nach außen erweitert und am oberen Ende durch einen Ring 26 und am unteren Ende durch einen Ring 28 abgedichtet gegen die Innenwandung des Behälterrohrs 8 gespannt. Auf diese Weise ist zwischen dem Behälterrohr 8 und der Membran 24 ein ringförmiger Ausgleichsgasraum 30, und zwischen der Membran 24 und der Außenlandung des Dämpferzylinders 16 eine Ausgleichskimmer 32 veränderlichen Volumens für den Teleskopstoßdämpfer gebildet.

Konzentrisch zum DämpferzylinJer 16 ist eine zylindrische Kolbenstange 34 in fluchtenden Bohrungen im Führungsstück 22 und der Endkappe 14 geführt. Am oberen, aus dem Federöein herausragenden Ende der Kolbenstange 34 ist eir Befestigungsauge 36 angeordnet, mit dem das Federbein 2 an die gefederte Masse des Kraftfahrzeugs anschließbar ist. Am unteren Ende der Kolbenstange 34 sirzt ein mit Dämpfungsventilen versehener Dämpferkolben 38. Bei Relativbewegungen zwischen der gefederten und der ungefederten Masse des Kraftfahrzeugs tritt eine hin- und hergehende Bewegung des Dämpferkolbens 38 und der Kolbenstange 34 ein. Die Kolbenstange 34 tritt durch eine in dem Napf des Führungsstücks 22 sitzende Kolbenstangenrichtung 4G, die gegen den Boden der Endkappe 14 abgestützt und durch eine gegen eine Scheibe 43 drückende Feder 42 belastet ist. Die Feder 42 stützt sich um Buden des Napfes de-, Führungsstücks 22 ab. Die Kolbenstangendichtung 40 verhindert einen Verlust an Dämpfungsflüssigkeit hei der Bewegung der Kolbenstange 34 und des Dämpferkolbens 38 im Dämpferzylinder !6. Im Dämpferzylinder 16 ist zwischen dem Führungsstück 22 und dem Dänipferkolhen 38 ein Arbeitsraum 44 veränderlichen Volumens gebildet, und zwischen dem Dämpferkolben 38 und dem Bodenventil 18 ein

ίο Arbeitsraum 46 veränderlichen Volumens. Beide Arbeitsräume 44 und 46 sind bei normalem Betrieb völlig mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllt. Bei der Bewegung des Dämpferkolbens 38 in Richtung auf das Führungsstück 22 verkleinert sich das Volumen des Arbeitsraumes 44, während bei seiner Bewegung in Richtung auf das Bodenventil 18 sich das Volumen des Arbeitsraumes 46 verkleinert. Übliche, nicht dargestellte Dämpfungsventile im Dämpferkolben 38 steuern den Strom der Dämpfungsflüssigkeit zwischen den beiden Arbeitsraur^cn 44 und 46 bei einer Bewegung des Dämpferkoi^ens 38 im Dämpferzylinder 16. Durch die Steuerung dieses Flüssigkeitsstroms wird die gewünschte Dämpfung der Relativbewegung zwischen der gefederten und der ungefederten Masse

^5 des Kraftfahrzeugs eingestellt.

Bei einer Auswärtsbewegung des Dämpferkolbens 38 ergibt sich im Arbeitsraum 46 eine größere Volumenzunahme als die Volumenabnahme im Arbeitsraum 44 ausmacht, da in diesem die Kolbenstange 34 ein beträchtliches Volumen in Anspruch nimmt. Ähnliche Verhältnisse liegen auch bei entgegengesetzter Bewegung des Dämpferkolbens 38 vor, da die Zunahme des Volumens des Arbeitsraumes 44 geringer ist als die Abnahme des Volumens im Arbeitsraum

46. Um überschüssige Dämpfungsflüssigkeit aufzu nehmen und fehlende Dämpfungsflüssigkeit zu ergänzen, ist die Ausgleichskammer 32 vorgesehen, wobei der Flüssigkeitsstrom zwischen dem Arbeitsraum 46 und der Ausgleichskammcr 32 durch das Bodenventil 18 gesteuert wird. Dieses ist in bekannter, nicht dargestellter Weise so ausgebildet, daß bei Auswärtsbewegung des Dämpferkolbens 38 Dämpfungsflüssigkeit aus der Ausgleichskammer 32 in den Arbeitsraum 46 nachströmt, und bei Einwärtsbewegung des Dämpferkolbcns 38 Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum 46 in die Ausgleichskammer 32 verdrängt wird. Die Ausgieicbskammer 32 zwischen der Außenwandung des Dämpic-zylinders 16 und der nachgiebigen Membran 24 ist siets völlig mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllt. Hierdurch ist ?s möglich, das Federbein auch iii horizontaler Lage in «ins Kraftfahrzeug einzubauen.

Da die Membran 24 aus einem nachgiebigen Werkstoff besteht, im Ausführungsbeispiel aus Gummi, werden Wärmedehnungen der während des Betriebes erwärmten Dämpfungsflüssigkeit ausgeglichen, indem sich die Membran radial nach außen in den Atisgleichsgasraum 30 bewegt, wobei die vollständige Füllung mit Dämpfungsflüssigkeit in der Ausgleichskammer 32 aufrechterhalten bleibt.

. Das Behälterrohr S weist in seiner Wandung eine Auslaßöffnung 55 auf, die eine Verbindung des Ausgleichsgasraunics 30 mit der Außenluft gestattet, um hierdurch die wirksame Länge der Gasfeder zu

S; steuern und eine gewünschte konstante Aufbauhöhe des Kraftfahrzeugs zu gewährleisten, wie dies noch beschrieben wird.

Die Gasfeder 6 des Federbeins 2 besteht aus einem

zylindrischen Schmutzschild 48, der das Behälter- größcrt. Es ist wichtig, daß die Enden 108 der Verrohr 8 konzentrisch umgibt. Sein oberes Ende ist bindungsrohre 96 dicht oberhalb des Bandes 56 durch einen scheibenförmigen Deckel SO verschlos- liegen, das den Rollbalg 54 dichtet. Hierdurch wird sen, der mit einem abgesetzten Teil 52 der Kolben- der Einlaß zu einer Auslaßleitung von dem Federstangc 34 gasdicht verbunden ist. Mit dem unteren S gasraum 62 der Gasfeder 6 über die Kanäle 104 und Ende des Schmutzschilds 48 ist ein zylindrischer Roll- 106 zum Ausgleichsgasraum 30 gebildet,
balg 54, im Ausführungsbeispiel aus Gummi, vcrbun- Diese Auslaßleitung ist gegen von außen cindcn, der konzentrisch zum Behälterrohr 8 liegt. Der wirkende Kräfte durch den Schmutzschild 48, den obere Rand des Rollbalgs 54 umgibt das Behälter- Rollbalg 54 und seine Verlängerung 102 und zum rohr und ist gegen dessen Außenwandung durch ein io Teil durch das Behälterrohr selbst geschützt. Diese Band 56 festgespannt, wobei der Rollbalg in eine ein- Auslaßleitung endet in der Auslaßöffnung 55, die gepreßte Ringnut 65 am Behälterruhr 8 eingedrückt durch den Wulst 60 des Rollbalgcs 54 gesteuert wird, wird. Der andere Rand des Rollbalgs ist unter BiI- Diese Teile stellen ein wegabhängiges Auslaßventil dung einer Wulst 60 nach außen umgestülpt und dar.

mittels eines Bandes 58 mit dem unteren Ende des 15 Die Auslaßöffnung 55 wird von einem Teil 92 des Schmutzschilds 48 verspannt. Auf diese Weise kann Rollbalgs 54 verdeckt (Fig. 1). Ist die Gasfeder 6, sich der Rollbalg 54 am Bchältermhr 8 abwälzen. wie in F i g. 1 dargestellt, in der Stellung kleinsten Durch den Schmutzschild 48, den Rollbalg 54 und Volumens, so herrscht im Federgasraum 62 ein Rcstdcn Deckel 50 wird ein Federgasraum 62 umschlos- druck, der dem Druck in dem Ausglcichsgasraum 30 sen, der über einen Ansclilußnippcl 64 am Schmutz- ao entspricht. Die einzige abdichtende Kraft an der nach schild 48 und eine Leitung 66 an eine nicht dargc- außen vorstehenden Auslaßöffnung 55 ist die sich aus stellte Druckgasquellc angeschlossen ist. Während der Elastizität des Rollbalgs 54 ergebende Kraft, des Betriebes wird Druckgas dem Fcdcrgasraum 62 Längt sich das Federbein 2 (Fig. 2), so bewegt sich kontinuierlich in solcher Menge zugespeist, daß die die Wulst 60 des Rollbalgs 54 axial nach oben längs durch die Auslaßöffnung 55 abströmende Gasmenge as des Behälterrohrs 8, so daß die Auslaßöffnung 55 crset/t wird. Wird die Druckgaszufuhr über die Lei- freigelegt wird. Fig. 2 zeigt die Stellung der Teile tung 66 zum Federgasraum 62 erhöht, so wird das des Federbeins, wenn das Kraftfahrzeug sehr leicht Federbein 2 durch Vergrößerung des Volumens des beladen ist. Solange keine ausreichende Last hinzu Federgasraums 62 auseinandergedrückt. kommt, um den Fahrzeugaufbau nach unten in Bezug Aus dem Federgasraum 62 kann Gas entweichen, 30 zur ungefederten Masse zu bewegen, wobei der sich wenn eine bestimmte maximale Lange des Feder- nach unten bewegende Wulst 60 des Rollbalgs 54 die beins 2 überschritten wird, wenn sich also der Kraft- Auslaßöffnung 55 wieder verschließt, wirkt die Gasfahr/cugaufbau auf einen größeren Bodenabstand feder 6 nicht als Zusatzfeder. Wird das Kraftfahrzeug gehoben hat. Wie die F i g. 1 und 5 zeigen, sind für mit einer großen Last belastet, so wird das Federbein diesen Zweck mehrere Verbindungsrohre 96 vorgc- 35 so weit zusammengedrückt, daß sich der Wulst 60 des sehen, die am oberen F.ndc des Bchälterrohrs 8 über Rollbalgs 54 über die Auslaßöffnung 55 hinaus nach den Umfang verteilt angeordnet sind. Jedes Verbin- unten bewegt. Fig. 4 zeigt die Lage der einzelnen dungsrohr 96 hat eine gekrümmte Außenfläche 98, Teile zueinander unmittelbar, nachdem die große die bei 100 gegen die Außenwandung des Behälter- Last hinzugefügt worden ist. Durch die geschlossene rohrs8 durch eine Verlängerung 102 des Rollbalgs 40 Auslaßöffnung 55 ist es möglich, daß der Druck in 54 in Anlage gehalten sind. Wie F i g. 5 zeigt, bildet dem Federgasraum 62 der Gasfeder 6 schnell anjedcs Verbindungsrohr 96 zwischen sich und der steigt. Die aus der Drucksteigerung im Federgasraum Außenwandung des Behälterrohrs 8 einen axialen 62 bedingte Ausdehnungskraft veranlaßt eine Bewe-Kanal 104. Da ferner die Verlängerung 102 des Roll- gung des Deckels 50 der Gasfeder 6 vom Behälterbalgs 54 durch die Verbindungsrohre 96 von dem 45 rohr 8 des Teleskopstoßdämpfers fort. Diese Längung Behaltcrrohr 8 abgehoben ist, bilden sich weitere des Federbeins 2 bewirkt eine Aufwärtsbewegung der axiale Kanäle 106. Das untere Ende 108 der Verbin- Wulst 60 des Rollbalgs 54 zum Behälterrohr 8. Es dungsrohre 96 ist C-förmig abgebogen und steht stellt sich schnell ein Gleichgewichtszustand tin, in durch ein Loch in dem Behälterrohr 8 mit dem Aus- dein die Teile die in F i g. 3 dargestellte Lage eingleichsgasraum 30 in Verbindung, der zwischen dem 50 uehmen. In dieser überdeckt der Teil 92 des RoIl-Behälterrohr 8 und der nachgiebigen Membran 24 balgs54 int wesentlichen die Auslaßöffnung 55 und gebildet ist. Die Ringnut 65 am Behälterrohr 8 liegt schließt diese beinnahe vollständig. Der verhältnis unmittelbar unter dem unteren Ende 108 der Ver- mäßig kleine frei bleibende Querschnitt der Auslaßt bindungsrohre 96, so daß die nachgiebige Membran öffnung 55 läßt gerade so viel Gas abströmen, dal 24 von dem radial einwärts liegenden Ende 108 der 55 eine gewünschte Länge des Federbeins aufrecht Verbindungsrohre 96 ferngehalten wird, wenn sich erhalten wird, die der gewünschten Aufbauhöhe de die Ausgleichskammer 32 während des Betriebes ver- Kraftfahrzeugs entspricht

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Federbein für Kraftfahrzeuge mit einem hydraulischen Teleskopstoßdämpfer der Zweirohr-Bauart. der eine Ausgleichskammer zur Aufnahme der von einer Kolbenstange verdrängten Dämpfungsflüssigkeit hat. und mit einer koaxial zu diesem liegenden Gasfeder, die einen einerseits mit der Kolbenstange und andererseits mit einem Behälterrohr des Teleskopstoßdämpfers druckdicht verbundenen Rollbalg und einen Anschlußnippel für eine Leitung zur Verbindung mit einer Druckgasqu;lle aufweist, wobei eine Kolbenstangendichtung des Teleskopstoßdämpfers in einer axialen Richtung vom Druck in einem durch den RoI'' Ig abgeschlossenen Federgasraum der Gasfedei .ind in der anderen axialen Richtung vom Drvck in der Ausgleichskammer und von einer Feder beaufschlagt wird und wobei zwischen ao dem Fedeigasraum und der Ausgleichskammer ein Druckausgleich dadurch möglich ist, daß ein durch eine rohrförmige nachgiebige Membran von der völlig mit Flüssigkeit gefüllten Ausgleichshmmer getrennter ringförmiger Ausgleichsgasraum im Behälterrohr mit dem Federgasraum der Gasfeder durch Verbindungsrohre, die sich in Längsrichtung des Federbeins erstrecken und durch eine Verlängerung des Rollbaigs auf dem Umfang '.'es mit entsprechenden Löchern versehenen Behälterrohrs festgehalten werden, in ständig offener Verbindung steht, nach Patent 1924 393, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Behälterrohr (8) des Teleskopstoßdämpfers (4) eine den Ausgleichsgasraum (30) mit der Außenluft verbindende Auslaßöffnung (55) vorgesehen ist, die in an sich bekannter Weise zur Niveauregelung durch den Rollbalg (54) verschlossen oder freigegeben wird, wobei von der Druckgasquelie über die Leitung (66) und ihren Anschlußnippel (64) dem Fedengasraum (62) in ebenfalls an sich bekannter Weise >■ ständig Druckgas zugespeist wird.

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   Die Erfindung bezieht sich auf ein Federbein für Kraftfahrzeuge mit einem hydraulischen Teleskopstoßdämpler der Zweirohr-Bauart, der eine Ausgleichskammer zur Aufnahme der von einer Kolbenstange verdrängten Dämpfungsflüssigkeit hat, und mit einer koaxial zu diesem liegenden Gasfeder, die einen einerseits mit der Kolbenstange und andererseits mit einem Behälterrohr des Teleskopstoßdämpfers druckdicht verbundenen Rollbalg und einen Anschlußnippel für eine Leitung zur Verbindung mit einer Druckgasquelie aufweist, wobei eine Kotbenstangendichtung des Teleskopstoßdämpfers in einer axialen Richtung vom Druck in einem durch den Rollbalg abgeschlossenen Federgasraum der Gasfeder und in der anderen axialen Richtung vom Druck in der Ausgleichskammer und von einer Feder beaufschlagt 6s wird und wobei zwischen dem Federgasraum und der Ausgleichskammer ein Druckausgleich dadurch möglich ist. daß ein durch eine rohrförmige nachgiebige Membran von der völlig mit Flüssigkeit gefüllten Ausgleichskammer getrennter ringförmiger Ausgleichsgasraum im Behälterrohr mit dem Federgasraum der Gasfeder durch Verbindungsrohre, die sich in Längsrichtung des Federbeins erstrecken und durch eine Verlängerung des Rollbalgs auf dem Umfang dis mit entsprechenden Löchern versehenen Behälterrohrs festgehalten werden, in ständig offener Verbindung steht. Ein Federbein dieser Gattung ist Gegenstand des Hauptpatents 1 924 393.

   Bei einem bekannten Federbein (USA.-Patentschrift 3 372 919) wird zur Niveauregelung von einer Druckgasquelle einem Federgasraum einer Gasfeder des Federbeins ständig Druckgas zugeleitet, das bei Überschreiten einer vorgegebenen Soll-Länge des Federbeins über eine Abregeleinrichtung wieder abfließen kann. Die Abregeleinrichtung ist hierbei als federoelasietes Ventil ausgebildet.

   Weiterhin sind Unterdruck-Gasfedern bekannt (USA.-Patentschriften 2 998 244, 3 037 763), die zwei te'eskopartig ineinanderschiebbare und durch einen Rollbalg miteinander verbundene Rohre aufweisen, in denen mit einer Unterdruckquelle bzw. mit der Atmosphäre verbundene Öffnungen vorgesehen sind, die zur Niveauregelung durch den Rollbalg verschlossen oder freigegeben werden.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Federbein nach der Hauptpatentanmeldung so weiter auszugestalten, daß es sich selbst entsprechend einer vorgegebenen Aufbauhöhe des Kraftfahrzeugs einstellt und diese konstant hält, ohne zur Niveauregelung ein besonderes Abregelventil zu benötigen.

   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Behälterrohr des Teleskopstoßdämpfers eine den Ausgleichsgasraum mit der Außenluft verbindende Auslaßöffnung vorgesehen ist, die in an sich bekannter Weise zur Niveauregelung durch den Rollbalg verschlossen cder freigegeben wird, wobei von der Druckgasquelle über die Leitung und ihren Anschlußnippel dem Federgasraum in ebenfalls an sich bekannter Weise ständig Druckgas zugespeist wird.

   Die Funktion des bekannten Abregelventils wird also durch die mit dem Rollbalg zusammenarbeitende Auslaßöffnung im Behälterrohr ausgeübt, so daß zusätzliche bewegliche Teile entbehrlich sind und die Eingliederung der Abregeleinrichtung ohne wesentliciica Aufwand ermöglicht ist. Die Verbindung des Ausgieichsgasraumes mit dem Federgasraum bei dem Federbein nach der Hauptpatentanmeldung wird so mit Vorteil für die Niveauregelung ausgenutzt.

   In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel eines Federbeins nach der Erfindung dargestellt. In den Zeichnungen ist

   F i g. 1 ein Mittellängsschnitt durch ein Federbein in der Endlage bei kürzester Länge,

   F i g. 2 ein Teilmittellängsschnitt des Federbeins in einer Zwischenstellung bei leichter Belastung des Kraftfahrzeugs,

   F i g. 3 ein Teilmittellangsschnitt des Federbeins in einer Zwischenstellung bei mittlerer Belastung des Kraftfahrzeugs,

   F i g. 4 ein Teilmittellängsschnitt des Federbeins in der Stellung unmittelbar nach dem Aufladen einer schweren Last auf das Kraftfahrzeug und

   F i g. 5 ein Querschnitt nach der Linie V-V in Fig. 1.

   Das in F i g. 1 dargestellte Federbein 2 besteht aus