-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Aufhängungen
für Fahrzeuge, insbesondere
eine Aufhängung
mit entsprechendem selbstregelnden Stossdämpfer, besonders geeignet für Industriefahrzeuge
und Busse.
-
Bei
Fahrzeugen, welche auf Rädern
fahren, muss die Verbindung zwischen dem rollenden Teil und dem
aufgehängten
Teil des Fahrzeugs eine elastische Verformung in einer fast lotrechten
Richtung zu der Trägerfläche erlauben,
muss jedoch im wesentlich starr in den Richtungen parallel zu der
genannten Fläche
sein. Um diese Verbindung elastisch zu gestalten, werden Federn
verwendet, von welchen einige Typen aus besonders verformbaren,
Druckluft enthaltenden Hohlkörpern
bestehen, sogenannte pneumatische oder Diapress-Federn.
-
In
dem spezifischen Falle, in welchem pneumatische Federn für Busse
oder Industriefahrzeuge verwendet werden, um eine Fahrzeuglage zu
erhalten, die praktisch unveränderbar
und unabhängig
ist von der mitgeführten
Ladung, ist ein Luftkreis mit einem Ausgleichsventil vorhanden,
welches den Luftdruck in der pneumatischen Feder auf solche Weise steuert, dass
ein Ausgleich erfolgt, wenn die Feder aufgrund der verschiedenen,
von den Aufhängungen getragenen
Belastungen nachgibt. Dieser Luftkreis steuert normalerweise die
Aufhängungen
je nach den Ladeveränderungen
von leer bis voll um ungefähr
10 Mal.
-
Da
die Komponenten der Aufhängung
normalerweise keine geeignete natürliche Dämpfung der dynamischen Schwingungen
der Aufhängung
um die Position des statischen Gleichgewichts bewirken können, sind
die oben erwähnten
Aufhängungen
mit Hilfsvorrichtungen versehen, Stossdämpfer genannt, welche die Bewegung
der Achse oder des Rades im Verhältnis
zu dem Fahrgestell entsprechend bremsen. Die Häufigkeit der Aufhängungsschwingungen, die
bei 60–80
Schwingungen pro Minute liegt, macht die Verwendung von hydraulischen
Stossdämpfern unentbehrlich.
-
Ein
erster Typ der genannten hydraulischen Stossdämpfer, die normalerweise verwendet
werden, besteht generell aus zwei Elementen – einem Dämpferkolben und einem Zylinder-,
welche zwei Kammern mit veränderbarem
Volumen zwischen sich eingrenzen. Die Kammern sind durch eine Leitung
miteinander verbunden, versehen mit Überströmventilen, durch den Dämpferkolben
gehend und Öl
enthaltend, welches während
der entsprechenden Bewegungen der beiden Elemente, hervorgerufen
durch die Schwingung der Aufhängung,
von einer Kammer in die andere läuft.
Dies alles bildet im wesentlichen ein Flüssigkeits-Bremssystem.
-
Stossdämpfer dieses
Typs führen
das Bremsen unabhängig
von der Fahrzeugladung aus (festgelegtes Bremsen). Um nun die Aufhängung unter den
verschiedenen dynamischen Um ständen
zuverlässiger
zu machen, werden daher die Stossdämpfer auf solche Weise gewählt, dass
ein Maximum an Stabilität
des Fahrzeugs erhalten wird, wenn dieses voll beladen ist, und so,
dass sie nicht zu starr sind, wenn das Fahrzeug leer ist. Dies ist
jedoch das Ergebnis einer Kompromisslösung, welche auch einen Verlust an
einem gewissen Niveau an Komfort in der Aufhängung zur Folge hat.
-
Obwohl
dieser Typ von Stossdämpfer
weit verbreitet ist, im Falle der pneumatischen Aufhängungen
ist er sehr unvorteilhaft und beeinträchtigend, da das Hauptmerkmal
solcher Typen von Aufhängungen
gerade der Komfort ist.
-
In
dem Dokument US-3 146 862 ist ein ferngesteuerter Flüssigkeits-Stossdämpfer für Fahrzeuge
beschrieben, welcher eine hohle Kolbenstange mit einem darin angeordneten
Schieberelement enthält.
Das Schieberelement hat offene Bohrungen von unterschiedlichem Durchmesser
oder einen Schlitz axial auf solche Weise an der Kolbenstange angeordnet,
dass ein veränderbarer
Querschnitt für
den Durchlass des Öls
und eine veränderbare
Dämpfungswirkung
erhalten werden. Das Schieberelement wird durch ein Druckmittel
aktiviert, welches von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig ist.
Zum Beispiel kann das Schieberelement des Stossdämpfers betrieblich mit der
Schaltanordnung eines automatischen Fahrzeuggetriebes verbunden
sein.
-
Der
Stand der Technik enthält
ebenfalls Bezugnahmen auf Stossdämpfer,
welche eine Durchlaufleitung haben, die parallel zu der Leitung
verläuft, die
durch den Dämpferkolben
geht. Die Durchlaufleitung wirkt mit einem Verschluss zusammen,
der von aussen her durch Druckluft gesteuert wird. Ein Beispiel
dieses Typs von Stossdämpfer
ist in 1a der beiliegenden Zeichnungen
gezeigt. Alle Stossdämpfer
dieses Typs sind in der Lage, Bremskurven zu beschreiben, welche
einen typischen Verlauf von fester und unveränderlicher geometrischer Form
haben, und welche zu Kurvengruppen zusammengefasst werden können, die
geometrisch alle ähnlich sind
und sich parametrisch nach dem auf den Verschluss ausgeübten Luftdruck
verändern.
Ein Beispiel solcher Kurven ist in 1b gezeigt.
-
Natürlich wechselt
der Verlauf der einzelnen Bremskurven, der Druckpegel, bei welchem
sich die Bremswirkungen entfalten, und die Ausdehnung des Druckbereiches,
innerhalb welchem der Stossdämpfer
arbeitet, jedes Mal in Übereinstimmung
mit anderen Variablen, enthaltend zum Beispiel die Art der verschiedenen
Anwendungen, für
welche er ausgelegt ist, oder mit den klimatischen Bedingungen,
unter welchen die Aufhängung
benutzt wird.
-
Die
aus diesem zweiten Typ hervorgegangenen Lösungen haben den Nachteil,
dass sie mechanisch komplexe Konstruktionselemente enthalten, die
den Durchlauf steuern, was den Stossdämpfer teuer in der Herstellung
macht. Die Konstruktionselemente sind ebenfalls extrem empfindlich
gegenüber dem
wiederholten Rütteln
der Aufhängung
während der
Benutzung des Fahrzeugs. Während
des Betriebes der Aufhängung
wird dieses Rütteln
unvermeidbar erzeugt bei hohen Umdrehungen und beeinträchtigt schnell
die Zuverlässigkeit
und die Lebensdauer des Stossdämpfers.
-
Zweck
der vorliegenden Erfindung ist, die für die Aufhängungen und die entsprechenden
Stossdämpfer
der bekannten Art typischen Nachteile zu vermeiden, indem eine pneumatische
Aufhängung vorgesehen
wird, in welcher ein Stossdämpfer
automatisch die hydraulische Wirkung je nach dem Druck in der pneumatischen
Feder regelt, und die von einfacher Konstruktion, zuverlässig und
sicher ist.
-
Demgemäss ist dieser
Zweck erreicht durch den Stossdämpfer
wie in Anspruch 1 beansprucht ist.
-
Da
die Öffnungen
auf viele verschiedene Weisen geformt und kombiniert werden können, können sie
Durchlaufabschnitte bilden, welche in ihrer Geometrie, Abmessung
und Position im Verhältnis
zu dem Verschluss veränderbar
sind. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Möglichkeit,
die eine praktische Herstellung mit einer grösstmög lichen Freiheit in der Auslegung
von Stossdämpfern erlaubt,
deren individuelle Bremskurven in Bezug auf ihren Verlauf und ihre
Höhe im
Verhältnis
zu dem Druck der pneumatischen Feder variieren und moduliert werden
können.
-
Wenn
ausserdem die Durchlassöffnungen auf
solche Weise geformt werden, dass sie quer zu der Bewegungsrichtung
des Verschlusses ausgerichtet sind, haben alle Druckschwankungen
der durchlaufenden Flüssigkeit,
hervorgerufen durch das dynamische Rütteln der Aufhängung, keinerlei
Wirkung auf den Verschluss. Der Verschluss bleibt unbeweglich und
unberührt
in der Position, die zur Zeit des Ladens und Entladens und bei angehaltenem
Fahrzeug festgelegt wurde.
-
Diese
Eigenschaft ist ein grosser Vorteil, da sie einen langen und zuverlässigen Betrieb
des Stossdämpfers
gewährleistet,
ohne dass dessen Teile während
der Herstellung speziellen Behandlungen und/oder Bearbeitungen zur
Verlängerung
der Lebensdauer unterzogen werden müssen.
-
Eine
weitere Eigenschaft der vorliegenden Erfindung ist die Tatsache,
dass die Durchlassöffnungen,
die Durchlaufleitung und der Verschluss vollkommen in den Schaft
eines herkömmlichen
Stossdämpfers
mit Festbremsung eingearbeitet sein können. Dies ist ausgesprochen
vorteilhaft in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit der Konstruktion,
da die vorliegende Erfindung wirtschaftlich und mit wenigen Änderungen
der üblichen
Produktionszyklen verwirklicht werden kann.
-
Weitere
Merkmale der vorliegenden Erfindung in Übereinstimmung mit den vorgenannten Zwecken
sind klar in den beiliegenden Ansprüchen festgelegt, und die Vorteile
gehen deutlich aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung
hervor, und zwar unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen,
in welchen:
-
1a und 1b jeweils
einen Querschnitt eines bekannten Stossdämpfers und ein Beispiel einer
Graphik zeigen, die einen Typ von Bremskurve darstellt;
-
2 ist
ein Querschnitt eines Stossdämpfers
nach der vorliegenden Erfindung als ein Ganzes;
-
3 ist
ein vergrössertes
Detail des in 2 gezeigten Stossdämpfers;
-
4 ist
ein Beispiel der Bremskurven, ohne den Zweck der vorliegenden Erfindung
zu begrenzen, welche mit einem nach der vorliegenden Erfindung hergestellten
Stossdämpfer
erhalten werden können.
-
Unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ist ein selbstregelnder
Stossdämpfer einer
pneumatischen Aufhängung
für Industriefahrzeuge
oder Busse insgesamt mit 2 bezeichnet. Die Aufhängung ist vom Typ enthaltend
eine pneumatische Feder, versehen mit Luft, deren Druck durch geeignete
Steuermittel je nach den Veränderungen
der Ladung auf dem Fahrzeug geregelt wird. Die genannten Steuermittel,
deren Struktur und Betrieb ausreichend bekannt ist, und welche daher
nicht wie die pneumatische Feder gezeigt sind, wirken mit einem „Ausgleichsventil" zusammen, welches
den Luftdruck in der pneumatischen Feder regelt und ihn entsprechend
der Ladeintensitäten
an den Fahrzeugen einstellt.
-
Der
Stossdämpfer 2 von
hydraulischem Typ enthält
grundlegend einen Kolben 3 an einem Schaft 15 und
einen Zylinder 4, der an den Kolben 3 auf solche
Weise angeschlossen ist, dass diese zusammen zwei getrennte Kammern 5a, 5b bilden,
welche die hydraulische Flüssigkeit
enthalten.
-
Der
Kolben 3 hat eine herkömmliche
Struktur und, wie in den 2 und 3 der beiliegenden Zeichnungen
gezeigt ist, verlaufen Leitungen 50 mit Überströmventilen 51 durch
den Kolben.
-
Die
Kammern 5a, 5b stehen mit Hilfe der Leitungen 50 in
dem Kolben 3 miteinander in Verbindung, sowie mit Hilfe
einer insgesamt mit 6 bezeichneten Durchlaufleitung, welche
durch entsprechende Öffnungen 9 mit
den Kammern 5a, 5b verbunden ist und auf eine
durch einen beweglichen Verschluss 7 veränderbare
Weise abgesperrt werden kann.
-
Genauer
gesagt – wie
in den 2 und 3 gezeigt ist – hat der
Verschluss 7 einen verlängerten
zylindrischen Körper 14 und
ist koaxial im Inneren und auf solche Weise in dem Schaft 15 enthalten,
dass er in einer in den Schaft 15 eingearbeiteten passrechten
Führung 13 gleiten
kann und ei ne Luftabdichtung bildet.
-
Zwischen
dem zylindrischen Körper 14 des Verschlusses 7 und
der zu diesem koaxialen Führung 13 ist
eine Durchlaufleitung 6 vorhanden, welche ringförmig und
in den Schaft 15 des Kolbens 3 eingearbeitet ist.
-
Der
Verschluss 7 ist zwei sich entgegengesetzten Kräften unterzogen,
erzeugt auf der einen Seite durch einen Steuerdruck 8 und
auf der anderen Seite durch die elastische Reaktion auf die genannte Kraft,
die durch eine gegenwirkende Feder 16 erzeugt wird.
-
Der
Steuerdruck 8 ist der aktuelle Druck der Luft in der pneumatischen
Feder (Diapress). Der Steuerdruck wird durch eine Leitung 17 an
den Verschluss 7 geleitet, von welcher ein Teil in den
Schaft 15 eingearbeitet ist.
-
Die
unverzügliche
Positionierung des Verschlusses 7 entlang dem Schaft 15 wird
daher durch den aktuellen Druck der pneumatischen Feder gesteuert,
das heisst durch den Betriebsdruck, der durch das Ladeausgleichsventil
festgelegt ist. Wie in 3 gezeigt, sind die mit der
Durchlaufleitung 6 verbundenen Öffnungen 9 durch den
Schaft 15 gehend hergestellt, und zwar in Positionen, welche
es ihnen erlauben, aufeinanderfolgend von den Bewegungen des Verschlusses 7 betroffen
zu werden.
-
Die Öffnungen 9 und
der Verschluss 7 zusammen, und abhängend von den Positionen des Verschlusses 7 entlang
der Führung 13,
beschreiben Durchlaufabschnitte 10 für die Flüssigkeit zwischen einer Kammer 5a und
der anderen 5b. Die Abschnitte verändern sich generell je nach
dem Luftdruck 8 in der pneumatischen Feder. Daher ist es
durch die Veränderung
der Form, der Grösse,
der entsprechenden Position der Öffnungen 9 und
des Verschlusses 7 zueinander möglich, auf viele verschiedene
Weisen den Fluss des Öls
zwischen den beiden Kammern 5a, 5b durch die Durchlaufleitung 6 zu
modulieren und ein Abbremsen des Rüttelns der Aufhängung um
ihre Position des statischen Gleichgewichts zu bewirken, und zwar
in Übereinstimmung
mit den typischen Kurven 11 mit den verschiedensten Formen,
und allgemein unterschiedlichen Formen, zwischen den diversen Druckhöhen, welche
in der pneumatischen Feder erzeugt werden.
-
Diese
Möglichkeit,
frei eine Kurve auszulegen, die für das Bremsen nach Kurvengruppen
typisch ist, aufgezeigt durch ein Beispiel in 4,
jedoch ohne den Zweckbereich der vorliegenden Erfindung zu begrenzen,
kann auf viele Weisen realisiert werden. Zum Beispiel durch Unterteilung
des gesamten Durchlaufabschnitts 10 der Durchlaufleitung 6 in mehrere
teilweise Einlas- oder Auslasssektoren in kleinen Intervallen entlang
dem Schaft 15 (3). Die Öffnungen 9 können ebenfalls
verändert
werden, indem die Zahl, die Position, die Form und die Grösse der
einzelnen Öffnungen
gewechselt werden, so wie auch die entsprechenden Abstände, welche
eine jede von der nächsten
und von der augenblicklichen Position des Verschlusses 7 trennen,
je nach dem Wert des Steuerdruckes 8.
-
Was
die Ausrichtung der Durchlassöffnungen 9 im
Verhältnis
zu der Bewegungsrichtung 12 des Verschlusses betrifft,
so zeigen die 2 und 3 deutlich,
dass, wenn die Öffnungen 9 so
ausgerichtet sind, dass sie sich lotrecht zu der Bewegungsrichtung 12 des
Verschlusses 7 befinden, die durch das Rütteln der
Aufhängung
ausgelösten Schwankungen
des Druckes 8, enthalten innerhalb des Toleranzbereiches,
der für
einen vorgegebenen Nominaldruckwert der pneumatischen Feder erlaubt ist,
den Verschluss 7 nicht beeinflussen, welcher dem genannten
Rütteln
widersteht und unbeweglich in der im Augenblick des Laden/Entladens
des Fahrzeugs bei stehendem Fahrzeug eingestellten Position bleibt.
-
Die
Struktur des Verschlusses 7 verleiht diesem daher eine
lange Lebensdauer, wenn er statischen Belastungen von geringer Intensität ausgesetzt
ist. Ausserdem verleiht die Kompaktheit des Verschlusses 7 und
dessen Fähigkeit,
schnell die Durchlassöffnungen 9 abzusperren,
dem Stossdämpfer 2 ein
schnelles, präzises
Ansprechen auf alle Druckeinstellungen der pneumatischen Feder.
-
Die
Aufhängung
und der entsprechende Stossdämpfer,
wel che den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bilden, erfüllen die
oben erwähnten
Zwecke dank drei grundlegenden, vorteilhaften Aspekten, welche wie
folgt zusammengefasst werden können.
-
Ein
erster Aspekt ist die Möglichkeit,
Veränderungen
der Durchlaufbedingungen im Verhältnis zu
dem aktuellen Druck der pneumatischen Feder in Realzeit zu erhalten.
-
Ein
zweiter Aspekt ist die Möglichkeit,
die Bremseigenschaften 11 bei jedem aktuellen Druckwert
der pneumatischen Feder zu modulieren.
-
Ein
dritter Aspekt ist die Tatsache, dass der „empfindliche Teil", welcher die hydraulische
Bremssteuerung absichert, und welcher aus dem Verschluss 7 besteht,
nicht den dynamischen Ausschlägen
der Aufhängung
unterzogen ist.
-
All
dies läuft
darauf hinaus, dass es möglich ist,
wie folgt zu erreichen: ein maximales Verhältnis Stabilität/Komfort
unter allen Ladebedingungen (erste und zweite grundlegende Aspekte);
ein Maximum an Zuverlässigkeit
und Nutzungsdauer des Fahrzeugs auf der Strasse (dritter grundlegender
Aspekt); und ein Minimum an zusätzlichen
Kosten für
den Stossdämpfer,
der nach der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, im Verhältnis zu
einem herkömmlichen Stossdämpfer für pneumatische
Aufhängungen.
-
Die
beschriebene Erfindung kann für
offensichtlich industrielle Anwendungszwecke benutzt werden. Sie
kann zahlrei chen Änderungen
und Varianten unterliegen, ohne dabei aus dem Zweckbereich des erfinderischen
Konzeptes herauszugehen. Ausserdem können alle Details der Erfindung
durch technisch gleichwertige Elemente ersetzt werden.
-
Einige
der Varianten können
in der Ausführung
der Antriebsmittel des Verschlusses 7 identifiziert werden.
Die Betätigung
des Verschlusses 7 mit Hilfe eines Steuerdruckes 8,
zusammenhängend oder übereinstimmend
mit dem Luftdruck in der pneumatischen Feder, ist eine vorgezogene,
jedoch nicht die einzige Lösung
für Antriebsmittel,
die auf eine Steuerwirkung von ausserhalb des Stossdämpfers 2 empfindlich
reagieren.
-
Als
Alternative kann eine nicht komprimierbare hydraulische Flüssigkeit
verwendet werden, die durch den Schaft 15 des Kolbens 3 an
den Verschluss 7 geleitet wird und eine gleichwertige Möglichkeit
erlaubt, die Position des Verschlusses 7 in der Führung 13 zu
verändern.
-
Eine
andere Ausführung
der Antriebsmittel kann erhalten werden durch das Steuern der Bewegungen
des Verschlusses 7 in der Führung 13 unter Verwendung
einer Welle 52, die in dem Schaft 15 aufgenommen
ist, um den Verschluss 7, falls dies notwendig sein sollte,
entgegen der Wirkung der Feder 16 zu drücken.
-
Auch
der Antrieb der Welle 52 kann verschiedene Ausführungen
haben, da die Welle 52 zum Beispiel durch einen me chanischen
Antriebs oder einen elektrischen Antrieb bewegt werden kann.
-
In
den Beispielen der beschriebenen Erfindung wird auf eine Steuerwirkung
Bezug genommen, ausgeübt
direkt durch den Luftdruck 8 der pneumatischen Feder oder
auf jeden Fall zusammenhängend mit
diesem Druck. Dies darf jedoch nicht als Begrenzung des Zweckes
der Erfindung angesehen werden, da der Stossdämpfer 2 unabhängig von
der pneumatischen Feder sein kann.
-
Aus
den Beschreibungen und Darstellungen wird deutlich, dass der Stossdämpfer 2 vorteilhafterweise
in allen Fällen
angewandt werden kann, in welchen es notwendig oder nützlich ist,
das typische Verhalten und die Leistung des Stossdämpfers je
nach einigen spezifischen äusseren
Parametern der aktuellen Anwendung zu verändern, innerhalb welcher der
Stossdämpfer 2 benutzt
wird.