DE2117259A1

DE2117259A1 - Pneumatische Aufhängungsvorrichtung, z.B. für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE2117259A1
Application number: DE19712117259
Authority: DE
Inventors: John Stanley Pudsey Yorkshire Eckersley (Großbritannien)
Original assignee: Jonas Woodhead Ltd
Current assignee: Jonas Woodhead Ltd
Priority date: 1970-04-08
Filing date: 1971-04-08
Publication date: 1971-10-21
Also published as: FR2099067A5; GB1305942A; BE765523A

Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH 8 MÖNCHEN 22,

Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN
Dr. rer. not. W. KÖRBER
PATENTANWÄLTE

JONAS WOODHEAD LIMITED ⁸* ^{ΑρΓΐ1 1971}

177 Kirkstall Road

Leeds 4, Yorkshire, England

Patentanmeldung

Pneumatische Aufhängungsvorrichtung, z.B. für Fahrzeuge

Die Erfindung "bezieht sich auf pneumatische Aufhängungsvorrichtungen oder Federungen und betrifft insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, Radaufhängungsvorrichtungen für Fahrzeuge. Wenn solche Aufhängungsvorrichtungen bei einem Fahrzeug verwendet werden, können sie einen Teil des Gewichtes oder das gesamte Gewicht der gefederten Teile des Fahrzeugs aufnehmen, und sie können in Verbindung mit Schwingungsdämpfern bzw. sogenannten Stoßdämpfern verwendet werden.

Es wurde bereits vorgeschlagen, z.B. in dem britischen Patent 1 029 290, eine Wälzmembran zwischen einem Zylinderteil eines hydraulischen Stoßdämpfers und einem durch die Kolbenstange unterstützten Becher anzuordnen, um eine pneumatische Feder zu schaffen. In diesem Fall weist der äußere Rand der Membran einen Wulst auf, der sich in Richtung auf den Rand der Membran fortschreitend verdickt und zwischen einer konischen Fläche auf der Innenseite des Bechers und einer konischen Fläche eines in dem Becher schwimmend gelagerten Rings festgehalten wird. Hierbei verjüngen sich die konischen Flächen des Bechere und des Rings in entgegengesetzten Richtungen. Unmittelbar unterhalb der konischen Fläche des Bechers ist ein nach innen ragender abgerundeter Flansch vorgesehen, dessen Innendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Ringe.

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Wenn auf die Membran durch den Druök der Feder eine Spannung aufgebracht wird, wird.ein Teil der Membran an der Übergangsstelle zwischen dem verdickten Wulst und dem parallelwandigen größten Teil der Membran zwischen dem Ring und dem Plansch ' eingeklemmt. Dieser Einklemmvorgang liefert die Einspannkraft, durch die der Sand der Membran festgehalten wird. Ein Nachteil dieser Anordnung zum Einspannen der Membran besteht darin, daß an der Klemmstelle eine sehr hohe Spannungskonzentration auftritt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die eingeklemmte Zone der Membran sehr schmal ist, so daß sehr hohe Druckbeanspruchungen auftreten, und diese Druckbeanspruchungen ergeben sich insbesondere in einer Zone, innerhalb welcher die Membran im wesentlichen der vollen durch die Federkraft hervorgerufenen Zugspannung ausgesetzt ist. Diese beiden Arten von Spannungen treten im rechten Winkel zueinander auf und addieren sich. Diese hohe Spannungskonzentration stellt einen erheblichen Nachteil dar, da sie an diesem Teil der Membran zu einer Beschädigung, z.B. zum Aufreißen der Membran, führen kann, und da dieser Vorgang dann, wenn die Membran eine Verstärkung aufweist, davon begleitet wird, daß die Verstärkung aus dem verdickten Wulst herausgerissen wird.

Die vorstehend genannten Nachteile werden durch die Aufhängungsvorrichtung nach der Erfindung vermieden, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die konischen Flächen an dem schwimmenden Ring und dem Becher oder Kolben bzw. der Stange parallel zueinander verlaufen, und daß der zwischen den konischen Flächen liegende Teil der Membran parellelwandig ist. Bei dieser Konstruktion verteilt sich die Druckbeanspruchung, die durch das Einklemmen oder Einspannen der Membran zwischen den konischen Flächen hervorgerufen wird, über eine Fläche von erheblicher Größe, so daß die Druekbeanspruchung ziemlich niedrig bleibt. Außerdem nimmt die Übergangszone, innerhalb welcher die maximale Zugspannung in der Membran auf den Betrag Null am Rand der Membran zurückgeht, eine erhebliche Breite an, wobei die Zugspannung über die Breite des eingespannten Teils der Membran von ihrem Maximum allmählich bis auf Null zurückgeht.

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Damit die auf die Membran aufgebrachte Zugspannung die konische Fläche des schwimmenden Rings zuverlässig in einer solchen Richtung zu bewegen bestrebt ist, daß der parallelwandige Teil der Membran in zunehmendem Maße eingespannt wird, ist die Membran vorzugsweise jenseits der konischen fläche an dem schwimmenden Ring mit einem Abschnitt versehen, der eine größere Dicke hat als der parallelwandige Teil der Membran; dieser verdickte Abschnitt kann die Form eines Wulstes haben, der mit dem benachbarten Rand des schwimmenden Rings oder einem aufgeweiteten Abschnitt des schwimmenden Rings zusammenarbeitet.

Es bestehen verschiedene Möglichkeiten, zwei parallele konische Flächen vorzusehen, zwischen denen ein Rand der Wälzmembran festgelegt werden kann. In den meisten Fällen bildet der schwimmende Ring ein von der Membran getrenntes Bauteil, doch ist es auch möglich, den schwimmenden Ring als einen Bestandteil der geformten Membran auszubilden, so daß nur ein eine bestimmte Wandstärke aufweisender Teil der Membran zwischen dem schwimmenden Ring und der ihm zugeordneten konischen Fläche eingeklemmt wird. Bei dieser Konstruktion kann die Membran mit einer Verstärkung versehen sein, die um den geformten Ringabschnitt herumgelegt ist. Bei einer weiteren möglichen Anordnung^ setzt sich die Seitenwand des Bechers aus zwei Teilen zusammen, zwischen denen ein in der Umfangsriehtung verlaufender Spalt vorhanden ist.

In manchen Fällen, insbesondere dann, wenn die Aufhängungsvorrichtung nicht bei einem Fahrzeug verwendet wird, brauchen die Stange und der Becher relativ zueinander nicht genau geführt zu werden, doch wird man in den meisten Fällen Gleitführungsmittel vorsehen, um die Stange und den Becher in ihrer konzentrischen lage zu halten. Diese Anordnung wird gewöhnlich bei Fahrzeugen vorgesehen, bei denen die Stange bzw. der Kolben durch einen Zylinderabschnitt eines hydraulischen ein- und ausschiebbaren Stoßdämpfers gebildet ist, wobei der Becher an der Kolbenstange des Stoßdämpfers befestigt ist;

in diesem Fall "bildet der Stoßdämpfer gleichzeitig Führungsmittel für die Stange und den Becher. Bei dem Stoßdämpfer kann es sich um einen solchen der Bauart mit nur einem Eohr handeln; in diesem Fall erweist es sich gewöhnlich als unzweckmäßig, die Außenfläche der Zylinderwand des Stoßdämpfers so zu gestalten, daß sie eine der konischen Flächen "bildet, denn die Innenfläche muß eine zylindrische Form haben, damit sie mit dem Kolben mit dichtender Wirkung zusammenarbeiten kann, oder der Außendurchmesser des Zylinders reicht zu dem genannten Zweck nicht aus; in einem solchen Fall kann man an dem Arbeitszylinder eine ihn umschließende Buchse befestigen, der mit der konischen Fläche versehen ist. Handelt es sich dagegen um einen Stoßdämpfer der Bauart mit zwei Rohren, besteht die Möglichkeit, daß die die Behälterkammer abgrenzende Rohrwand einen ausreichenden Durchmesser hat und so geformt ist, daß ihre Außenfläche eine der konischen Flächen bilden kann.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aufhängungsvorrichtung in einer verkürzten, teilweise als Seitenansicht und teilweise als Längsschnitt gezeichneten Darstellung.

Fig. 2 zeigt einen Teil von Fig. 1 in einem größeren Maßstab.

Fig. 3 zeigt eine Abwandlung eines Teils der Ausführungsform nach Fig. 1.

Fig. 4 zeigt teilweise in einer Seitenansicht und teilweise im Längsschnitt eine weitere Ausführungsform der Erfindung .

Fig. 5 zeigt einen Teil von Fig. 4 in einem größeren Maßstab.

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In Fig. 1 erkennt man einen insgesamt mit 1 bezeichneten Stoßdämpfer, der an seinem unteren Ende 2 mit Hilfe eines Augenteils 3 am nicht gelederten Teil des Fahrzeugs befestigt werden kann, bei dem er verwendet werden soll. Der Stoßdämpfer umfaßt einen an seinem unteren Ende 2 verschlossenen Arbeitszylinder 4 und einen Kolben 5 mit einer Kolbenstange 6, die sich am oberen Ende des Zylinders 4 durch eine Abdichtungsanordnung 7 erstreckt.

Der Arbeitszylinder 4 ist von einem konzentrisch mit ihm angeordneten und daran befestigten Buchsenteil 19 umgeben, das einen größeren Durchmesser hat als der Arbeitszylinder, und das an seinem oberen Ende einen konischen Abschnitt 33 aufweist.

Das obere Ende der Kolbenstange 6 ist starr mit einem Augenteil 22 verbunden, das dazu bestimmt ist, am gefederten Teil des Fahrzeugs befestigt zu werden. Unmittelbar unter dem Augenteil 22 ist eine Scheibe 63 vorgesehen, die an der Kolbenstange 6 befestigt ist und ein äußeres Buchsen- oder Hülsenteil 24 mit einem zylindrischen Abschnitt 25 und einem konischen Abschnitt 26 trägt; die Scheibe 23 und das Buchsenteil 24 bilden einen Becher, längs dessen Achse sich der Zylinder 4 hin- und herbewegen kann.

Das äußere Buchsenteil 14 ist gleichachsig mit dem Buchsenteil oder Zylinder 19 angeordnet. In dem Raum 27 zwischen dem Buchsenteil 24 und dem inneren Buchsenteil 19 befindet sich normalerweise ein unter Druck stehendes Flud, das dazu dient, die gefederte Masse teilweise gegenüber der ungefederten Masse abzustützen. Zwischen dem Zylinder 19 und dem äußeren Buchsenteil 24 sind Dichtungsmittel 28 angeordnet, damit das Flud nicht aus dem Raum 27 entweichen kann. Die Dichtungsmittel 28 umfassen eine Wälzmembran 29, deren eines Ende am konischen Abschnitt 26 des äußeren Buchsenteils 24 befestigt ist, während ihr anderes Ende mit dem inneren Buchsenteil 19 des Stoßdämpfers fest verbunden ist. Die Membran 29 hat eine solche Länge, daß der Stoßdämpfer die erforderlichen Bewegun-

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gen gegenüber dem Buchsenteil 24 ausführen kann. An jedem ihrer Enden ist die Membran 29 mit einem verdickten Rand 11 , 12 versehen, und sie ist so angeordnet _r daß ihr parallelwandiger Teil nahe der betreffenden Verdickung zwischen einem schwimmenden Ring 31 bzw. 32 und einer konischen Fläche 33 bzw. 26 eingespannt ist.

Betrachtet man zuerst das gemäß Pig. 1 an dem inneren Buchsenteil 19 befestigte, auch in Fig. 2 dargestellte untere Ende der Membran 29, erkennt man, daß der schwimmende Ring 31 einen ersten konischen Abschnitt 34 und einen zweiten konischen Abschnitt 35 umfaßt, und daß die zu dem ersten konischen Abschnitt 34 parallele konische Fläche 33 durch einen Abschnitt des inneren Buchsenteils 19 gebildet ist. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß ein parallelwandiger Abschnitt der Membran zwischen den konischen Flächen 33 und 34 eingeklemmt ist, und daß sich die durch dieses Einklemmen hervorgerufene Druckbeanspruchung innerhalb des breiten Streifenabschnitts der Membran verteilt, der zwischen diesen, konischen Flächen liegt» Der freie Rand der Membran ist mit einer Yerdiekung bzw. einem Wulst 11 versehen, der mit dem konischen Abschnitt 35 des Rings 31 zusammenarbeitet und bestrebt istj, den Ring nach unten zu ziehen. Gemäß !ig. 2 ist die Membran §9 mit einer 7er=· Stärkungseinlage 12 versehen, die sich nach oben nahezu bis zum Ende der Membran und auch naca -mten durch denjenigen Teil der Membran erstreckt, welcher zwischen den konischen Flächen 33 und 34 eingespannt ist.

Das mit dem äußeren Buchsenteil 24 verbundene Ende der Membran 29 ist auf ähnliche Weise eingespannt. In diesem Fall ist ein parallelwandiger Teil der Membran zwischen einem konischen Abschnitt 36 des schwimmenden Rings 32 und dem dazu parallelen konischen Abschnitt 26 des Buchsenteils 24 eingeklemmt .

Im übrigen hat der scliwlmaienäe Ring 52 rins- ^fixnC ris^e Form, und er ist gleichachsig mit dem Btoßdäinp^sx 1 angsorä net, wobei er eine Unterstützung für die Eq^t&u wn-h damit

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praktisch eine Verlängerung der Seitenwand des durch den zylindrischen Abschnitt 25 gebildeten Bechers bildet.

In Anlage an den Enden der Membran 29 sind auf den Buchsenteilen 24 und 19 mit einem Preßsitz Ringe 37 und 38 angeordnet, die Vorsprünge bilden, um die Membran in ihrer Lage zu halten. Jeder der Hinge 37 und 38 weist einen nach außen abgewinkelten Plansch 39 bzw. 41 auf, der in Berührung mit dem betreffenden Ende der Membran steht und eine übermäßige Aufwärtsbewegung der die schwimmenden Ringe tragenden Membran verhindert.

Gemäß Pig. 1 kann die Aufhängungsvorrichtung eine als Schraubenfeder ausgebildete Druckfeder 40 umfassen, die den Stoßdämpfer umgibt und zwischen einer an der Scheibe 23 befestigten Scheibe 43 und einer am unteren Ende des Arbeitszylinders 4 angebrachten Scheibe bzw. einem Pederteller 42 angeordnet ist.

Pig. 3 zeigt eine abgeänderte Anordnung zum Befestigen des oberen Endes der Membran 29 an dem mit der Scheibe 23 fest verbundenen äußeren Buchsenteil 24^f. Bei dieser Ausführungsform hat das Buchsenteil 24* eine solche Länge, daß es das obere Ende des Zylinders 4 auch dann noch überdeckt, wenn der Kolben 5 und der Zylinder 4 ihre vollständig ausgesoliobene Stellung einnehmen. Das Buchsenteil 24* weist einen sich nach innen und unten verjüngenden konischen Abschnitt 47 und einen die Membran abstützenden zylindrischen Abschnitt 48 auf. Perner ist ein schwimmender Ring 44 vorgesehen, der einen konischen Abschnitt 45 umfaßt, welcher sich parallel zu dem konischen Abschnitt 47 des Buchsenteils 24' erstreckt, und der Rand der Membran 29 ist zwischen diesen beiden Abschnitten festgekeilt. Auch in diesem Pail ist ein Ring 46 mit einem Preßsitz in das Buchsenteil 24' eingebaut, um eine Aufwärtsbewegung der den schwimmenden Ring 44 tragenden Membran zu verhindern.

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Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Aufhängungsvorrichtung mit einem insgesamt mit 51 bezeichneten Stoßdämpfer der Bauart mit zwei Rohren. Dieser Stoßdämpfer umfaßt einen nicht dargestellten Kolben, der an einer Kolbenstange 52 befestigt und in einem Arbeitszylinder bewegbar ist, weicher von einem ringförmigen Behälter zwischen dem Arbeitszylinder und einem äußeren Zylinder umgeben ist, dessen Außenwand 53 in Fig. 4 zu erkennen ist. Der Arbeitszylinder ist mit einem Augenteil 54 verbunden, um an dem nicht gefederten Teil des Fahrzeugs befestigt werden zu können. Das obere Ende der Kolbenstange 52 trägt ein Befestigungsauge 55 zum Anbringen am gefederten Teil des Fahrzeugs. Das Befestigungsauge 55 trägt eine Scheibe 56, an der ein Buchsenteil 57 befestigt ist. Der Raum zwischen der Behälterwand 53 und dem Buchsenteil 57 bildet eine Kammer 58 zum Aufnehmen eines unter Druck stehenden Fludes, das der Kammer über einen Einlaß 59 zugeführt wird. Die Kammer 58 ist gegenüber der Atmosphäre durch eine Wälzmembran 61 abgeschlossen, die an jedem Ende mit einem verdickten Rand versehen ist. In das an dem Behälter 53 befestigte Ende 62 der Membran ist ein kegelstumpfförmiger Ring 63 eingeformt. Der Ring 63 erstreckt sich parallel zu einem konischen Abschnitt 64 der Wand des Behälters 53» so daß ein parallelwandiger Abschnitt am Ende 62 der Membran zwischen den beiden durch den Abschnitt 64 und den Ring 63 gebildeten konischen Teilen festgekeilt ist.

Gemäß Fig. 5 enthält die Membran 61 eine Verstärkungseinlage 71, die den Ring 63 umschließt. Zwar ist diese Verstärkungseinlage in Fig. 5 als von dem Ring 63 getrennt dargestellt, doch könnte sie gegebenenfalls auch in Berührung mit dem Ring stehen.

Das Ende 62 der Membran wird während des Gebrauchs der Aufhängungsvorrichtung durch einen mit Preßsitz eingebauten Ring 65 festgehalten, der einen fest auf einem zylindrischen oberen Abschnitt 67 des Arbeitszylinders sitzenden zylindrischen Abschnitt 66 und einen Flansch 68 umfaßt, an dem sich das Ende 62 der Membran abstützt.

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Das andere Ende 69 der Membran ist ebenfalls zwischen zwei konischen Teilen festgekeilt, von denen das eine Teil 71· durch einen Abschnitt des Buchsenteils 57 und das andere Teil 72 durch einen Abschnitt eines Rings 73 gebildet ist. Auch das mit einer wulstförmigen Yerdickung 75 versehene Ende 69 der Membran wird durch einen mit Preßsitz eingebauten Ring 74 in seiner Lage gehalten.

Bei dieser Anordnung ist eine Abänderung möglich. Statt den erwähnten Ring in das innere Ende der Membran einzuformen, kann man ihn in das äußere Ende der Membran einformen. Alternativ könnte in jedes Ende der Membran ein kegelstumpfförmiger Ring eingeformt sein.

Die mit Preßsitz eingebauten Ringe können z.B. durch Punktschweißstellen fest mit dem inneren oder dem äußeren Buchsenteil oder mit beiden Buchsenteilen verbunden sein.

Ansprüche;

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Claims

iISPEiiCHE

1. Pneumatische Aufhängungsvorrichtung mit einem Becher, einem längs der Achse des Bechers hin- und herbewegbaren Stange und einer Wälzmembran, deren Enden an dem Becher bzw. der Stange befestigt sind, wobei mindestens eine der Vorrichtungen zum Befestigen der Enden der Membran durch einen schwimmend angeordneten Ring gebildet ist, und wobei ein einem Ende benachbarter Teil der Membran zwischen konischen Flächen an dem schwimmenden Ring und dem Becher bzw. der Stange eingeklemmt ist, dadurch gekennzeichnet , daß die konischen Flächen (33, 34, 26, 36; 45, 47; 63, 64, 71, 72) zueinander parallel sind, und daß jeder zwischen zwei konischen Flächen liegende Teil der Membran (29; 61) parallelwandig ist.

2. Aufhängungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein jenseits der konischen Fläche des schwimmenden Rings angeordneter Teil (11; 75) der Membran eine größere Dicke hat als der parallelwandige Abschnitt der Membran, so daß eine auf die Membran aufgebrachte Zugspannung den dickeren Teil der Membran veranlaßt, die konische Fläche des schwimmenden Rings in einer solchen Richtung zu bewegen, daß der parallelwandige Abschnitt der Membran noch fester eingeklemmt oder eingespannt wird.

3. AufhängungsVorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand des Bechers durch zwei Teile (24, 32) gebildet ist, zwischen denen ein radialer Abstand vorhanden ist, und daß an jedem dieser Teile eine der beiden parallelen konischen Flächen (26, 36) ausgebildet ist.

4· Aufhängungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3_f dadurch gekennzeichnet, äa£ äer Becher bzw. die Stange mit einem Vorsprung (39* 41; 46| 68, 74) versehen ist, der mit dem benachbarten Rand der Membran susanBBenarbei-

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tet, um die Membran in ihrer Lage zu halten, wenn sie keiner Spannung ausgesetzt ist.

5. Aufhängungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 "bis 4, bei der die Stange durch den Zylinderabschnitt eines hydraulischen Stoßdämpfers der Bauart mit nur einem Rohr gebildet ist, dadurch gekennzeichnet , daß ein Buchsenteil (19) vorgesehen ist, das den Arbeitszylinder (4) des Stoßdämpfers umgibt und an ihm befestigt ist, und daß das Buchsenteil einen Abschnitt aufweist, der eine der beiden parallelen konischen Flächen bildet.

6. Aufhängungsvorrichtung nacn einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Stange durch einen hydraulischen Stoßdämpfer der Bauart mit zwei Rohren gebildet ist, dadurch gekennzeichnet , daß eine der beiden parallelen konischen Flächen durch einen Teil der Außenfläche der Rohrwand gebildet ist, welche den Behälter des Stoßdämpfers abgrenzt (Fig. 4).

7. Aufhängungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine der parallelen konischen Flächen durch einen Ring (63) gebildet ist, der in die Membran (61) eingeformt ist, und daß die Membran eine diesen Ring umschließende Verstärkungseinlage (71) enthält.

Der Patentanwalt:

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