DE888051C - Teleskopfederung, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

• Teleskopfederung, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die heute üblichen hohen Geschwindigkeiten von Kraftfahrzeugen erfordern eine betriebssicher arbeitende Abfederung sämtlicher Räder, die imstande ist, auch stärkere Stöße, hervorgerufen durch die Unebenheiten der Fahrbahn, elastisch aufzunehmen und schnellstens zu dämpfen, wobei auf die Bodenhaftung besonderer Wert zu legen ist. Diese bewegliche Radaufhängung hat sich bislang in der Ausführungsform der Teleskopfederung, bestehend aus gegeneinander abgefederten und in- bzw. aufeinander gleitenden Rohren, gut bewährt. Dabei wird stets das Hauptmerkmal neben einer äußerst steifen und vor allem leichten Konstruktion darauf gerichtet sein, eine für alle Straßen- und Belastungsverhältnisse günstige, d. h. anfänglich eine sehr weiche und mit steigendem Federhub eine progressive, d. h. eine zunehmend steiler werdende Federcharakteristik zu erhalten, um auch schwerste Stöße noch elastisch auffangen zu können. Um diese vorteilhafte Wirkung zu erreichen, sollte, im Diagramm betrachtet, die Federkennlinie im letzten Teil ihres Verlaufes keine linear steigende Tendenz aufweisen, sondern einen Kurvenverlauf mit höherem Exponenten als eins haben und sich theoretisch gegen Ende des Federhubes asymptotisch einer Senkrechten zum jeweiligen Endpunkte des gewählten Federweges nähern. Durch eine Federung mit derartig verlaufender Kennlinie würde das so gefürchtete und für Fahrer und Fahrzeug gleich ungünstige Durchschlagen der Federung vermieden werden.
• Bei den bis jetzt bekannten Konstruktionen mit Schraubenfedern, die verschiedene Steigung mit aufgewickelten Windungen oder zweierlei Federn aufweisen, kann die obig aufgeführte günstige Charakteristik auf Grund der einmal vorhandenen Elastizität und Formgebung der Schraubenfeder nie vollkommen erreicht werden, wodurch bei auftretenden schweren Stößen ein Durchschlagen der Federung nur schwer vermieden werden kann.
• Es sind bereits Federungen, die mit reiner Luftabfederung arbeiten, bekannt, die diesem Gesichtspunkt annähernd Rechnung tragen, aber bis jetzt aus herstellungstechnischen Gründen mehr oder weniger nur theoretischen Wert besitzen und noch der konstruktiven Entwicklung bedürfen, da die dauernde Abdichtung der mit Vorspannung arbeitenden Federung große Schwierigkeiten bereitet. Es sind auch bereits Abfederungen vorgeschlagen worden, die eine Kombination einer Luftfederung mit einer Schraubenfeder darstellen, bei denen aber das Luftpolster lediglich als Dämpfer Verwendung findet.
• Demgegenüber schlägt die Erfindung bei Teleskopfederungen mit nach beiden Richtungen hin progressiv verlaufender Federkennlinie vor, den Einfederungshub der gegeneinander abgefederten Teile durch eine nur nach einer Richtung, z. B. auf Druck, hin wirksame Schraubenfeder oder durch ein anderes entsprechendes mechanisch-elastisches Element in Verbindung mit einem federnd wirkenden Luftpolster und den Ausfederungshub ausschließlich durch ein Luftpolster abzufedern oder umgekehrt mit einer derartigen wahlweisen Aufteilung des gesamten Federungsweges, daß die Stoßaufnahme unmittelbar schon durch das Zusammenwirken der beiden Federungsarten erfolgt oder 'der erste Teil des Hubes von der Schraubenfeder allein abgefedert ist, während die Wirkung des Luftpolsters erst nach Zurücklegung eines bestimmten, gegebenenfalls einstellbaren Federweges einsetzt. Dabei ist bei einer gemeinsam wirkenden Abfederung mittels Schraubenfeder und Luftpolster das Merkmal von größter Wichtigkeit, daß der Einsatzzeitpunkt der Luftfederung beliebig bestimmbar bzw. einstellbar ist, und zwar in Abhängigkeit von den für die Federung maßgeblichen Größen, wie z. B. Belastungszustand des- Fahrzeuges, vom jeweiligen Fahrbahnzustand od. dgl.
• Ferner schlägt die Erfindung im Zusammenhang mit den obigen Merkmalen vor, die Anordnung der Sehräubenfeder -im feststehenden Teleskoprohr so zu treffen, - daß eine beliebige Höhenverstellung bzw. Vorspannung derselben möglich ist, um damit den verschiedenen statischen Belastungen Rechnung zu tragen, wobei gleichzeitig die Höhe des Verdichtungsraumes der bei Einfederung wixksamen Luftfederung -durch Höheruverstellung der diesen Raum abschließenden Verschlußkappe veränderlich ist. Diese Maßnahme würde bei einer doppelt eingespannten -Feder.infolge der Aufhebung der für die Ausfederung nötigen Zugkraft unvorteilhaft in Erscheinung -treten.' Eine weitere besonders günstige Eigenschaft des Erfindungsvorschlages besteht darin, daß der Ausfederungshub erheblich -kürzer, d. h. gleich oder kleiner oder umgekehrt als der Einfederüngshub ,gehalten werden kann, was- eine erhebl-ichb Ver-,besserung der -Steuerstabilität und der Teleskopbüchsenlagerung gegenüber den bis jetzt bekannten Konstruktionen mit einer doppelt eingespannten Schraubenfeder, bei der der Ausfederungshub groß gehalten werden muß, um eine nennenswerte Zugkraft zu bekommen, mit sich bringt.
• Durch die erfindungsgemäße Ausführungsform einer Luftfederung in Verbindung mit einem mechanisch-elastischen Federelement, z. B. einer Schraubenfeder, wird in vorteilhafter Weise eine äußerst günstige und: vor allem dem praktischen Fahrbetrieb weitgehendst entsprechende, aus den beiden Federungselementen resultierende Federkennlinie erreicht. Dabei ist ein Dichthalten nur für die kurze Zeitspanne des Federungsstoßes nötig, wodurch in vorteilhafter Weise auch weniger genau bearbeitete Teleskoprohre in Verbindung mit einer weichen Dichtung. Verwendung finden können.
• Weiterhin wird im Zusammenhang mit der Erfindung vorgeschlagen, zusätzlich zur Teleskopfederung einen hydraulischen oder mechanischen Stoßdämpfer bekannter Bauart zu verwenden.
• In« der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigt Fig. i einen Schnitt in Längsachse der Teleskopfederung und Fig. 2 ein Schaubild mit. den einzelnen Federkennlinien, wobei das nachstehend beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel nur eine ganz beliebige konstruktive Lösungsform des Erfindungsvorschlages ist.
• Am oberen Ende des beweglichen Teleskoprohres i, das im feststehenden Teleskoprohr 2 gleitbar gelagert ist, ist der Lüftfederkolben q., der den Innenraum des feststehenden Teleskoprohres in einen . aEinfederungsraum 5 und in einen Aus--f ederungsraum 6 aufteilt, fest angeordnet, beispielsweise aufgeschraubt. Auf der oberen Stirnseite 7 des Luftfederkolbens q. ist ein Verdrängerkörper 8, der durch seine entsprechende Formgebung g den schädlichenRaum des oberenKompressionsraumes 5 beliebig verkleinert, um hohe Enddrücke zu erhalten, befestigt, auf dessen Sitz io sich -das untere Ende der Schraubenfeder i i lose abstützt, wobei der mit dem größeren Durchmesser ausgeführte untere zylindrische Teil 12 des Verdrängerkörpers 8 als Federführung dient: Das obere Ende der uneingespannten Schraubenfeder i i im feststehenden Teleskoprohr 2 stützt sich -lose auf einen im feststehenden Teleskoprohr 2 mittels .Gewinde geführten Federteller ir3 ab; mit dessen Hilfe die Schraubenfeder i i höhenverstellbar bzw. vorgespannt werden kann und der Einsatzzeitpunkt 14 (s. auch Fig.2) in Abhängigkeit vom abgefederten Gewicht in Grenzen bestimmbar ist. Eine im Innenteil des Federtellers 13 angeordnete Verschlußkappe 3, die mittels Gewinde verstellbar ist, up einen konstanten Endpunkt P' für den Einfederungshub EH zu erhalten, und den oberen zylindrischen Teil g des VerdrÜngerkörpers 8 beim Einfedern - aufnimmt, schließt den Einfederungskompressionsraum 5 nach oben hin ab, während die untere Begrenzung des -Verdichtungsraumes die Oberfläche des Verdrängerkörpers 8 darstellt. Durch die entsprechende Anordnung der Öffnungen 15 im feststehenden Teleskoprohr 2, durch die die Verbindung mit der Außenluft über ein Filter 16 mit dem Innenraum des Luftfederzylinders 5 und 6 gegeben ist, werden im Verein mit dem Luftfeder-, q. die Einsatzzeitpunkte 14 und 17 der Luftfederung nach beiden Richtungen hin gesteuert. Der Ausfederungsraum 6 zwischen dem beweglichen und feststehenden Teleskoprohr i bzw. 2 wird von der unteren Kante 18 des Luftfed@erkolbens q. und einer auf der im feststehenden Teleskoprohr 2 befestigten Gleitbüchse ig angeordneten Lippendichtung 2o bekannter Art gebildet, wobei z. B. der Verdichtungsraum 6- für die Ausfederung durch Verstellbarkeit der Dichtung 20 veränderlich ist.
• Aus dem Diagramm der Fig. 2 ist der Verlauf der aus der Schraubenfedercharakteristik SF und der Luftfedercharakteristik LF resultierenden Federkennlinie RF ersichtlich, wobei der Vorteil gegenüber der einfachen Schraubenfeder bzw. irgendeinem dieser Schraubenfeder äquivalenten mechanisch-elastischen Element deutlich hervortritt, und zwar in der Weise, daß mit größer werdendem Einfederungshub EH bzw. Ausfederungshub AH sich eine zunehmend steiler werdende Charakteristik der kombinierten Federung einstellt und; sich gegen Ende des Federhubes asymptotisch einer Senkrechten S zum jeweiligen Endpunkte P, P' des gewählten Federhubes nähert. Der Einsatzzeitpunkt der Luftfederung 14 bzw. 17 ist dabei erfindungsgemäß beliebig bestimmbar und ist beim Ein- und Ausfedern abhängig von der einmal festgelegten Anordnung der Öffnungen 15 im feststehenden Teleskoprohr 2 bzw. beim Einfedern zusätzlich von der einstellbaren Vorspannung V der Schraubenfeder in Abhängigkeit des abgefederten Gewichtes, wobei die Ausfederung ausschließlich von der Luftfe:derun.g abgefangen wird.
• Weiterhin ist es durchaus möglich, das Luftfilter nicht am feststehenden Teil der Teleskopfederung zu befestigen, sondern es beispielsweise im Innern des beweglichen Teleskoprohres anzuordnen und den Luftdurchlaß bzw. die Einsatzzeitpunkte 14 und 17 für die.Luftfederung über Öffnungen im Federkolben und Längsschlitze im feststehenden Teleskoprohr zu steuern.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Teleskopfederung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit nach beiden Richtungen hin progressiv verlaufender Federkennlinie, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfederungshub der gegeneinander abgefederten Teile durch eine nur nach, einer Richtung, z. B. auf Druck, hin wirksame Schraubenfeder (ii) oder durch ein anderes entsprechendes mechanisch-elastisches Element in Verbindung mit einem federnd wirkenden Luftpolster (5) und der Aus#federungshub ausschließlich durch ein Luftpolster (6) abgefedert ist oder umgekehrt, mit einer derartigen wahlweisen Aufteilung des gesamten Federungsweges, daß die Stoßaufnahme unmittelbar schon durch das Zusammenwirken der beiden Federungsarten erfolgt oder der erste Teil des Hubes von der Schraubenfeder (i i) allein abgefedert ist, während die Wirkung des Luftpolsters (5 bzw. 6) erst nach Zurücklegung eines bestimmten, gegebenenfalls einstellbaren Federweges einsetzt.
2. 2. Teleskopfederung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzzeitpunkt (1.4 bzw. 17) der Luftfederung in. weiten Grenzen bestimmbar bzw. einstellbar ist, und zwar in Abhängigkeit von den für die Federung maßgeblichen Größen, wie z. B. Belastungszustand des Fahrzeuges, vom jeweiligen Fahrbahnzustand od. dgl. 3: Teleskopfederung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die, Höhe des Verdichtungsraumes (5) der bei Einfederung wirksamen Luftfederung durch Höhenverstellung der diesen Raum abschließenden Verschlußkappe (3) veränderlich ist. q.. Teleskopfederung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzzeitpunkt (1q. bzw. 17) der Luftfederung von: einem Luftfederkolben (q.) in Verbindung mit im feststehenden Teleskoprohr (2) angeordneten Öffnungen (15), durch die die Verbindung mit der Außenluft über ein Filter (16) mit dem Innenraum des Luftfederzylinders hergestellt ist, nach beiden Richtungen hin gesteuert wird. 5. Teleskopfederung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Luftfederzylinders, der z. B. vom feststehenden Teleskoprohr (2) gebildet wird, vom Luftfederkolben (q.), der z. B. auf dem oberen Ende des beweglichen Teleskoprohres (i) beispielsweise aufgeschraubt ist, in einen Einfederungsraum (5) und einen Ausfederungsraum (6) aufgeteilt ist, wobei der Ausfederungshub gleich, kleiner oder größer als der Einfederungshub ist. 6. Teleskopfederung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der oberen Stirnseite (7) des Luftfederkolbens (4.) ein Verdrängerkörper (8) befestigt ist, auf dem sich das untere Ende der Schraubenfeder (i i) lose abstützt, wobei der mit dem größeren Durchmesser ausgeführte zylindrische Teil (12) des Verdrängerkörpers (8) beispielsweise als Federführung dient. 7. Teleskopfederung nach #Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die nur nach einer Richtung wirksame Schraubenfeder (i i) im feststehenden Teleskoprohr (2) zwischen einem im Gewinde des feststehenden Teleskoprohres ,geführten Federteller (13), auf dem sich das obere Ende der Feder (ii) lose abstützt, und dem Luftfederkolben (q.) eingesetzt ist. B. Teleskopfederung nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, d-aß die Höhe des Kompressionsraumes (6) zwischen dem beweglichen (i) und dem feststehenden Teleskoprohr (2) für die Ausfederung von der unteren, beispielsweise als Verdrängerkörper ausgebildeten Kante (i8) des Luftfederkolbens (4) und einer auf der im feststehenden Teleskoprohr befestigten Gleitbüchse (ig) angeordneten Lippendichtung (2o) bekannter Art gebildet wird, wobei der Verdichtungsraum füz die Ausfederung z. B. durch Höhenverstellbarkeit der Dichtung veränderlich ist. g. Teleskopfederung nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem den längeren Hub aufweisenden, im feststehenden Teleskoprohr (2) beispielsweise für die Einfederung vorhandenen Kompressionsraum (5) eine verstellbare Verschlußkappe (3) am oberen Ende des Raumes mit einem entsprechend geformten Verdrängerkörper (8), der am Luftfederkolben (4) befestigt ist, zusammenarbeitet. io. Teleskopfederung nach Anspruch i bis 3 und 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daB das Luftfilter beispielsweise im Innern des beweglichen Teleskoprohres (i) angeordnet ist, wobei der Luftdurchlaß bzw. die Steuerpunkte (i4 und 17) für die Luftfederung über Öffnungen im Luftfederkolben (4) und Längsschlitze - im feststehenden Teleskoprohr (2) gesteuert sind. ri. Teleskopfederungnach Anspruch i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß ein hydraulischer oder mechanischer Stoßdämpfer bekannter Bauart zusätzlich zur Teleskopfederung Verwendung findet.