DE2021895A1 - Lastaufhaengungsmechanismus und Stossdaempfer fuer Fahrzeuge - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL-INQ. JOACHIM STRASSE HANAU · RÖMERSTR. 1» · POSTFACH TO · TELtOtOS- TELEQRAMME; HANAUPATENT · TELEX: 41l47ttp«t

TOKICO LIMITED

No. 1-2, Nakajima,

Kawasaki-shi, Kanagawa-ken ⁷>· ^:Iai !97O

Japan Schu/Kie - Io kk2

Lastaufhängungsmechanismus und Stoßdämpfer

für Fahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf einen teleskopartig verschiebbaren und stoßdämpfenden Mechanismus zur Belastungsaufnahme bei Fahrzeugen, wie eine Lastaufhängungsstrebe oder ähnliches.

Eine der vielfältigen und zahlreichen Aufgaben der Erfindung besteht darin, einen tragenden und stoßdämpfenden Aufhängungsmechanismus des kombinierten pneumatischen und hydraulischen Typs, insbesondere für Kraftfahrzeuge, zu schaffen, bei dem das gasförmige Arbeitsmedium im Inneren in höchst wirksamer und abgedichteter Weise von einer Doppelwandung des Mechanismus eingeschlossen ist, so daß die Dichtungsprobleme üblicher Systeme überwunden werden.

?*■ ■■; '" - 2 -

' 009 88271888 ■ _BAD original

Eine weitere Aufgabe besteht darin, daß besonder· bei kleineren Belastungen vorzugsweise auf die übliche Aufhängungefeder verzichtet werden kann. Ferner soll der erfindung·gemäße Mechanismus in erhöhtem Maße Biegemoinente aufnehmen können. Eine weitere wesentliche Aufgabe besteht darin» daß der Gesamtaufbau bei großer Lebensdauer und leichter Herstellbarkeit höchst einfach und fest ist.

Die Lösung der Aufgabe wäre bei einem Mechanismus der genannten Art dadurch erzielt, daß ein an seinem unteren Ende geschlossener und an seinem oberen Ende offener Zylinder in seinem Inneren einen gleitfähigen Kolben aufnimmt, der mit dem unteren Ende einer oben geschlossenen Hohlkolbenstange fest verbunden ist, wobei im oberen Teil dee Innenraum* der Hohlkolbenstange ein Raun für komprimiertes Gas und im unteren Teil des gleichen Innenraums ein erster Raum für eine unter Druck stehende Flüssigkeit gebildet wird, daß ferner ein zweiter Raum für eine unter Druck stehende Flüssigkeit zwischen der Kolben-Kolbenstangen-Einheit und dem Zylinder oberhalb des Kolbens und ein dritter Raum für eine unter Druck stehende Flüssigkeit unterhalb des Kolbens im Inneren des Zylinders gegeben ist, wobei eine ständige Strömungsverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Flüssigkeits-Raum durch Verbindungskanäle aufrechterhalten wird und wobei im Kolben geeignete Rückschlagdrosselventile zum Hemmen der Flüssigkeitsströmung aus dem und in den dritten Flüssigkeits-Raunt angeordnet sind.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das im Innenraum des Mechanismus eingeschlossene gasförmige Arbeitsmedium vom Außenraum durch eine doppelte Wandung getrennt ist und daß das Gas nicht direkt, sondern stets über ein flüssiges Arbeitsmedium auf die nach außen abdichtenden Elemente einwirkt» wodurch eine erhöhte Sicherheit und eine wirkungsvolle Abdichtung gewährleistet sind.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel·.

009882/1888 " ³ "

Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes erfindungsgeraäßes Ausfiihrungabeiepiel im Längsschnitt,

Fig. 2 mehrere graphische Darstellungen zur Demonstration der verschiedenen Entwurfsarten und Arbeitsweisen der erfindungsgemäßen Aufhängevorrichtung₍

Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht eines Ventils, das zur Einführung der gasförmigen und -flüssigen Arbeitsmedien in den Aufhängeösechanisraus gemäß Fig. 1 eingefügt werden kann,

Fig. k einen teilweisen Längsschnitt einer Abwandlung des AusfUhrungsbeispiels gemäß Fig. 1,

Fig. 5 einen teilweisen Längsschnitt einer weiteren Abwandlung des ersten Ausführungsbeiepiels,

Fig. 6 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1, die eine weitere Abwandlung des ersten Ausführungebeispiele enthält,

Fig. 7 - Io in Längsschnitt zusätzliche Abwandlungen des ersten Ausführungsbeispiele,

Fig. 11 im Längeschnitt ein zweites Auaführungsbeispiel gemäß der Erfindung,

Fig. 12 eine Abwandlung des zweiten Aueführungsbeispiel· und

Fig. 13 eine graphische Darstellung, bei der die Gasreaktion als Funktion des Hubes bei eine· Aufhängeglied gemäß der Erfindung aufgezeichnet ist.

009882/1888 bad ORIGINAL

Nachstehend wird das erste Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere auf die Figuren 1 bis 3 beschrieben.

In diesen Figuren ist ein Hohlzylinderteil Io dargestellt, dessen unterer Boden kj geschlossen ist. Der Innenraum dieses Zylinders ist mit einem flüssigen Arbeitsmedium und vorzugsweise mit Öl gefüllt.

Eine. Hohlkolbenstange 11, die an ihrem unteren Ende fest mit einem Kolben 12 verbunden ist, wird tcleskopartig in dein Zylinder aufgenommen und von einer ringförmigen Kolbenstangenführung 13 geführt, die am oberen Ende des Zylinders mittels einer üblichen Federklammer Ik fest eingebaut ist« Durch den Kolben 12 wird der Innenraum des Zylinders Io in zwei Flüssigkeitskammern "A" und "D" aufgeteilt, wobei das obere Ende der Kolbenstange 11 durch die Kolbenstangenführung 13 hindurchragt. Aus der Darstellung ist ferner zu entnehmen, daß das obere Ende der Kolbenstange 11 dicht abgeschlossen ist.

Unmittelbar oberhalb des Kolbens 12 befinden sich mehrere Verbindungskanäle 15, die radial durch den unteren Wandungsteil der Kolbenstange 11 geführt sind. Dadurch bildet der untere Teil des Innenraums der Kolbenstange einen weiteren flüssigkeitsgefüllten Raum "C", da zwischen den beiden Kammern ^MA" und ¹¹C" eine Strömungsverbindung gegeben ist. Die angegebene spezielle Lage der Verbindungskanäle 13 ist nur als Beispiel anzusehen, und es kann jede beliebige Verbindungsart vorgesehen werden, durch die eine Flussigkeitsverbindung der beschriebenen Art zwischen den beiden Kammern "A" und "C" gewährleistet ist. So können beispielsweise unter geringfügiger Abänderung auch mehrere Verbindungskanäle durch den Kolben 12 geführt sein, was jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Im Innenraum der Kolbenstange 11 ergibt sich ein Flüssigkeitsspiegel 16, der jedoch je nach den Arbeitsbedingungen der hydraulischen Abfederungseinrichtung variiert, wie es im folgenden näher beschrieben wird. Der verbleibende

009882/1888

EAD ORIGINAL

obere Teil des Innenraums der Kolbenstange 11 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 16 ist mit einem gasförmigen Medium, wie beispielsweise Nitrogen, unter hohem Druck gefüllt, wodurch ein Gasraum "D" erzielt wird. Infolge des großen Gasdrucks wird die Hydraulik-Flüssigkeit bzw. das Öl im Innenraum des Zylinders Io ebenfalls unter Druck gehalten·

Ein oder mehrere Verbindungskanäle 17 führen durch den Kolben 12, um im Bedarfsfall eine Flüssigkeitsverbindung zwischen den beiden Kammern "A" und "B" zu gewährleisten. Der Durchgang durch diese Kanäle 17 wird durch Rückschlag- oder Dämpfungsventile 18 so gesteuert, daß nur eine Flüssigkeiten- _— strömung von der Kammer "B" zur Kammer "A" möglich ist. Das Ventil 18 enthält eine Druckfeder 19, durch die der Ventilteller in seine geschlossene Stellung bewegt wird.

In ähnlicher Weise sind ein oder mehrere Verbindungskanäle 2o durch den Kolben 12 geführt, um gegebenenfalls eine Flüssigkeitsverbindung in umgekehrter Richtung von der Kammer "A" zur Kammer ¹¹B" zu gewährleisten. Zu diesem Zweck sind entsprechende Rückschlag- oder Dämpfungsventile 21 vorgesehen, die je eine Druckfeder 22 für die Bewegung des Ventiltellers in seine geschlossene Stellung enthalten. Die Kanäle 17, die Ventile Id und die Druckfedern 19 bilden zusammen ein Dämpfungsglied, das dem ülfluß von der Flüssigkeitskammer "B" | zur Kammer "A" beim teleskopartigen Zusammenschieben der hydraulischen Abfederungseinrichtung einen Strömungswiderstand entgegensetzt. In ähnlicher Weise bilden die Kanäle 2o, die Ventile 21 und die Druckfedern 22 zusammen ein weiteres Dämpfungsglied, das dem ülfluß von der Flüssigkeitskammer "A" zur Kammer "B" beim teleskopartigen Auseinanderziehen der hydraulischen Einrichtung einen Strömungswiderstand entgegensetzt.

Bin Saitering 23 ist an der inne**n Wandung des Zylinders to angeordnet und wird von einer Federklammer 2k gehalten,, was lediglich schematisch angedeutet ist. Zwischen dem Ring 13 der Kolbenetangenführung und dem Haltering 23 ist ein

- 6 - i 009882/1888

Dichtungsring 25 angeordnet, der vorzugsweise aus Gummi oder einem ähnlichen weichen und nachgiebigen Material besteht und der sich zur Erzielung einer ausreichenden Dichtwirkung an das untere Ende des Ringes 13 anlegt.

Ein ausgedehntes rohrförmigea Federelement 26 aus Gummi oder einem ähnlich weichen und nachgiebigen Material ist in den Innenraum des Zylinders Io eingeführt und stößt von unten gegen den Haltering 23· Dieses Federelement 26 erstreckt sich von dieser Derührungsstelle so weit in Richtung des Kolbens 12, daß dieser bei auseinandergezogener und maximal zulässiger Stellung des hydraulischen Dämpfungsgliedes gegen die untere Begrenzung des Federelemente 26 stößt· Dadurch wirkt das Federelement 26 als wirksames Anschlags- und Dämpfungsglied für den Kolben 12, der mit hoher Geschwindigkeit in diese Stellung bewegt wird. Dadurch ergibt sich, daß die maximal zulässige Hublänge des Federelements 26 begrenzt wird.

Eine an ihrem oberen Ende halbwegs geschlossene Abdeckhülse 27 wird in der dargestellten Weise fest mit dem schulterförmigen und geschlossenen Ende der Hohlkolbenstange 11 verbunden, um einen Schutz gegen harte Teile zu gewährleisten, die gelegentlich mit dem oberen Teil der Einrichtung in Berührung kommen können.

Ein Verbindungsstück 28 mit einem federnden elastischen Teil 28a ist fest mit dem oberen und verjüngten Auslauf 11a der rohrförmigen Kolbenstange Il mittels einer Befestigungsmutter 29 unter Zwischenlegung eines Federringes Jo verbunden· Zu diesem Zweck ist das verjüngte obere Ende des Kolbenstangenaus lau fs 11a mit einem Außengewinde Hb versehen· Das Verbindungsstück 28 ist mit dem nicht dargestellten Chassis eines Fahrzeuges fest verbunden, falls die Vorrichtung als Schwingungsdämpfer bzw. Stoßdämpfer für das Chassis verwendet wird. Das unterste Ende des Hohlzylinderteils Io ist mittels einer Schweißverbindung oder einer ähnlichen Befestigungsart fest

009882/1333

mit einem Halteglied Jl befestigt, das bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel rohrförmig ausgebildet und das unter Zwischenlegung einer stoßdämpfenden Hülse 33 vorzugsweise aus Gummi odor einem ähnlich weichen und verformbaren Material mit einem das Rad tragenden Buchsring 32 oder einem festen und an diesem mechanisch angebrachten Teil verbunden ist.

Aufgrund des infolge des in der Gaskammer "D" eingeschlossenen Gases gegebenen Gasdrucks, der im folgenden trotz seiner Veründerbarkeit mit ¹¹B" bezeichnet ist, wird die Kolben-Kolbonstnngen-i-inhcit 11 - 12 einer nach oben gerichteten und in Fig. 1 durch einen Pfeil dargestellten Kraft "W¹¹ ausgesetzt. Diese Kraft kann durch die folgende Gleichung (1) aus gedrückt werden, wobei der Durchmesser der Hohlkolbenstange 11 mit "d" bezeichnet ist:

W='¹¹' d².P (1)

Aus Gleichung (1) ergibt sich, daß die zur teleskopartigen Verlängerung der Einrichtung dienende Kraft "W" vom Gasdruck "P" in der Gaskammer abhängt.

Wenn die Vorrichtung nicht von außen belastet wird und wenn der Kolben 12 im voll auseinandergezogenen Zustand der Vorrichtung gegen das untere linde des Fedorelements 26 gepreßt wird, so kann die Cxpansionskraft in diesem Zustand, die im folgenden "Vf '· und "Anfangsarbeitskraft" genannt wird, durch folgende Gleichung (2) ausgedrückt werden, wobei P der in diesem Zustand herrschende Anfangsgasdruck in der Gaskammer ist.

= -ψ d².P_r (2)

009882/1888 BADORiGINAL

In diesem Anfangszustand ist der abwärts gerichtete Hub der Kolben-Kolbenstangen-Einheit 11-12 gleich Null, wobei die Vorrichtung keiner teleskopartigen Zusamraenschiebung unterworfen ist.

Falle die Vorrichtung bei den gegebenen Anfangsbedingungen einer äußeren Kraft ausgesetzt wird, die größer als die Anfangskraft ¹¹W " und dieser entgegengerichtet ist, wird die Kolben-Kolbenstangen-Einheit 11-12 abgesenkt, wodurch das Öl in der Kammer ¹¹D" komprimiert wird. Dadurch gelangt zwangsläufig eine gewisse Ölmenge aus dieser Kammer durch die Verbindungskanäle 17 in die Kammer "A", wodurch das Ventil lO gegen die Wirkung der Druckfeder 19 in seine geöffnete Position gebracht wird. Der den Ölfluß zurückhaltende und abbremsende Teil, bestehend aus den Verbindungskanälen 17i den Ventilen 18 und den Druckfedern 191 wirkt in diesem Fall wie ein liechanismus zur Erzeugung einer Dämpfungskraft, was bereite kurz angedeutet wurde. Der in diesem Fall dem ülfluß von der Kammer ¹¹D" zur Kammer ¹¹A" entgegengebrachte Strömungswiderstand dient zur Dämpfung, wobei die Energie der von außen aufgebrachten Belastung vernichtet wird. Bei der Abwärtsbewegung der Kolben-Kolbenstangen-Linheit wird die austretende Clmenge aus dem Inneren des Ilohlzyl inderteil s

10 durch Kanäle 15 von der Kammer "A" in den Flüssigkeitsrautn "C" im unteren Teil des Innenrautns der Hohlkolbenstange

11 übertreten. Dadurch wird der freie ölspiegel 16 angehoben und der Gasraum ¹¹D" in seinem Volumen reduziert. Dadurch wird selbstverständlich der Gasdruck in dem Raum ^MD" entsprechend vergrößert. Wenn das Volumen der Gaskammer ^ηΏ^η im völlig auseinandergezogenen Anfangezustand der Vorrichtung mit "V" bezeichnet wird und wenn "S" den Hub einer teleekopartigen Zusammenschiebuiii?: der Vorrichtung, ausgehend von dem auseinandergezogenen oder Anfangszustand, darstellt, so können die dom Hub ¹¹S" zugeordnete Expansionskraft ¹¹W " und der entsprechende Gasdruck "P₀" in der Gaskammer "D" durch folgende Gleichungen (3) und ik) ausgedrückt werden*

009882/1888

ORIGINAL

W₂ = -^i d² . P₂ (4)

Aus diesen Gleichungen (3) und (4) kann die S-W-Charakteristik der Vorrichtung bzw. die Abhängigkeit der Expansionskraft W vom Hub S bestimmt werden. Dabei wird von einem Anfangsgasdruck P. in der auseinandergezogenen Stellung der Vorrichtung ^ und von dem hierbei vorliegenden Anfangsvolumen V₁ des Gasraunies ¹¹D" ausgegangen.

Unter Berücksichtigung der obenstehenden Angaben werden verschiedene Beispiele der S-W-Charakteristik in graphischen Darstellungen (a), (b) und (c) in Fig. 2 dargestellt. Da die Druckvariation einer eingeschlossenen Gaansenge eine nicht lineare Kurve beschreibt, wird auch die die S-W-Charakteristik darstellende Kurve nichtlinear verlaufen. Hierzu sei beispielsweise auf die bei W. beginnende Kurve X in Fig. 2(a) verwiesen.

Wenn bei unverändertem Anfangsvolumen V₁ des Gasraums "D" der Anfangsgasdruck von P₁ zu P₁' vergrößert wird_r dann wird auch " die Anfangskraft entsprechend von W auf W₁' ansteigen, was in Fig. 2 (a) dargestellt ist. Bei einer teleskopartigen Zusamme ns chiebung der Vorrichtung unter diesen Bedingungen wird die ursprünglich bei W. beginnende Kurve X nach einer geometrischen Parallelve'rs chiebung zu einem höheren Pegel zu der

bei W · beginnenden^Kurve X 'verschoben. 1 a

Wenn der Anfangsdruck andererseits von P₁ zu P₁" bei unverändertem Anfangsvolumen des Gasraums "D" reduziert wird, dann wird auch die Anfangskraft W₁" aus Fig. 2 (a) kleiner· Bei einer teleskopartigen Zusammenschiebung unter diesen Bedin-

- Io -

009882/1888

gungen wird der charakteristische Furvenverlauf in ähnlicher Weise von der ursprünglich bei W beginnenden lurve X zu der bei W" beginnenden Kurve X " durch eine geometrische Parallelverschiebung zu einem niedrigeren Pegel verschoben. Wenn das Anfangsvolumen V des Gasraums "D" bei unverändertem Anfangsdruck verändert wird, dann ninn.it die charakteristische Kurve in ihrem gesainten Verlauf eine andere Form an.

Wenn beispielsweise das Anfangsvolumen von V. zu V ' vergrößert wird, dann wird die charakteristische bei W beginnende Kurve X zu der insgesamt flacher verlaufenden und ebenfalls bei W. beginnenden Kurve X, ' in Fig. 2 (b) verändert.

Wenn dagegen das Anfangsvolumen bei unverändertem Anfangsdruck von V. zu V." verringert wird, verschiebt sich die charakteristische Kurve entsprechend von der bei to beginnenden Kurve X zu der ebenfalls bei W beginnenden und im ganzen steiler verlaufenden Kurve X " in Fig. 2 (b).

Bei Veränderung sowohl des Anfangsvolumens als auch des Anfangsdruckes entstehen verschiedene charakteristische Kurven in Fig. 2 (c), die sich, ausgehend von der bei V. beginnenden Grundkurve X, beispielsweise zu den bei W₁W* und W " beginnenden Kurven X , X ' und X " ergeben.

Während die oben erwähnten Veränderungen in Abhängigkeit von den Anfangsbedingungen der Vorrichtung betrachtet wurden, kann eine derartige Abwandlung der charakteristischen Kurve selbstverständlich auch in Abhängigkeit einer mittleren Arbeitsbedingung, beispielsweise der neutralen Arbeitsstellung der Vorrichtung, betrachtet werden. Es ist auch möglich, eine beim ganz zusammengeschobenen Zustand der Vorrichtung beginnende !Curve zu variieren.

In Fig. 3 ist ein Einstellmechanismus für die Veränderung des Anfangsgasdruckes im obengenannten Sinne dargestellt.

- 11 -

009382/1388

bad original

Kino gegenüber der aus Fig. 1 abgewandelte rolirförmige Kolbenstange 11' trögt eine mit einer verjüngten und mit einem Außengewinde lib¹ versehene Verlängerung 1 la' , durch die eine abgestufte und zu einer nicht dargestellten Gaskammer "I)'¹ leitende Durchgangsbohrung 3k geführt iat. Innerhalb dor Durchgangsbohrung yh ist ein mittig durchbohrtes Ventilsitzteil 35 fest am Gewinde 36 angeordnet. Ferner schließt sich ein hülsenförmiges Verlangerungeteil 37 «** der Stelle Jii an, wodurch eine vollständige Ventilsitzeinrichtung erzielt wird. Uns Verlängerungsteil 37 trügt einen weichen und federnden Anlagering 37a_t der sich zur Aufnahme möglicher Axialbelastuiigen der Ventilaitzeinheit gegen einen schulterform!gen Absatz Jka legt. Die innere Längsbohrung 39 des Verlängerungsteils 37 dient als Durchgang für die Flüssigkeit, beispielsweise Öl, oder für das gasförmige Medium, beispielswoi-se Luft oder Ki trogen-Gas. tin Ventilschaft ho ist in Längsrichtung durch die Ventilsitzeinheit geführt, wobei das obere ICnde des Venti lschnf ts über das obere Ende des Ventilsitzteile 35 hinausragt, während das andere Ende des Vuiitilschafts unten aus dem Verlängerung«teil 37 herausragt, da« als sicherer Vtmtilsitz fungiert. Das Schaftende iet als fester Ventilteller h(> ausgebildet, der eine weiche und nachgiebige Ventildichtung ki trägt. Noroalerweiae wird der Ventilteller Ί6 mit der-Ventildichtung hl unter dem L'influß einer Ventilfeder k2, de zwischen dem'Ventilschaft ko und dem Verlängerungsteil 37 eingespannt ist, in der dargestellten geschlossenen Position gehalten. Ein Hing Jo', die Bef estiguiigstnut ter 29' und das Gewinde 11h* entsprechen· den Teilen 3o, Uo und 11 aus Fig. 1.

Sobald ein abwärts gerichteter Druck von iland oder mechanisch auf das obere Ende des Ventilschafts ho ausgeübt wird, werden die Ventilteile ko_t hi und 46 im Inneren derart gegen die Wirkung der Ventilfeder h2 verschoben, daß sich an dem am unteren Ende, des hülsenförmigen Verlängerungsteils 37 ausgebildeten Ventilsitz eine Vcntilöffnung ergibt. Dadurch wird eine Strömungsverbindung zwischen dem Au&enraum des

009 882/1888

BAD ORIGINAL

Einstellmechanisrmis der beschriebenen. Art und dem Innenraum der Hohlkolbenstange 11' aufgebaut, die derjenigen aus !•ig. 1 ähnelt. Die Verbindung ist gegeben über die Bohrung 'i3' ini oberen Teil der Bohrung der Kolbenstangenverlängerung lla', den ringförmigen Kanal 35« zwischen dem oberen Teil des Ventilsitzteils 35 und dom Ventilschaft 4o, den Zwischenraum kk im Inneren des Ventilsitzteils 35t den innei-en Bohrungsraum 39» die Ventilöffnung und die Durchgangsbohrung 3'i·

Auf diese Weise gelangt zunächst eine bestimmte Olmenge vom oberen Teil über die Verbindungskanäle in den unteren Teil des Inuenrauins der rohrförmigen Hohlkolbenstange, wodurch der zuvor genannte Flüssigkeitsraum "C" entsteht. Selbstverständlich wird in diesem Fall die eingeführte Öltnenge so gewählt, daß das Öl die aneinandergrenzenden Kammern "A" und "13" ausfüllen kann. Daraufhin wird ein bestimmtes Volumen tines gasförmigen Mediums unter Druck, beispielweise komprimierte Luft oder auch verflüssigtes Kitrogen-Gas, in den gleichen Zwischenraum durch die gleichen Verbindungskanäle eingeführt, wodurch ein Gasraum oder eine Gaskammer "D" erzielt wird, Bs kann auch eine geringe Olmenge und/oder Gasmenge von der eingeführten Menge abgezweigt werden, um das Anfangsvolumen des Gasraums und/oder den Anfangsdruck des Gases in der beschriebenen Weise zu ändern.

Nach dem Einführen wird der dem Ventilschaft ^o zugeführte Druck abgebaut, wodurch das Ventil infolge der Wirkung der Rückholfeder k2 in seine geschlossene Position gemäß Fig. gebracht wird. Aus dem vorhergehenden ergibt sich, daß bei einer Anbringung des beschriebenen Einstelimechanismus eine Einstellbarkeit der charakteristischen Kurven gemäß Fig. 2 realisiert werden kann.

Bezüglich der Arbeitsweise der Einrichtung aus Fig. 1 wird sich die Abfederungseinrichtung bei einer Vbnahme der äußeren i.raft auf das Verbindungsstück 23 dank der Expansions-

- 13 -

009882/1888

BAD ORIGINAL

kraft "W¹¹ bis zur äußersten Expansionsstellung verlängern, wobei der Kolben 12 in Druckkontakt mit dem unteren Ende des Federelements 26 gebracht wird. Während der nach oben gerichteten Bewegung der Kolben-Kolbenstangen-Einheit wird das Öl in der Kammer "A" durch den Kolben 12 komprimiert, wodurch das Öl zwangsweise aus der Kammer "A" über einen weiteren Dämpfungsmechanismus, bestehend aus Kanälen 2o, Ventilteilen 21 und Druckfedern 22, nach Freigabe einer Ventilöffnung in die untere Flüssigkeitskammer "B" gepreßt wird. Die dadurch erzielte Flüssigkeitsdämpfungswirkung wird zur Vernichtung der bei der Aufwärtsbewegung der Kolben-Kolbenstan- μ gen-Einheit freiwerdenden mechanischen Energie verwendet. Während der Aufwärtsbewegung des Kolbens wird die verdrängte Ölmenge über Öikanäle 15 zwischen der Flüssigkeitskammer "C" und dem Zylinderraum ergänzt. Dadurch nimmt der Gasdruck in dem Gasraum "D" entsprechend der Zunahme des effektiven Gasraumes ab. Sobald die Kolben-I.olbenstangen-Einheit ihre oberste Stellung erreicht hat, entsprechen die Arbeitsbedingungen der Einrichtung derjenigen bei der größten Verlängerung bzw. dem Anfangszustand. Während dieses Expansionshubes entspricht die charakteristische Kurve selbstverständlich derjenigen bei der Zusammenziehung mit dem Unterschied, daß sie im gegenläufigen Sinn durchfahren wird.

Als Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels werden in Fig. k die gleichen oder entsprechenden Teile mit den gleichen Hinweiszahlen bezeichnet, wobei diese zur Erzielung einer einfachen Vergleichsinöglichkeit lediglich um 100 vergrößert sind. Aus Einfachheitsgründen werden die einzelnen Räume wie bisher mit ¹¹A", "B" und ¹¹C" bezeichnet.

Während im vorhergehenden Ausführungsbeispiel die die Dämpfungskraft bewirkenden Mechanismen 17 bis 19 und 2o bis 22 so ausgebildet sind, daß die notwendigen Flüssigkeitsverbindungen zwischen den Flüssigkeitskammern "A" und "B" aufgebaut werden, bewirken die entsprechenden Mechanismen 117 bis 119 und 12o bis 122 die notwendigen Flüssigkeitsverbindungen zwischen

- Ik -

009882/1888

- lit -

den Kammern "D" und "C" des abgewandelten Ausführungebeispiele. Trotz der vorgenommenen Änderung sind die Arbeitsbedingungen und Charakteristika im wesentlichen dieselben wie zuvor. Aus diesem Grunde ist es nicht notwendig, zum besseren Verständnis der Erfindung eine weitere detaillierte Analyse dieses .usführungsbeispiels anzugeben*

Bezüglich Fig. 5 wird eine weitere Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels aus Fig. 1 kurz beschrieben. In diesem Fall sind gleich oder ähnliche Teile mit den gleich und um 200 vergrößerten Hinweiszahlen versehen. Im vorliegenden Au.sführungsbeispiel ist das untere Ende des Zylinderteils 21o über eine Schweißverbindung oder ähnliche Befestigungsmittel mit einem Halteteil 232a einer ein Rad tragenden Achse 232 eines Kraftfahrzeug· verbunden. Die .rbeitsbedingungen und Charakteristika für dieses AuefUhrungsbeispiel sind ähnlich wie die der vorher beschriebenen Art.

Fig. 6 zeigt eine weitere Abwandlung des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1. Hierbei ist im Inneren der Hohlkolbenstange 11 ein gleitfähiger Kolbenteiler loo vorgesehen, wodurch eine wirksame Trennung der Flüssigkeitskammer "C" von der Gaskammer "D" erzielt wird. Infolge des Kolbenteilers loo, der mit einem Dichtungsring lol versehen ist, wird die Entstehung von Gasblasen innerhalb der Kammer ¹¹C" infolge von Vibrationen des Aufhängemechanismus wirkungsvoll unterdrückt. Dieses Merkmal kann im Bedarfsfall auch bei den vorhergehenden abgeänderten Ausführungsbeispielen in Fig. 4 und Fig. 5 erzielt werden. Hierzu sei auf die Figuren 8 und Io verwiesen.

In Fig. 7 ist eine weitere Abänderung des ersten Ausführungsbeispiels aus Fig. 1 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein veränderbarer und aufblasbarer Balg Io2 aus weichem und nachgiebigem Material, beispielsweise aus Gummi, Kunststoff oder ähnlichem, etwas oberhalb der Verbindungskanäle 15 an der Innenwandung der Hohlkolbenstange 11 ange-

- 15 -

009882/1888

bracht. Dieser Balg Io2 ist mit der Flüssigkeit gefüllt und nrbeitet ale wirksames und variables Trennglied zwischen der Flüssigkeitskammer "C" und dem Gasraum "D". Beim Zusammenschieben des teleskopartigen Gliedes wird der Balg zusammengedrückt. Bei der umgekehrten Arbeitsweise wird dieser entsprechend auseinandergepreßt. Auch auf diese Weise kanu eine sonst mögliche Gasdurchmiechung der Flüssigkeit wirksam vermieden werden. Im Bedarfsfall kann dieses Merkmal auch bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen in Fig. h und 5 angewendet werden. In diesem Zusammenhang wird auf Fig. 9 verwiesen.

In Fig. 11 i.^t ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem am Außenzylinder Ho an einer zwischen den äußeren Enden gelegenen Stelle ein Halteteil 3ol fest über eine Schweißverbindung oder eine ähnliche übliche Befestigungsart mit der Außenwandung des Zylinders verbunden ist. Das Halteteil 3ol nimmt das untere Ende einer unter Druck stehenden llilfsfeder 3oo auf, während sich das obere Ende der Feder gegen ein zweites und weiter oben liegendes Halteteil 3o2 legt, das fest mit dem oberen Ende der Hohlkolbenstange 111 verbunden ist. Andere Bestandteile dieses Aueführungsbeispiels gleichen im wesentlichen denjenigen der speziellen Abwandlung aus Fig. *i. Ira vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die wesentlichen Teile des gesamten Mechanismus ent- ™ sprechend mit den gleichen Hinweiszahlen wie beim Ausführungsbei.^piel aus: * Fig. 1 bezeichnet, wobei diese Hinweiszahlen jedoch um die Zahl 100 vergrößert sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist jedoch die Kombination des Verbindungsstücks 12o und des stoßaufnehmenden elastischen Teils 128a nicht fest mit dsr Hohlkolbenstange verbunden, sondern ein zwischengeschaltetes Lager 3o3 erlaubt eine Drehung dieser Kombination gegenüber der Hohlkolbenstange. Dieses Ausführungsbeispiel ist insbesondere für die Anwendung bei Fahrzeugen mit Frontantrieb gedacht, um eine einfache Steuerung zu ermöglichen. Die llilfsfeder 3©o ist aus Sicherheitsgründen für den Fall des Zerbersten» von einer oder beiden der

- 16 00 9882/1888

BAD ORIGINAL

Flussigkeits- und Gaskammern vorgesehen. Infolge der Wirkung der unter hohem Druck stehenden Gaskammer kann die Starrheit der Feder 3oo ein wenig weicher als im Normalfall gewählt werden. Die übrigen Merkmale sind im wesentlichen die gleichen wie zuvor, und es kann deshalb auf eine weitere und detaillierte Analyse dieses Beispiels verzichtet werden. Auch im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann ein freier Trennkolben loo eingefügt werden. Dieser ist im Bedarfsfall auch bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel gemäß Figl 12 anwendbar.

Bei diesem abgewandelten Beispiel in Fig. 12 sind ebenfalls eine Hilfsfeder 3oo sowie ein unteres und oberes Halteglied 3ol und 3o2 vorgesehen, obwohl das letztere aus Vereinfachungegründen nicht iri der Zeichnung dargestellt iat. Im Bedarfsfall kann auch das Wälzlager 3<>3 aus den gleichen Gründen wie bei Fig. 11 angebracht werden.

In der graphischen Darstellung aus Fig. 13 sind die Gasreaktionskraft und der Gasdruck gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung als Funktion des Kolbenhubs aufgezeichnet. Die gebrochene Linie a-b-c kennzeichnet beispielhaft den neutralen Arbeitspunkt der Einrichtung, wobei die Gasreaktionslcraft einen Wert von etwa 21o kp einnimmt und wobei der Druck in dem Gasraum ungefähr ^3»5 kp/ctn beträgt. Die Kurve d-b-e stellt die charakteristische Kurve der Einrichtung mit dem Arbeitsgas bzw. in diesem Fall mit komprimierter Luft dar. Zum Vergleich ist eine gerade Linie f-b-g zur Kennzeichnung des Arbeitsfortschritts aufgezeichnet, wenn eine mechanische Feder durch ein gasförmiges und flüssiges Medium ersetzt wird. Wenn die Einrichtung mit einer Hilfsfeder 3oo der beschriebenen Art versehen wird, nehmen die charakteristischen Kurven je nach dem Festigkeitegrad der Hilfsfeder einen mehr oder weniger steilen Verlauf an, d. h. sie nähern sich der geraden Linie f-b-g an·

-.17 -

009882/1888

Es ergeben sich zahlreiche wesentliche Vorteile des Kraftfahrzeug-Aufhängemechanismus, von denen einige im folgenden zusammengefaßt werden. .

1. Der Gasraum wird innerhalb des inneren Teils der Hohlkolbenstange gebildet und aufrecht erhalten, wobei dieser Teil ebenfalls der Innenraum des gesamten Aufhängemechanismus ist. Das gasförmige Medium wird demgemäß mittels einer doppelten Wandung gegenüber der Außenatmospähre abgeschlossen, während die Ölkammern näher bei der Dichtungszone angeordnet sind, durch die das gasförmige oder flüssige Arbeitsmedium am Ausströmen in den Außenraum gehindert wird. Da das Gas leichter als die Flüssigkeit durch die Dichtungen austreten kann, wird ein derartiger Austritt des gasförmigen Mediums aufgrund der .zuvor erwähnten Merkmale unterbunden, wodurch eine zuverlässige Arbeitsverbesserung des Aufhängemechanismus erzielt wird,

2. Die Kolben-Kolbenstangen-Einheit und der Zylinder sind beiderseits an zwei in beträchtlichem Abstand voneinander befindlichen Punkten unterstützt, so daß der gesamte teleskopartige Mechanismus auch Biegemomente aufnehmen kann.

3. Die gesamte Vorrichtung kann als Aufhängeglied für ein Kraftfahrzeug-Chassis verwendet werden, wobei im Bedarfsfall auf jegliche mechanische Federaufhängung verzichtet werden kann. Wenn jedoch außerdem eine mechanische Aufhängefeder verwendet wird, dann kann infolge des hohen Drucks des gasförmigen Arbeitsmediums, das im Mechanismus dank der wirkungsvollen Abdichtung eingeschlossen ist, die Federkraft im Vergleich zur üblichen beträchtlich reduziert werden.

- 18 -

0 0 9882/1888

- ta -

Es ist wesentlich, daß zahlreiche zusätzliche Merkmale, beispielsweise eines freien Trennkolbens loo und/oder der Ventileinrichtung für die Einführung oder das Ablassen des Arbeitsraediums gemäß Fig. 3_f in jeder der beschriebenen AusfUhrungsbeispiele vorgesehen werden können.

Ansprüche:

009882/1888

Claims (3)

1. Ansprüche

   ι 1.1 LastaufhängungsMechanismus und Stoßdämpfer für Fahrzeuge und insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gokeiinze lehne t , daß ein an seinem unteren Cnde geschlossener und an seinem oberen Ende offener Zylinder (lo, Ho, 2Io) in seinem Inneren einen gleitfähigen Kolben (12, 112, 212) aufnimmt, der mit dem unteren Ende einer oben geschlossenen Hohlkolbenstange (ill, 211) fest verbunden ist, wobei im oberen Teil des Innenrauras der Uohlkolbenstange ein Raum ("D") für komprimiertes Gas und im unteren Teil des gleichen Innenraums ein erster Raum (¹¹C") für eine unter Druck stehende Flüssigkeit gebildet wird, daß ferner ein zweiter Raum (^UA^H) für eine unter Druck stehende Flüssigkeit zwischen der Kolben-Kolbenstangen-Einheit (12-11, 112-111, 212-211) und dom Zylinder oberhalb des Kolbens und ein Raum (¹¹B") für eine unter Druck stehende Flüssigkeit unterhalb des Kolbens im Inneren des Zylinders gegeben ist, wobei eine ständige Strörnungsverbindung zwischen dem ersten ("C") und dem zweiten ("A") Flüssigkeite-Raum durch Verbindungsknnäle (15« H5i 215) aufrechterhalten wird und wobei im Kolben geeignete Rückschlngdrosselventile (17-22, 117-122, 217-222) zum Hemmen der Flüssigkeitsströmung aus dem und in den dritten Flüssigkeits-Raum (¹¹B") angeordnet sind.
2. 2. Lnstaufhängungsmechanisnus und Stoßdämpfer nach Anspruch ■ 1, dadurch gekonnzeichnet, daß im Inneren der Hohlkolbenstange (11, 111, 211) zwischen ■dem Gasraum ("D") und dem ersten Flüssigkeite-Raum ("C") ein frei verschiebbarer Kolben (loo) angeordnet ist.
3. 3. Lastaufhnngungemechanisarue und Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadmrch gekennzeichnet, daß sich am oberen Ende der Hohlkolbenstange (11, 111, 211)

   - 2 ο r

   009882/1888

   BAD ORIGINAL

   - 2ο -

   eine Ventileinheit (35, 37, 4o, kl, 42, ku) zum Aufbau einer Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Außenraum und dem Innenraum der Hohlkolbenstange für das Ein- und Ablassen der gasförmigen und flüssigen Arbeitsmedien in und aus dem Innenraum befindet.

   Lastaufhängungsmechanismus und Stoßdämpfer nach Anspruch Ij dadurch gekennzeichnet, daß an der InnenWandung der Ilohlkolbenstange (11, Hl, 211) oberhalb der Verbindungskanäle (15t 115» 215) ein drehbarer Balg (Io2) angebracht ist, durch den der erste Flüssigkeits-Raum ("C") variablen Volumens begrenzt wird«

   Lnstaufhängungsinechanistnus und Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufhängungs-Hilfsfeder (3oo) zwischen dem Zylinder (lo, Ho, 21o) und der Ilohlkolbenstange (11, 111, 211) eingespannt ist·

   009882/1888

   Bad original

   Leerseite