DE2406987A1

DE2406987A1 - Stabilisierte federung, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2406987A1
Application number: DE19742406987
Authority: DE
Inventors: Franz Dr Ing Tuczek
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-02-14
Filing date: 1974-02-14
Publication date: 1975-09-04
Also published as: DE2406987B2; DE2406987C3

Description

"Stabilisierte Federung, insbesondere für Kraftfahrzeuget' Die Erfindung betrifft eine stabilisierte Federung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit zwei an pneumatische oder andere federnde Druckspeicher angeschlossenen, Radlasten tragenden fluidgefüllten Verdrängungselementen, mit weicher Federkennung bei gleichsinnigen Bewegungen der beiden Verdrängungselemente und harter Federkennung bei wechselseitigen Bewegungen derselben, wobei die Verdrängungselemente mit Stufenkolben in Verbindung stehen, die zusammen mit Stutenzylindern drei Arbeitsräume aufweisen, einen mit kleiner Kreisfläche, einen mit Kreisringfläche und einen mit grosser Kreisfläche. Durch Anwendung einer derartigen Federung für die Aufhängung von zwei gegenüberliegenden Rädern eines Fahrzeuges wird eine Stabilisierung des Fahrzeugs bei Kurvenfahrt bewirkt.
Bei der aus der deutschen Auslegeschrift 1 092 781 bekannten Federung mit zwei Stufenkolben stützen sich die Radkräfte zweier gegenüberliegender Räder einer Achse über Wraftzylinder gegen je einen Stufenkolben ab, wobei der Arbeitsraum der grossen Kreisfläche des einen Stufenkolbens mit dem Arbeitsraum der Kreisringfläche des anderen Stufenkolbens verbunden ist und umgekehrt. Die bekannte Federung erfordert in nachteiliger Weise durch die Verwendung von zwei Stufenkolben grossen Bautaufwand.
Die Federung nach der Erfindung löst die Aufgabe, diesen Aufwand zu verringern, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängungselemente mit nur einem Stufenkolben in Verbindung stehen, wobei das eine Verdrängungselement an den Arbeitsraum der kleinen Kreisfläche des Stufenkolbens und das andere Verdrängungselement an den Arbeitsraum der Kreisringfläche angeschlossen sind, während der Arbeitsraum der grossen Kreisfläche durch einen für beide Verdrängungselemente gemeinsamen Druckspeicher belastet ist. Um zu verhindern, dass bei Verwendung von hydraulischen Verdrängungselementen eine unnachgiebige Stabilisierung entsteht, was in den meisten Fällen nicht erwünscht ist, werden vorzugsweise in den Verbindungsräumen von den Verdrängungselementen zum Stufenkolben Elastizitäten irgend einer Art eingebaut. In der weiteren Beschreibung ist angenommen, dass bei hydraulischen Verdrängungselementen diese an voneinander unabhängige, vorzugsweise pneumatische Druckspeicher angeschlossen sind. Bei Verwendung von pneumatischen Verdrängungselementen sind die genannten Verbindungsräume selbst als unabhängige Druckspeicher wirksam. Die erfindungsgemässe Federung erfordert in vorteilhafter leiste durch die Verwendung nur eines Stufenkolbens geringen Bauaufwand, um eine Stabilisierung bei Kurvenfahrt zu erreichen. Vorzugsweise werden die kleine Kreisfläche und die Kreisringfläche des Stufenkolbens in ,leichter Grösse ausgefiihrt.
ei gleichsinnigen bewegungen der Verdrängungselemente erfolgt durch das verdrängte fluid eine gleichsinnige Anderung der Drücke in den unabhängigen Druckspeichern und in den Arbeitsräumen des Stufenkolbens, den die Verdrängungselemente gemeinsam gegen den die grosse Kreisfläche belastenden Druckspeicher verschieben. Dabei sind im Sinne einer weichen Federung alle Druckspeicher wirksam in denen gleichsinnig eine entsprechende Kompression oder Expansion des Federgases stattfindet.
Für den quasistationären Zustand der Kurvenfahrt ist aus Gleichgewichtsgründen die Summe der von den Verdrängungselementen zu tragenden Lasten gleich der Summe der bei Geradeausfahrt getragenen Lasten. Demzufolge sind die Druckänderungen in den Arbeitsräumen der kleinen Kreisfläche und der Iireisringfliche einander gleich mit umgekehrtem Vorzeichen, so dass die Summenkraft gegen den Stufenkolben gleich und der Stufenkolben selbst in Ruhe bleibt. Das durch die weichselseitigen Bewegungen der Verdrängungselemente bei Kurvenfahrt verdrängte Fluid strömt ausschliesslich in die unabhängigen Druckspeicher, und demgemäss sind bei Kurvenfahrt im Sinne einer harten Federung nur die Federvolumina der unabhängigen Druckspeicher wirksam, in denen wechselseitig eine entsprechende Kompression und Expansion des Federgases stattfindet.
Vorzugsweise wird der Hub des Stufenkolbens von einer festgelegten Mittellage aus nach einer oder beiden Seiten derart begrenzt, dass die Verdrängungselemente in den Endbereichen ihrer Bewegungen Fluid nur in die unabhängigen Druckspeicher verdrängen können. Innvorteilhafter Weise lässt sich so eine z-förmige Federkennung mit weichem Mittelbereich und harten Endbereichen verwirklichen.
Für eine Niveauregelung des Fahrzeugs können in bekannter Weise von der Fahrzeugachse betätigte Füllungsregler vorgesehen werden, die die Fluidmenge in den Verbindungsräumen zwischen den Verdrängungselementen und den Stufenkolben regeln. Durch einen vom Stufenkolben betätigten Füllungsregler kann der Stufenkolben bei statischen Verschiebungen aus einer Mittellage in diese zurückgeführt werden, um Laständerungen oder Änderungen der Fluidvolumina infolge Temperatureinfluss oder kleiner Undichtheiten zu kompensieren. Der Regelaufwand für die Rückführung des Stufenkolbens in eine Mittellage kann in weiterer Ausbildung der Erfindung durch Anwendung selbstpumpender Mittel klein gehalten werden. Die Speisung der Regelmittel aus einem Zwischendruckbehälter ist vorteilhaft, insbesondere. bei Verwendung von pneumatischen Verdrängungselementen.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig.I eine Fahrzeugachse mit hydr£igchen Verdrängungselementen in schematischer Darstellung, Fig.2 realisierbare Federkennlinien, Fig.3 einen hydraulischen Stufenkolben mit selbstpumpenden Mitteln zur Rückführung in eine Mittellage, Fig. 4 einen Stufenkolben für pneumatische Verdrängungselemente mit Speisung aus einem Zwischendruckbehälter, Fig. ein Regelventil zum Zwischendruckbehälteider Fig.4.
Ein anteiliger Aufbau 1 eines Fahrzeugs stützt sich über Kraftzylinder 2 und 3, die hydraulische Verdrängungselemente darstellen, an durch Schwingachsen 4 und 5 geführten Rädern 6 und 7 ab. Der Kraftzylinder 2 ist an einen unabhängigen Druckspeicher 8 angeschlossen, der Kraftzylinder 3 an einen unabhängigen Druckspeicher 9 von vorzugsweise der gleichen Grösse wie der Druckspeicher 8. Ein Stufenkolben 10 mit einer kleinen Kreisfläche 11, einer Kreisringfläche 12, die flächengleich mit der kleinen Kreisfläche 11 ist, und einer grossen Kreisfläche 13 ist in einem am Aufbau 1 befestigten Stufenzylinder 14 verschiebbar geführt. Der Kraftzylinder 2 ist mittels einer Leitung 15 mit dem Arbeitsraum i6 der Kreisringfläche 12 verbunden, der Kraftzylinder 3 mittels einer Leitung 17 mit dem Arbeitsraum 18 der kleinen Kreisfläche 11. Der Arbeitsraum 19 der grossen Kreisfläche 13 ist an einen gemeinsamen Druckspeicher 20 angeschlossen, dessen federndes Gasvolumen 20' vorzugsweise erheblich grösser als die Suinme der Gasvolumina 8' und 9 der Druckspeicher 8 und 9 ist.
Der Kraft zylinder 2 kann über eine Leitung 22 und einen von der Schwingachse 4 betätigten Füllungsregler 21 im Sinne einer verzögerten Niveauregelung des Aufbaus 1 nach Bedarf mit einem Behälter 23 oder einer aus dem Behälter 23 saugenden Pumpe 24 in Verbindung gebracht werden, ebenso der Kraftzylinder 3 über eine Leitung 25 und einen von der Schwingachse 5 betätigten Füllungsregler 26 mit einem Behälter 27 oder einer aus dem Behälter 27 saugenden Pumpe 28. Der Arbeitsraum 19 der grossen Kreisfläche 13 kann über eine Leitung 29 und einem von dem Stufenkolben 10 betätigten Füllungsregler 30 mit dem Behälter 23 oder der Pumpe 24 derart in Verbindung gebracht werden, dass der Stufenkolben 10 jeweils verzägert der gezeichneten Mittellage zustrebt.
Bei gleichsinnigen Einfederbewegungen der Räder 6 und 7 gegenüber dem Aufbau 1 strömt die vom Kraftzylinder 2 verdrängte Flüssigkeit anteilig in den Druckspeicher 8 und den Arbeitsraum 16 der Kreisringfläche 12 und zugleich die vom Kraftzylinder 3 verdrängte Flüssigkeit anteilig in den Druckspeicher 9 und den Arbeitsraum 18 der kleinen Kreisfläche 11. Dabei verschieben die Kraftzylinder 2 und 3 den Stufenkolben 10 gemeinsam gegen den Druckspeicher 20, dessen Gasvolumen 20 komprimiert wird, ebenso wie die Gasvolumina 8' und 9' in den Druckspeichern ö und 9. Bei gleichsinnigen Ausfederbewegungen der Räder 6 und 7 verschieben deie Kraftzylinder 2 und 3 den Stufenolben 10 entsprechend in entgegengesetzter Richtung vom Druckspeicher 20 weg, in dem eine Gasexpansion erfolgt, ebenso wie in den Drucksrneicüern @ und 9.
Bei Kurvenfahrt entsteht eine Neigung des Aufbaus 1, bis das r'liehkra-ftmoment durch entsprechende Änderungen der von den Rädern 6 und 7 getragenen Lasten aufgenommen ist.
Die dazugehörigen wechselseitigen Bewegungen der Kraftzylinder 2 und 3, beispielsweise eine Einfederung des Wraftzylinders 2 und eine Ausfederung des Kraftzylinders 3 erfolgen bis zum quasistationären Gleichgewicht, in dem die Belastung des Rades 6 jeweils um den gleichen Betrag zugenommen hat, um den die Belastung des Rades 7 abgenommen hat. Die durch Kompression des Gasvolumens 8' im Druckspeicher 8 und expansion des Gasvolumens 9' im Druckspeicher 9 bedingten Druckänderungen in den Kraft zylindern 2 und 3 von gleicher Grösse, aber ungekehrtem Vorzeichen bewirken in den Arbeitsräumen i6 und 18 keine Anderung der gegen den Stufenkolben ausgeübten Summenkraft. Denn die Zunahme der Kraft auf die Kreisringfläche 12 entspricht genau der Abnahme der Kraft auf die kleine Kreisfläche 11.
Demzufolge bleibt der Stufenkolben 10 in Ruhe, so dass bei kurvenfahrt nur die Druckspeicher 8 und 9 die Ein- und Ausfederwege der Kraftzylinder 2 und 3, d.h. die Neigung des Aufbaus 1 bestimmen.
Zusammenfassend sind für eine gleichsinnige Federung die Gasvolumina 8', 9t und 20' der Druckspeicher 8 9 und 20 gemeinsam wirksam und bei wechselseitiger Federung für das quasistationäre Gleichgewicht bei Kurvenfahrt nur die Gasvolumina der Druckspeicher 8 und 9.
Der hub des Stufenkolbens 10 ist nach beiden Richtungen in der Weise begrenzt gedacht, dass bei gleichsinniger Federung in den ifubendbereichen der Kraftzylinder 2 und 3 ebenfalls die Gasvolumina 8' und 9t der Druckspeicher 8 und 9 alleine wirksam sind.
Nit einer Federung nach Fig.1 lassen sich Federkennlinien nach Fig.2 realisieren, in der die Kraft eines Kraftzylinders 2 oder 3 als Ordinate und der Weg als Abszisse aufgetragen sind. Die durchgezogene Federkennlinie 50 entspricht einer gleichsinnigen Federung mit einem weichen Mittelbereich von Weg 42 bis 44, einem harten Endbereich beim Einfedern von Weg 44 bis 45 und einem harten Endbereich beim Ausfedern von -tWeg 42 bis 41. In dem angegebenen Mittelbereich sind die Gasvolumina aller Druckspeicher 8, 9 und 20 in ihrer Summe wirksam. In den angegebenen Endbereichen ist das Gasvolumen des Druckspeichers #0 infolge Hubbegrenzung des Stufenkolbens 10 unwirksam und sind die Gasvolumina der Druckspeicher 8 und 9 alleine wirksam. Der eg i3 entspricht dem Regelniveau. Die gestrichelte Federkennlinie 51 entspricht der wechselseitigen Federung bei unbewegte Stufenkolben 10 und ist allein durch das Gasvolumen des Druckspeichers 8 oder 9 bestimmt. Man erkennt, dass die wechselseitige Federrate, ausgedrückt in Kraft pro Federweg, wesentlich härter ist als die gleichsinnige Federrate. Die Federrate bei einseitiger Federung ist gleich dem arithmetischen Mittel aus den Federraten bei gleichsinniger und wechselseitiger Federung. was bekanntermassen für alle Federungen mit unterschiedlichen Federaten bei gleichsinniger und wechselseitiger Federung gilt. Ist bei einer Kurvenfahrt das Gleichgewicht mit dem Fliehkraftmoment erreicht, wobei die Federwege auf der Federkennlinie 51 abzugreifen sind, so wird bei gleichsinniger Federung aus dieser Lage hieraus wieder der Stufenkolben 10 im Sinne einer weichen Federung wirksam. Im allgemeinen überschneiden sich diese Vorgänge.
Nach Fig.3 sind ein Kraftzylinder 108, dessen Ölvolumen über eine Leitung 115 regelbar ist, mit einem Arbeitsraum ii6 der Kreisringfläche 112 eines Stufenkolbens 116 und ein zweiter Kraftzylinder 109, dessen ölvolumen iiber eine Leitung 117 regelbar ist, mit einem Arbeitsraum 118 der kleinen Kreisfläche 111 des Stufenkolbens 110 verbunden.
in Arbeitsraum 119 der grossen kreisfläche 113 des Stufenkolbens 110 ist an einen Druckspeicher 120 unter Zwischen schaltung einerZwischenwand 150 mit Dämpfungsventilen angeschlossen . Vorzugsweise weist der Stufenkolben 110 keine Reibung erzeugende Dichtelemente, wie Kolbenringe oder dergleichen gegenüber der Zylinderwand auf. Vorgesehene Spaltdichtungen sind ausreichend, da eventuell durchtretende Flüssigkeitsmengen auf dem Wege der unten beschriebenen Mittellagenregelung des Stufenkolbens 110 kompensiert werden.
Im Druckspeicher 120 sind ein Ölraum 151 und ein Gasraum 152 durch eine Membrane 153 getrennt. Zum Einfüllen des Gases in den Gasraum 152 dient eine durch eine Kugel mit Pressitz verschliessbare Öffnung 154. Der Ölrauni 151 ist von einer an einer Zwischenwand 155 gelenkig befestigten hohlen Pumpenstangen 156 durchdrungen, die zusammen mit einem Hohlraum 157 des Stufenkolbens 110 eine Pumpe hildet und über ein Einlassventil 158 am inneren Ende der Pumpenstange 156 aus einem Behälter 159 am äusseren Ende der Pumpenstange 156 saugt und über ein Auslassventil 160 in einer Zwischenwand 163 des Stufenkolbens 110 in den Arbeitsraum 119 der grossen Kreisfläche 113 fördert, wenn der Stufenkolben 110 unter dem Einfluss der Bewegungen der Kraftzylinder 108 und 109 Hin- und Herbewegungen ausführt. Das Auslassventil 160 ist als kugeliger Flansch 168 einer die Pumpenstange 156 mit engem Gleitsitz umfaisenden Steuerhülse 161 ausgebildet, wobei der Flansch 168 gegen den Druck einer leichten Ventilfeder 169 von einem kugeligen, in der Zvischsnwand t163 seitlich verschiebbaren Ventilsitz 170 abhebbar ist und so die Aus las sverbindung von dem Hohlraum 157 in den Arbeitsraum 119 herstellt. Die Steuerhülse 161 weist ine dem Arbeitsraum 119 zugewandte Steuerkante 164 auf, die eine zum Behälter 159 offene in den Arbeitsraum 119 mündende enge Steueröffnung 162 in der Wand der hohlen lumpenstange 156 je nach der Stellung des Stufenkolbens 110 relativ sur 1>umpenstange6 156 iiberdeckt oder freigibt. Die gezeichnete Stellung des Stufenkolbens 110 stellt eine Mittelstellung dar, in der die Steueröffnung 162 gerade von der Steuerkante 164 überdeckt ist. In einer bei selbstpumpenden Federbeinen aus der deutschen Auslegeschrift 1 254 031 bekannten zeine strebt der Stufenkolben 110 der gezeichneten Mittelsteliung zu, wobei in dem auf die Zwischenwand 150 gerichteten Einfederbereich die Steueröffnung 162 abgedeckt ist und die durch die Pumpenstange 156 betätigte Pumpe Flüssigkeit aus dem Behälter 159 in den Arbeitsraum 119 fördert, während im Ausfederbereich eine verzögerte Rückströmung von Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum 119 durch die Steueröffnung 162 in den Behälter 159 erfolgt.
Wird der Stufenkolben 110 bei statischer Belastungserhöhung des Aufbaus 1 , d.h. der KraftzylinderlR undii9 bis zum Endbereich an die Zwischenwand 150 geschoben und ist hierbei die durch die Drücke in den Arbeitsräumen 116 und 118 ausgeübte Summenkraft auf den Stufenkolben 110 grösser als die vom Druck mm Arbeitsraum 119 ausgeübte Gegenkraft, so ist das Zustandekommen einer Bewegung des Stufenkolbens 110 erschwert und kann die Förderung von Flüssigkeit aus dem Behälter 159 in den Arbeitsraum 119 aussetzen. Um Abhilfe zu schaffen, ist ein federbelastetes Ventil 165 in dem dem Arbeitsraum 118 zugewandten Boden 180 des Stufenkolbens 110 vorgesehen, das gedrosselte Verbindungsöffnungen 166 zwischen dem Hohlraum 157 und dem Arbeitsraum 118 normalerweise abschliesst, jedoch in dem geschilderten Endbereich freigibt, wenn durch Anlage eines Federtellers 181 des Ventils 165 an einer Stirnfläche 167 der Pumpenstange 156 das Ventil 165 aufgestossen wird. Nunmehr kann Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum 118 in den Hohlraum 157 und weiter über das Auslassventil 160 in den Arbeitsraum 119 übertreten und den Druck im Arbeitsraum 119 erhöhen, bis wieder Bewegungen des Stufenkolbens einsetzen und seine Rückführung in die Mittellage in selbstpumpender Weise bewirkt werden @ann. Es kann u. @. zweckmässig sein, auch oder ausschliesslich ein ähnlic@es aufstossbares Ventil 185 in dem Kolbenboden 186 der grossen Kreisfläche 113 zur Verbindung des Arbeitsraumes 116 mit dem Arbeitsraum 119 in dein genannten bandbereich vorzusehen.
Nach Fig.4 sind ein pneumatisches Verdrängungselement 208 dessen Gasvolumen als una@@ängiger Druckspeicher fungiert und bber eine Leitung 215 regelbar ist, mit einem Arbeitsraum 216 der @reisringfläche 212 eines Stufenkolbens 210 und ein zweites Verdrängungselemet 209, dessen Gasvolumen als una@hängigen Druckspeicher fungiert und über eine Leitung 217 regelbar ist, mit einem Arbeitsraum 210 der kleinen Kreisfläche 211 des Stufenkolbens 210 verbunden. isin Arbeitsraum 19 der grossen Kreisfläche 213 des Stufenkolbens 210 fungiert als gemeinsamer Druckspeicher. Alle Arbeitsräume 216, 218 und 219 sind ga@gefüllt. Der Stufenkolben 210 ist durch aus dem Verdichterbau bekannte selbstschmierende Kolbenringe 201 und 252 gegenüber der Zylinderwand gedichtet.
Der Arbeitsraum 219 ist von einer an seinem Boden 255 gelenkig und dich befestigten hohlen Pumpenstange 256 durchdrungen, die zusammen mit einer an einer Zwischenwand 263 des Stufenkolbens 210 gelenkig und dicht befestigten topfförmigen Steuerhülse 261 eine Pumpe bildet, wobei ein Pumpenraum 257 zwischen einem Boden 284 am inneren nde der Pumpenstange 256 und einem Boden 283 der Steuerhülse 261 vorgesehen ist. Die Pumpe saugt über ein Einlassventil 258 im Boden 284 der Pumpenstange 256 aus einem Behälter 259 am äusseren Ende der Pumpenstange 256 und fördert über ein Auslassventil 26( im Boden 283 der Steuerhülse 261 in den Arbeitsraum 2i9, wenn der Stufenkolben 210 unter dem Einfluss der Bewegungen der Verdrängungselemente 208 und 209 tlin- und Herbewegungen ausführt. Die die Pumpemstange 256 mit engem Gleitsitz umfassende Steuerhülse 261 weist eine dem Arbeitsraum 219 zugewandte Steuerkante 2G auf, die eine zum Behälter 259 offene, in den Arbeitsraum 219 mündende enge Steueröffnung 262 in der and der hohlen Pumpenstange 256 je nach der Stellung des Stufenkolbens 210 relativ zur Pumpenstange 256 überdeckt oder freigibt. Die gezeichnete Stellung des Stufenkolbens 210 stellt eine Blittelstellung dar, in der die Steueröffnung 262 gerade von der Steuerkante 264 überdeckt ist. In einer der selbstpumpenden iiunktion des Stufenkolbens 110 nach Fig.3 analogen eise strebt der Stufenkolben 210 bei statischer Verschiebungen aus der gezeichneten Nittelstellung derselben stets wieder zu.
Der eub des Stufenkolbens 210 ist in seinen Endbereichen durch gummielastische Puffer 240 und 241 begrenzt, die sich an dem Boden 242 des Arbeitsraumes 218 bzw. an einer Zwischenwand 243 des Arbeitsraumes 219 abstützen. Wird der Stufenkolben 210 bei statischer Belastungserhöhung der Verdrängungselemente 208 und 209 in den Endbereich gegen die Zwischenwand 243 geschoben und ist hierbei die selbstpumpemde Wirkung erschwert, tritt in einer am Ende der Beschreibung zu Fig.3 erläuterten Weise analog ein Ventil 265 in Titigkeit, das durch eine an der Zwischenwand 243 befestigten Stange 244 aufgestossen wird und den Übertritt von Gas aus dem Arbeitsraum 218 in den Arbeitsraum 219 bewirkt.
Der Druckunterschied zwischen dem Behälter 259 und dem Arbeitsraum 219 darf nicht zu gross sein, da sonst infolge des grossen schädlichen Raumes des Pumpenraumes 257 keine Förderung von Gas in den Arbeitsraum 219 zustande kommt.
Aus diesem Grunde wird mittels eines besonderen am Behälter 259 sitzenden, aus den Verdrängungselementen 208 und 209 versorgbaren und mit der Atmosphäre verbindbaren Regelventils 285 im Behälter 259 ein Zwischendruck aufrechterhalten, der zwischen Atmosphärendruck und dem Druck im Arbeitsraum 219 liegt. Ein im Scnnitt dargestelltes Regelventil 285 nach Fig.5 kann diese Aufgabe erfüllen. Seine Funktion wird an Hand von Fig.4 und Fig.5 beschrieben; Ein Steuerkolben 286 ist als ein in seinen Flächenverhältnissen dem Stufenkolben 210 entsprechender, aber verkleinerter Stufenkolben mit einer kleinen Kreisfläche 311, einer Kreisringfläche 312 und einer grossen Kreisfläche 313 ausgebildet und in einem Stufenzylinder 287 verschiebbar geführt.
Die kleine Kreisfläche 311 ist über eine Leitung 288 mit dem aus dem Verdrängungselement 209 stammendell Druck im Arbeitsraum 218 der kleinen Kreisfläche 211 des Stufenkolbens 210 belastet, die Kreisringfläche 312 über eine Leitung 289 mit dem aus dem Verdrängungselement 208 stammenden Druck im Arbeitsraum 216 der Kreisringfläche 212 des Stufenkolbens 210 und die grosse Kreisfläche 313 übe eine Öffnung 290 mit dem im Behälter 259 herrschenden Druck.
Der Steuerkolben 286 ist ausserdem in Xiirkrichtung des Druckes auf die grosse Kreisfläche 313 mit einer sich am Boden 291 des Stufenzylinders 287 abstützenden Schraubenfeder 292 belastet, deren Kraft in der gezeichneten mittels stellung des Steuerkolbens 286 so bemessen ist, dass ein etwas unterhalb des Druckes im Arbeitsraum 219 liegender mit Druck im Behälter 259 den Steuerkolben 286 im Verein\fder Kraft der Schraubenfeder 292 im Gleichgewicht hält gegen die Summe der Druckkrafte auf die kleine Kreisfläche 311 und die Kreisringfläche 312. Beispielsweise betragen die Drücke in den Verdrängungselementen 208 und 209 und im Arbeitsraum 219 je @ 6 at, und der Druck im Behälter 259 betrage 5 at. Dann ist die Schraubenfeder 292 mit einer Kraft zu bemessen) die gleich dem 1>rodukt aus 1 at und grosser Kreisfläche 313 ist. Aus dem Pumpenraum 257 kann nunmehr auch bei kleinen Bewegungen des Stufenkolbens 210 zustande kommen, da nur ein Druckverhältnis von 5 : 6 zu überwinden ist. Ändert sich bei Kurvenfahrt der Druck in den Verdrängungselementen 208 und 209 beispielsweise auf 4 at und 8 at, so bleibt nicht nur im Stufenkolben 210 die Summenkraft gegen die grosse Kreisfläche 213 unver-286 ändert, sondern ebenso im Steuerkolben\die Summenkraft gegen die grosse Kreisfläche 313, und der Steuerkolben 286 bleibt in Ruhe. Die geschilderte Ausbildung des Steuerkolbens 286 als Stufenkolben macht die Funktion des Regelventils 285 in vorteilhafter Weise unabhängig von der Kurvenfahrt.
Die Hinweiszeichen 311, 312 und 313 der Fig.5 weisen zugleich auf Steuerkanten es Stufenkolbens 2vG, die mit drei Steueröffnungen 411, 412 und 413 zusammen arbeiten. Die Steuerkante 311 überdeckt in der gezeichneten Stellung, die einer neutralen Stellung entspricht, eine Steueröffnung 4.11, die über einen Kanal 293 in den Behälter 259 führt, die Steuerkante 312 überdeckt eine Steueröffnung 412, die über einen Kanal 294 ebenfalls in den Behälter 259 führt. Die Steuerkante 313 überdeckt eine Steueröffnung 413, die in die Atmosphäre führt. Die Kanäle 293 und 294 weisen @ückschlagventile 295 und 296 auf, die den Zutritt von Gas aus dem Behälter 259 zu den Steueröffnungen 411 und 412 sperren.
Die Funktion des Regelventils 285 ist verhältnismässig einfach zu erläutern. ei erhöhtem Druck im Behälter 259 über einen Sollwert hinaus wird der Steuerkolben 286 nach oben geschoben, die Steueröffnung 413 freigegeben und Gas in die Atmosphäre abgelassen, bis der Solldruck im Behälter 259 wieder erreicht ist und der Steuerkolben 286 in seine gezeichnete neutrale Stellung zurückgekehrt ist. Bei erniedrigtem Druck im Behälter 259 unter den Solldruck wird der Steuerkolben nach unten geschoben, werden die Steueröff nungen 411 und 412 freigegeben und wird Gas aus den Verdrängungselementen 208 und/oder 209, je nachdem, in welchem der Verdrängungselemente der Druck den Druck im Behälter 259 überwiegt, über die Kanäle 293 und/oder 294 in den Bekälter 259 gespeist, bis der Solldruck im Behälter 259 wieder erreicht und der Steuerkolben 266 in die neutrale Stellung zurückgekehrt ist. Um'ein pendelfreies arbeiten des Steuerkolbens 26 zu gewährleisten, sind entsprechende Überdeckungen an den Steueröffnungen 411, 412 und 413 vorges eilen.
Bei allen Ausführungsbeispielen können in bekannter Ergänzung der Federeigenschaften an geeigneten Stellen Drosseleinrichtungen im Strömungsfluss vorgesehen werden, die die Dämpfungsaufgaben der Federung übernehmen. Die von den Pumpenstangen 256 und 156 geleistete L;umparbeit trägt in vorteilhafter Weise zu einer lastabhängigen Dämpfung bei.

Claims

Ansprüche

1. Sta@ilisierte Federung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit zwei all @neumatische oder andere federnde Druckspeicher angeschlossenen, Radlasten tragenden fluidgefüllten Verdrängungselementen, mit weicher Federung bei gleichsinniger Bewegungen der beiden Verdrängungselemente und harter Federung bei wechselseitigen Bewegungen derselben, wober die Verdrängungselemente mit Stufenkolben in Verbindung stehen, die zusammen mit Stufenzylindern drei Arbeitsräume aufweisen, einen mit kleiner Kreisfläche, einen mit Kreisringfläche und einen mit grosser Kreisfläche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdr@ngungselemente (2 und 3, 108 und 109, 208 und 209) mit nur einem Stufen-@olben (1@, 110, 210) in Verbindung stehen, wobei das eine Verdrängungselement ( 3, 109, 209) an den Arbeitsraum (1@, 11@, 21@) der kleinen Kreisfläche (11, 111, 211) und das andere Verdrängungselement (2, 108, 208) an den Arbeitsraum (16, 116, 216) der Kreisringfläche (12, 112, 212) angeschlossen sind, während der Arbeitsraum (19, 119, 219) der grossen Kreisfläche (13, 113, 213) durch einen für beide Verdrängungselemente gemeinsamen Druckspeicher (20, 120, 220) belastet ist.

2. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kleine Kreisfläche (11, 111, 211) und die @reisringfläche (12, 112, 212) flächengleich ausgeführt sind.

3. Federung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Verdrängungselementen und dem Stufenkolben Elastizitäten vorgesehen sind.

4. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen ölgefüllten Verdrängungselementen (2, 3) und dem Stufenkolben (10) unabhängige Druckspeicher (8, 9) eingebaut sind.

5. Federung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hub des Stufenkolbens (10, 110, 210) derart begrenzt ist, dass die Verdrängungselemente in einem oder beiden Endbereichen ihrer Bewegungen Fluid ausschliesslich in die unabhängigen Druckspeicher (8, 9) verdrängen.

6. lederung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidmenge zwischen den Verdrängungselementen (2, 3) und dem Stufenkolben (iu) durch von der Fahrzeugachse betätigte Füllungsregler (22, 26) geregelt ist.

7. Federung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidmenge im Arbeitsraum (19) der grossen Kreisfläche (13) durch einen vom Stufenkolben (10) betätigten Füllungsregler (30) geregelt ist.

@. Federung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückführung des Stufenkolbens (110, 210) in eine Mittellage durch selbstpumpende ilittel erfolgt.

9. Federung nach Anspruch o, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pumpe (Pumpenstange 156, 256) aus einem Behälter (159, 259) saugt, dessen Druck zwischen oem Druck des Arbeitsraumes der grossen Kreisfläche (15, 213) und der Atmosphäre liegt.

10. Federung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine @egelung des Druckes durch ein am Behälter (259) sitzendes, aus den Verdrängungselementen (208, 209) speisbares und mit der Atmosphäre verbindbares Regelventil (285) erfolgt.

11. Federung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil (2@5) einen als Stufenkolben ausgebildeten Steuerkolben (286) aufweist, dessen @leine Kreisfläche (311) und Kreisringfläche (312) mit den Verdrängungselementen (208, 209) und dessen gr@sse Kreisfläche (313) mit dem behälter (259) in @irkverbindung stehen, wobei der Druck im Behälter den Steuerkolben im Verein mit einer mecilanischen Feder (292) belastet.

12. Federung nach eine oder mehreren der Ansprüche o bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass vom Stufenkolben (110, 210) aufstossbare Ventile (165, 265, 185) vorgesehen sind, die eine Verbindung zwischen den Arbeitsräumen der kleinen @reisfläche (111, 211) und/oder der Kreisringfläche (112, 212) cinersei-ts und dem Arbeitsraum der grossen rreisfläche (113, 213) herstellen.