DE1924393B - Federbein für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein 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 aufweist, wobei eine Kolbenstangendichtung des Teleskopstoßdämpfers in einer axialen Richtung vom Druck in einem durch den Rollbalg abgeschlossenen Federgasraum der Gasfeder und m der anderen axialen Richtung vom Druck in der Ausgleichskammer und von einer Feder beaufschlagt wird und wobei zwischen dem Federgasraum und der Ausgleichskammer zumindest teilweise ein Druckausgleich möglich ist.

Bei einer bekannten Bauart dieser Gattung (USA.-Patentschrift 3 042 392) besteht über die für den Luftfederdruck durchlässige Kolbenstangendichtung eine Verbindung zwischen der die Dämpfungsflüssigkeit aufnehmenden Ausgleichskammer und dem Federgasraum der Gasfeder, wodurch eine bessere Arbeitsweise angestrebt wird, indem der Gasdruck einem Schäumen der Dämpfungsflüssigkeit entgegenwirkt und ein Einfrieren der Dämpfungsflüssigkeit durch die durch den erhöhten Gasdruck bedingte Temperatursteigerung verhindert wird.

Da jedoch die Kolbenstangendichtung in der einen Richtung für den Luftfederdruck durchlässiger ist als in der anderen, kann bei einem probeweisen Abdrükken der Gasfeder durch die bleibende Drucksteigerung in der Ausgleichskammer die Kolbenstangendichtung des Teleskopstoßdämpfers verformt oder verlagert werden und hierbei in ihrer Dichtwirkung beeinträchtigt werden. Da dn der Ausgleichskammer Flüssigkeit und Gas nicht getrennt sind, besteht ferner die Möglichkeit des Einmischens des Gases in die Dämpfungsflüssigkeit, wodurch ein verzögertes Ansprechen des Teleskopstoßdämpfers bedingt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein in an sich bekannter Weise durch eine rohrförmige nachgiebige Membran von der völlig mit Flüssigkeit gefüllten Ausgleichskammer getrennter ringförmiger Ausgleichsgasraum im Behälterrohr mit dem Federgasraum der Gasfeder durch Verbindungsrohre/diesichinLängsrichtungidesFederbeinserstrekken und durch eine Verlängerung des Rollbalgs auf dem Umfang des mit entsprechenden Löchern versehenen Behälterrohrs festgehalten werden, in ständig offener Verbindung steht. Die Verbindungsrohre haben den Vorteil, daß sie eine einfache Ausbildung aufweisen und keiner besonderen Befestigungsmittel bedürfen, da sie durch die benachbarten Teile des Rollbalgs festgehalten sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die einem Befestigungsauge an der Kolbenstange zugekehrten Enden der Verbindungsrohre sich in den Federgasraum hinein erstrecken, währenc ihre einem Befestigungsauge am Behälterrohr zugekehrten Enden C-förmigen Querschnitt haben unt durch die Löcher im Behälterrohr in den Ausgleichs gasraum münden.

Es ist hierdurch eine einfache Festlegung der unte ren Enden der Verbindungsrohre geschaffen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung is bei einer Anordnung, bei der der Rollbalg in an sid bekannter Weise an dem Behälterrohr durch ein ring förmiges Band festgespannt ist, vorgesehen, daß di Verbindungsrohre von dem ringförmigen Band au gesehen auf der gleichen Seite liegen wie die Kolben

Stangendichtung und völlig innerhalb eines in an sich bekannter Weise rohrförmigen, die äußere Wand des Federgasraumes bildenden, mit der Kolbenstange und mit dem Rollbalg druckdicht verbundenen Sdhmutzschildes angeordnet sind. Eine Beschädigung der Verbindungsrohre durch die Abwälzbewegung des Rollbalgs wird hierdurch verhindert, wie auch ein Schutz gegen Beschädigungen der Verbindungsrohre von außen geschaffen ist.

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, F i g. 2 ein Querschnitt nach der Linie II-II in

ig.l,

F i g. 3 ein Ausschnitt aus F i g. 1 in größerem Maßstabe und

F i g. 4 eine perspektivische Darstellung des oberen Teils des Federbeins nach F i g. 1.

Das in F i g. 1 dargestellte Federbein 2 besteht aus 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 Kraftfahrzeuge 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 Sackstoff, 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 Behälterrchrs 8 ist flüssigkeitsdioht eine obere Endkappe 14 verbunden. Innerhalb des Behälterrohrs 8 ist konzentrisch und mit Abstand von ihm ein Dämpferzylinder 16 kleineren Durchmessers vorgesehen, in dessen unterem Ende ein Bodenventil 18 vorgesehen ist, das an mehreren Rippen 20 abgestützt ist, die aus der Endkappe 10 nach 5" innen vorstehen. Ein nach oben offenes napfartiges Füihrangsstück 22 verschließt den Dämpferzylinder 16 an seinem oberen Ende. Eine Umfangsfläche 23 des Führungsstücks 22 ist in die Bodenfläche 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 und 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 Außenwandung des Dämpferzylinders 16 eine Ausgleichskammer 32 veränderlichen Volumens für den Teleskopstoßdämpfer gebildet.

Konzentrisch zum Dämpferzylinder 16 ist eine zylindrische Kolbenstange 34 in fluchtenden Bohrungen im Führungsstück 22 und der Endkappe 14 geführt. Am oberen, aus dem Federbein herausragenden Ende der Kolbenstange 34 ist ein Befestigungsauge 36 angeordnet, mit dem das Federbein 2 an die gefederte Masse des Kraftfahrzeugs anschließbar ist. Am unteren Ende der Kolbenstange 34 sitzt 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 Kolbenstangendichtung 40, 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 am Boden des Napfes des Führungsstücks 22 ab. Die Kolbenstangendichtung 40 verhindert einen Verlust an Dämpfungsflüssigkeit bei der Bewegung der Kolbenstange und des Dämpferkolbens im Dämpferzylinder 16.

Im Dämpferzylinder 16 ist zwischen dem Führungsstück 22 und dem Dämpferkolben 38 ein Arbeitsraum 44 veränderlichen Volumens gebildet, der sich beim Ausfederungshub verkleinert, und zwischen dem Dämpferkolben 38 und dem Bodenventil 18 ein Arbeitsraum 46 veränderlichen Volumens, der sich beim Ausfederungshub vergrößert. 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 Arbeitsräumen 44 und 46 bei einer Bewegung des Dämpferkolbens 38 im Dämpferzylinder 16. Durch die Steuerung dieses Flüssigkeitsstroms wird die gewünschte Dämpfung der Relativbewegung zwischen der gefederten und der ungefederten Masse 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 ein beträchtliches Volumen in Anspruch nimmt. Ähnliche Verhältnisse liegen auch bei entgegengesetzter Bewegung des Dämpferkolbens vor, de. die Zunahme des Volumens des Arbeitsraumes 44 geringer ist als die Abnahme des Volumens im Arbeitsraum 46. Um überschüssige Dämpfungsflüssigkeit aufzunehmen und fehlende Dämpfungsflüssigkeit zu ergänzen, ist die Ausgleichskammer 32 vorgesehen, wobei der Flüssigkeitsstrom zwischen dem Arbeitsraum 46 und der Ausgleichskammer 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 Dämpferkolbens 38 Dämpfungsflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 46 in die Ausgleichskammer 32 verdrängt wird.

Die Gasfeder 6 des Federbeins 2 besteht aus einem zylindrischen Schmutzschild 48, der das Behälterrohr 8 konzentrisch umgibt. Sein oberes Ende ist durch einen scheibenförmigen Deckel 50 verschlossen, der mit einem abgesetzten Teil 52 der Kolbenstange 34 gasdicht verbunden ist. Mit dem unteren Ende des Schmutzschilds 48 ist ein zylindrischer Rollbalg 54, im Ausführungsbeispiel aus Gummi, verbunden, der konzentrisch zum Behälterrohr 8 liegt. Der Rollbalg 54 ist durch ein Band 56 gegen die Außenwandung des Behälterrohrs 8 gespannt und unter Bildung einer Wulst 60 nach außen umgestülpt und an seinem anderen Rand durch ein Band 58 gegen den Schmutzschild 48 gespannnt. Auf diese Weise kann sich der Rollbalg am Behälterrohr 8 abwälzen. Durch den Schmutzsohild 48, den Rollbalg 54 und den Deckel 50 wird ein Federgasraum 62 umschlossen, der über einen Anschlußnippel 64 am Schmutzschild 48 und eine Leitung 66 an eine nicht dargestellte Druckgasquelle angeschlossen ist. Bei Zufuhr von Druckgas zum Federgasraum 62 vergrößert sich deren Volumen, wodurch das Federbein 2 auseinandergedrückt wird.

Der Ausgleichsgasraum 30 und der Federgasraum 62 sind durch Verbindungsrohre 96 (F i g. 2 bis 4), die am oberen Ende des Behälterrohrs 8 über den Umfang verteilt angeordnet sind, miteinander verbunden. Jedes Verbindungsrohr 96 hat eine gekrümmte Außenfläche 98, die bei 100 gegen die Außenwandung des Behälterrohrs 8 durch eine Verlängerung 102 des Rollbalgs 54 in Anlage gehalten sind. Wie F i g. 2 zeigt, bildet jedes Verbindungsrohr 96 zwischen sich und der Außenwandung des Behälterrohrs 8 einen axialen Kanal 104. Da ferner die Verlängerung 102 des Rollbalgs 54 durch die Verbindungsrohre 96 von dem Behälterrohr 8 abgehoben ist, bilden sich weitere axiale Kanäle 106. Das untere Ende 108 der Verbindungsrohre 96 ist C-förmig abgebogen und steht durch ein Loch in dem Behälterrohr 8 mit dem Ausgleichsgasraum 30 in Verbindung. Hierdurch ist eine Verbindung zwischen dem Federgasraum 62 und dem zwischen dem Behälterrohr 8 und der Membran 24 gebildeten Ausgleichsraum 30 hergestellt, die über die Kanäle 104,106 und die Verbindungsrohre 96 Druckgas auf die äußere Wandung der Membran 24 leitet. Ein Loch 110 in der Umfangsfläche 23 des napfförmigen Führungsstücks 22 leitet die unter dem Druck der Gasfeder 6 stehende Flüssigkeit aus der Ausgleiohskammer 32 auf die untere Seite der Kolbenstangendichtung 40. Die Druckerhöhung auf den Druck der Gasfeder 6 tritt dadurch ein, daß die Membran durch den Gasdruck einwärts gedrückt wird und die Ausgleichskammer 32 völlig mit Flüssigkeit gefüllt ist. Die axial nach oben auf die Kolbenstangendichtung wirkenden Kräfte auf Grund der Druckflüssigkeit stehen den abwärts gerichteten Kräften infolge der direkten Beaufschlagung durch das Druckgas entgegen und gleichen diese aus. Das Druckgas aus dem Federgasraum 62 gelangt auf die obere Seitung der Kolbenstangendichtung 40 über ein axiales Loch 112 in der oberen Endkappe 14. Durch die getroffene Anordnung sind die in beiden axialen Richtungen wirkenden Druckkräfte ausgeglichen, so daß ein Zusammendrücken der Feder 42, eine Verformung der Kolbenstangendichtung 40 und ein Übertritt von Druckgas über die Kolbenstangendichtung 40 in die Ausgleichskammer 32 .unterbunden sind. Da eine Drucksteigerung in der Ausgleichskammer 32 gegenüber dem Federgasraum 62 und hierdurch hervorgerufene hohe Reibungskräfte zwischen der Kolbenstangendichtung 40 und der Kolbenstange 34 ausgeschaltet sind, wird die Abnutzung der Kolbenstangendichtung wesentlich verringert.

Wegen der Trennung von Flüssigkeit und Gas in der Ausgleichskammer kann das Federbein auch in horizontaler Lage in ein Kraftfahrzeug eingebaut werden.

Bei dem Federbein kann auch ei*" Teleskopstoßdämpfer mit einem ventillosen Dämpferkolben verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. 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 aufweist, wobei eine Kolbenstangendichtungdes 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 Ausgleiohskammer und von einer Feder beaufschlagt wird und wobei zwischen dem Federgasraum und der Ausgleichs- ao kammer zumindest teilweise ein Druckausgleich möglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein in an sich bekannter Weise durch eine rohrförmige nachgiebige Membran (24) von der völlig mit Flüssigkeit gefüllten Ausgleichskammer(32) getrennter ringförmiger Ausgleiohsgasraum (30) im Behälterrohr (8) mit dem Federgasraum (62) der Gasfeder (6) durch Verbindungsrohre (96), die sich in Längsrichtung des Federbeins (2) erstrecken und durch eine Verlängerung (102) des Rollbalgs (54) auf dem Umfang des mit entsprechenden Löchern versehenen Behälterrohrs (8) festgehalten werden, in ständig offener Verbindung steht.

2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einem Befestigungsauge (36) an der Kolbenstange (34) zugekehrten Enden der Verbindungsrohre (96) sich in den Federgasraum (62) hinein erstrecken, während ihre einem Befestigungsauge (12) am Behälterrohr (8) zügekehrten Enden (108) C-förmigen Querschnitt haben und durch die Löcher im Behälterrohr (8) in den Ausgleichsgasraum (30) münden.

3. Federbein nach den Ansprüchen 1 oder 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer An-Ordnung, bei der der Rollbalg (54) in an sich bekannter Weise an dem Behälterrohr (8) durch ein ringförmiges Band (56) festgespannt ist, die Verbindungsrohre (96) von dem ringförmigen Band (56) aus gesehen auf der gleichen Seite liegen wie die Kolbenstangendichtung (40) und völlig innerhalb eines in an sich bekannter Weise rohrförmigen, die äußere Wand des Federgasraumes (62) bildenden, mit der Kolbenstange (34) und mit dem Rollbalg (54) druckdicht verbundenen Schmutzschildes (48) angeordnet sind.