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PNEUMATISCH-HYDRAULISCHE FEDER
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Die vorliegende Erfindung betrifft Landtransportmittel, genauer pneumatische
led.zn SUr die Aufhängung dieser Transportmittel.
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Zweckmäßig können die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführten
pneumatisch-hydraulischen Federn in werden verschiedenen Kraftfahrzeugen verwendet.
Am vorteilhaftesten können diese Federn in Lastkraftwagen mit einer Tragfähigkeit
von über 25 t sul Einsatz gelangen.
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Bisher sind pneumatisch-hydraulische Federn für die Aufhängungen
von Transportmitteln vorgeschlagen worden, die einen Zylinder und einen in diesem
untergebrachten Kolben mit hohler Kolbenstange enthalten. Der vom Kolben und Zylinder
gebildete deckelseitige Zylinderraum ist mit PlUssigkeit und Gas gefüllt. Zur Kompensierung
von Flüssigkeitsleckverlusten aus dem deckelseitigen Zylinderraum durch die
Dichtungen
dient eine Plungerpumpe, deren Gehäuse mit der wnhrend Kolbenstange, der in ihm
bewegbare Plunger mit dem Zylinder verbunden ist. Der Eingang dieser Pumpe ist über
ein Einlaßventil, Kanäle im Zylinder und eine Rohrleitung mit einem Flüssigkeitssammelbehälter,
der Ausgang über ein Druckventil und Rohrleitungen mit dem deckelseitigen Zylinderraum
verbunden. Der Flüssigkeitssamme Ib ehälte r Mantel stellt einen mit einem Boden
versehenen dar, dessen oberer Teil mit dem Zylinder starr verbunden ist, während
durch den Boden eine Kolbenstange hindurchgeführt und zwischen den beiden eine Dichtung
angeordnet ist (UdSSRUrheberschein 159 411).
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Da das Gehäuse der Plungerpumpe an der Kolbenstange, deren Plunger
aber am Zylinder befestigt ist, so verschiebt sich während der Federschwingungen
bei relativer Kolbenverschiebung im Zylinder gleichzeitig auch der Plunger in seinem
Gehäuse, d.h. die Pumpe befindet sich dauernd in retrieb, was ihre Zuverlässigkeit
und Lebensdauer verringert.
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Indessen finden die Flüssigkeitsleckverluste aus dem dec'£elseitigen
Zylinderraum nicht so schnell statt, daß eine ununterbrochene Arbeit der Plungerpumpe
vonnöten wäre.
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Außerdem sind in diesen Federn unwiederbringliche Flüssigkeitsleckverluste
nach außen hin durch die Dichtung zwischen dem Sammelbehälter und der Kolbenstange
möglich, was ein periodisches Nachfüllen des Innenraums des Sammelbehälters während
des Federbetriebs notwendig macht.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der erwähnten
Nachteile.
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liegt Der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine pneumatisch-bydraulische
Feder für die Aufhängung ein von Transportmitteln zu schaffen, deren Konstruktion
periodisches Einschalten der Plungerpumpe mit steigenden blleckverlusten aus dem
deckelseitigen Zylinderraum gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der Pneumatisch-hydraulischen
Feder für die Aufhängung von Transportmitteln, die einen Zylinder mit einem Kolben
enthält, in dessen hohler Kolbenstange eine Plungerpumpe zum Nachpuzpen vpn Flüssigkeit
in den deckelseitigen Zylinderraum angeordnet ist, die über ihren Eingang durch
ein Einlaßventil mit einem Flüssigkeitsbehälter und über ibren Ausgang durch ein
Druckventil mit des deckelseitigen Zylinderraum in Verbindung steht, der mit Flüssigkeit
und Gas gefüllt ist, und vom Kolben während dessen Verschiebung gesteuert wird,
erfindungsgemäß das Gehäuse der Plungerpumpe, das mit der Kolbenstange starr verbunden
ist, an seiner Innenfläche eine Ausdrehung und der Plunger an seiner Außenfläche
einen Bund auSweist, der mit der ringförmigen Ausdrehung im Gehäuse zwei Ringräume
bildet, von denen der eine mit dem und Flüssigkeitsbehälter, der andere aber mit
dem deckelseitigen Zylinderraum in ständiger Verbindung steht, in welchen das
Ende
des Plungers ragt, dessen Querschnittsfläche etwas geringer als die Querschnittsfläche
des anderen ringförmigen Hoblraums ist, und daß im Zylinder gegenüber dem Plunger
ein Anschlag befestigt ist, dessen freies Ende in einem Abstand vom Ende des Plungers
liegt, der etwas geringer als der maximale Hubweg des Kolbens ist.
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Zweckmäßigerweise ist der Plunger mit einem durchEehenden Axialkanal
ausgeführt, in dem ein Druckventil angeordnet ist.
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Diese Verbindung des Ausgangs der Plungerpuxpe mit dem deckelseitigen
Zylinderraum ergibt die einfachste und gedrängteste Bauweise.
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Vorzugsweise stellt der Flüssig keitsbehälter einen Becher dar, der
den Zylinder und die Kolbenstange umfaßt und Uber seinen Boden mit der Solbenstange
starr verbunden ist.
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Diese Ausfuhrung des Flussigkeitsbehälters läßt Flüssigkeitsleckverluste
aus der Feder nach außen vollständig vermeiden.
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Die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführte pneumatisch-hydraulische
Feder für die Aufhängung von Transportmitteln gewährleistet eine relativ hohe Zuverlässigkeit
und Lebensdauer derselben ohne Nachfüllen von Flüssigkeit und Gas.
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erfolgt Nachstehend die Beschreibung eines . Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahm.
auf die beiliegende
Zeichnung , in der eine pneumatisch-hydraulische Feder gemäß der Erfindung im Längschnitt
dargestellt ist, Die pneumatisch-hydraulische Feder für die Atifhängung von Transportmitteln
enthält einen Zylinder 1, der von oben durch einen Deckel 2, von unten @ durch einen
Deckel 3 abgedeckt ist. As Deckel 2 ist eine Ose 4 befestigt, mit deren Hilfe die
Feder am Rahmen (nicht abgebildet) eines Kraftfahrzeuges befestigt ist. Im Zylinder
1 ist ein Kolben 5 mit einer hohlen Kolbenstange 6 untergebracht. Die Bolbenstange
6 ist von unten durch einen Deckel 7 abgedeckt, an dem eine Ose 8 befestigt ist.
Mit Hilfe der Öse 8 ist die Feder an der Achse (nicht abebildet) des Kraftfahrzeuges
befestigt.
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Der Kolben5 bildet zusammen mit dem Zylinder 1 im oberen Teil des
letzteren einen Hohlraum d, der mit Flüssigkeit und Gas gefüllt wird. Zwischen dem
Zylinder 1 und dem Kolben 5 sowie zwischen dem Deckel 3 und der Kolbenstange 6 sind
Dichtungen 9 einer beliebigen zweckdibnlichen Konstruktion angeordnet.
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Der Hohlraum "B" der Kolbenstange 6 nimmt eine Plunger pumpe 10 auf,
die zum Nachpumpenvon Flüssigkeit in den deckelseitigen Zylinderraum b dient. Die
Pumpe 10 enthält ein Gehäuse 11, in dem sich ein Plunger 12 befindet, Der Plunger
12 ist im Gehäuse 11 : derart untergebracht, daß sein oberes 3nde in den deckelseitigen
Zylinderraum A rqt. Das Gehäuse 11 der Pumpe 10 ist tber den Deckel 7 mit
der
Kolbenstange 6 starr verbunden. Der Plunger 12 bildet zusammen mit dem Gehäuse 11
einen Hohlraum C, der über ein Einlaßventil 13 und Kanäle 14 und 15 mit einem Flüssigkeitssammelbehälter
16 in Verbindung steht. Zur Verbindung des Hohlraumes C mit dem deckelseitigen Zylinderraum
A ist im Plunger 12 ein durchgehender L:xialkanal 17 ausgeführt, in dem ein federbelastetes
Druckventil 18 angeordnet ist. sn der Innenfläche des Gehäuses 11 ist eine ringförmige
Ausdrehung 19 eingearbeitet, und an der außenfläche des Plungers 12 ist ein Bund
20 vorhanden.
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Der Bund 20 bildet mit der ringförmigen ausdrehung 19 im Gehäuse
11 zwei Ringräume D und E. Der Ringraum D steht über Kanäle 21, 22 und 23 im Gehäuse
11 und weiter übers Kanäle 14 und 15 mit dem Sammelbehälter 16 in ständiger Verbindung.
Der Ringraum E steht über einen im Plunger 12 ausgeführten Kanal 24 und den Kanal
17 mit dem Hohlraum A in standiger Verbindung. Das Gehäuse 11 der Pumpe 10 befindet
sich in einer Hülse 25, die zwischen dem Kolben 5 und dem Deckel 7 angebracht ist.
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Zwischen dem Plunger 12 und dem Gehäuse 11 sind Dichtungen 26, 27
und 28 einer beliebigen zweckdienlichen Konstruktion angeordnet. Der Ringraum E
dient zur Rückführung des Plungers 12 in die (gemäß der Zeichnung) obere Ausgangsstellung.
Die Querschnittsfläche des Bingraums "E" ist etwas größer als die Querschnittsfläche
des oberen Endes des Plungers
12, das in den Hohlraum "A" ragt,
wodurch der Plunger stets in der oberen Stellung verbleibt, d.h. mit seinem Bund
20 an den oberen Boden des Gehäuses 11 angedrückt ist. Der Biagraum D dient zur
Ableitung von lüssigkeitsleckverlusten aus dem deckelseitigen Zylinderraum L durch
die Dichtungen 28 und 26 in den Sammelbehälter 16.
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Am Deckel 2 des Zylinders 1 ist ein Anschlag 29 befestigt, der zur
Steuerur.g der Pumpe 10 dient. Der Anschlag 29 ist derart angebracht, daß sein freies
Ende vom Ende des Plungers 12 in einem Abstand liegt, der etwas geringer als der
maximale Hubweg des kolbens 5 ist.
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ls Flüssigkeitssammelbehälter 16 dient ein Becher, der den Zylinder
1 und die Kolbenstange 6 umfaßt und mit der letzteren über den Deckel 7 starr verbunden
ist. Eine Dichtung 30 zwischen dem Sammelbehälter 16 und dem Zylinder 1 liegt erheblich
höher als die Dichtung 9 zwischen der Xolbenstango und dem Zylinder. Bei dieser
Anordnung der Dichtungen finden keine Flüssigkeitsleckverluste aus dem Sammelbehälter
16 nach außen statt. Der kolbenstangenseitige Zylinderraum "F" ist über ein Rohr
31 mit dem Hohlraum "B" der Kolbenstange 6 in Verbindung gesetzt und dient zur Dämpfung
der Feder.
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Die Feder ist von oben durch eine Haube 32 abgedeckt.
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Die pneumatisch-hydraulisch'e Feder für die Aufhängung von Transportmitteln
arbeitet folgendermaßen.
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Bei einer bestimmten Belastung der Feder wird die Lage des Kolbens
5 im Zylinder 1 durch Gasdruck und Plüssigkeitsmenge im deckelseitigen Zylinderraum
A bestimmt.
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Bei der Arbeit der Feder innerhalb der Auslegungsparametern und demnach
in der Auslegungshöhe verschiebt sich der Kolben 5 beim suffahre des Xraftfahrzeugrades
auf ein Hindernis nach oben, wodurch Gas im Hohlraum A komprimiert wird und somit
die durch die Straßenunebenheiten verursachten Stöße des Kraftfahrzeuges gedämpft
werden. Da das ireie Ende des anschlags 29 vom Ende des Plungers 12 in einem Abstand
liegt, #indet keine Zusammenwirkung von Anschlag 29 und Plunger 12 statt. Hierbei
nimmt der Plunger 12 stets die obere Ausgangsstellung ein, da die Querschnittsfläche
des Ringraumes E> der mit dem deckelseitigen Zylinder raum A in ständiger Verbindung
steht, größer als die Querschnittsfläche des Endes des Plungers 12 ist, welches
in den deckelseitigen Zylinderraum A ragt, und die Wirkung der vom Gasdruck im deckelseitigen
Zylinderraum A bedingten Gesamtkraft drückt den Plunger 12 mit seinem Bund 20 an
den oberen Boden des Gehäuses 11 an.
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Somit bleibt bei normaler Füllung . der Feder mit Flüssigkeit und
Gas die Plungerpumpe 10 der pneumatisch-hydraulischen Feder unbetätigt und nutzt
sich daher nicht ab.
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Sind Flüssigkeitsleckverluste aus dem deckelseitigen Zylinderraum
"A" vorhanden, so nimmt die Federhöhe und folglich der Abstand zwischen dem Anschlag
29 und dem Ende des Plungers 12 ab. lils Folge davon drückt beim auffahren des Kraftfahrzeugrades
aut ein Hindernis und dementsprechenden Verschieben des Kolbens 5 im Zylinder 1
nach oben der Anschlag 29 auf das Ende des Plungers 12, und die Flüssigkeit wird
aus dem Hohlraum C der Pumpe durch das Druckventil 18 und dt Kanal 17 in den deckelseitigen
Zylinderraum "A" verdrängt. Das Saugventil 13 verhindert dabei die Verdrängung der
Flüssigkeit aus dem Hohlraum "C" in den Sammelbehälter 16. Beim RUckwärtsgang der
Feder geht der Anschlag 29 vom Plunger 12 weg. Gleichzeitig verschiebt sich der
Plunger 12 unter der Wirkung der durch den Gasdruck im deckelseitigen Zylinderraum
A auf den Plunger 12 ausgeübten Gesamtkraft nach oben.
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Hierbei wird der Hohlraum "C" dank dem entstandenen Unterdruck aus
dem Behälter 16 durch die Kanäle 15 und 14 sowie das Saugventil 13 mit Plüssigkeit
gefüllt. Beim Arbeiten der Pumpe wird die Volumenänderung des Hohlraumes D mit der
Flüssigkeit aus dem Sammelbehälter durch die Kanäle 21, 22 und 23 im Gehäuse 11
kompensiert. Die Pumpe arbeitet bis zur Wiederherstellung der Auslegungshöhe der
Peder. Der Abstand zwischen dem Anschlag 29 und. dem Plunger 12 wird von der otimalen
Federsenkung für den geladenen Kraftwagen bestimmt.
Die Feder besitzt
keine Außenverluste der arbeitenden Flüssigkeit, da die Dichtung 30 zwischen dem
Sammelbehälter 16 und dem Zylinder 1 erheblich höher als die Dichtung 9 zwischen
dem Zylinder 1 und der Kolbenstange 6 liegt.
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Versuchsmuster von gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführten
pneumatisch-hydraulischen Federn waren in GroB-raumgrubenkippern mit einer Tragfähigkeit
von 75 t montiert und durchliefen die Betriebsversuche erfolgreich.
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Im Laufe dieser Versuche war keine Wartung bzw. Reparatur der Federn
notwendig.