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Abfederung eines Fahrzeugaufbaus Die Erfindung betrifft die Abfederung
eines Fahrzeugaufbaus gegenüber den Achsen bzw. Radträgern des Fahrzeuges, insbesondere
eines Kraftfahrzeuges, und bezweckt die Schaffung einer bei zunehmender Belastung
stufenlos und damit stoßfrei härter werdender Abfederung, die gegenüber üblichen
Abfederungen insbesondere den Vorteil bietet, daß trotz Einhaltung üblicher, nicht
zu großer Durchfederungsstrecken des Fahrzeugaufbaus gegenüber den Fahrzeugachsen
bei unbelastetem Fahrzeug eine besonders weiche Abfederung möglich ist.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine einerseits mittelbar
an der Fahrzeugachse bzw. an einem Radträger abgestützte Feder der Abfederung andererseits
ebenfalls mittelbar gegen einen Arbeitskolben einer am Fahrzeugaufbau befestigten,
vorzugsweise hydraulischen Betätigungseinrichtung abgestützt ist, der der Feder
- entsprechend der Durchfederungsstrecke des Aufbaus - entgegenbewegt wird. Die
neue Abfederung kann als Hauptabfederung dienen und dabei die vorgenannten Vorteile
gegenüber üblichen Abfederungen bieten. Sie wird jedoch vorzugsweise als zusätzliche
Abfederung eines Fahrzeugaufbaus ausgebildet, wobei sie in an sich bekannter Weise
nur nach Überschreiten einer bestimmten, durch die Hauptabfederung abgefederten
Fahrzeugbelastung wirksam wird.
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Die hydraulische Betätigungseinrichtung schließt dabei zweckmäßig
einen Druckzylinder ein, aus welchem mindestens eine Kolbenstange eines zur
Abstützung
der Feder vorgesehenen Arbeitskolbens vorzugsweise gegenüber einer Schraubenspiralfeder
nachgiebig entsprechend dem Druck einer den Arbeitskolben beaufschlagenden inneren
Druckflüssigkeit herausschiebbar ist, und außerdem einen ebenfalls am Fahrzeugaufbau
befestigten Steuerzylinder mit einem Steuerkolben, dessen Kolbenstange mit einem
Achskörper bzw. Radträger des Fahrzeuges verbunden ist, und der aus dem Steuerzylinder
entsprechend der Durchfederung des Fahrzeugaufbaus Druckflüssigkeit über eine Druckleitung
in den Innenraum des Druckzylinders drückt. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung ist jeder Druckzylinder mit zwei Arbeitskolben versehen, von denen
jeder mit einer als Drehstab ausgebildeten Feder zusammenwirkt, beispielsweise der
eine mit einer Feder, die mit dem linken Radträger einer Achse und der andere mit
einer Feder, die mit dem rechten Radträger derselben Achse verbunden ist.
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Einzelheiten und weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind
der Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel
an Hand von zwei Abbildungen, die eine zusätzliche Abfederung eines Fahrzeugaufbaus
mit zwei Drehstabzusatzfedern mit selbsttätiger Zuschaltung schematisch darstellen,
veranschaulicht ist. Es zeigt Fig. I die Zusatzfedern einschließlich einer hydraulischen
Betätigungseinrichtung in einer dem entlasteten Fahrzeug entsprechenden Stellung,
Fig. 2 die Zusatzfedern einschließlich der hydraulischen Betätigungseinrichtung
in belasteter Stellung.
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Eine mit dem Achskörper I eines Fahrzeuges verbundene Kolbenstange
2 trägt an ihrem oberen Ende in einem mit dem Fahrzeugaufbau 3 fest verbundenen
Steuerzylinder 4 einen Steuerkolben 5. Der oberhalb des Steuerkolbens 5 in dem Steuerzylinder
4 befindliche Raum 6 ist mit Drucköl oder einer anderen geeigneten Druckflüssigkeit
angefüllt und steht über eine Verbindungsleitung 7 mit dem Innenraum 8 eines ebenfalls
am Fahrzeugaufbau befestigten Druckzylinders 9 in Verbindung. In dem Druckzylinder
9 befinden sich gegenüberliegend zwei Arbeitskolben Io, deren Kolbenstangen Io'
gegenüber Schraubenspiralfedern II nachgiebig aus dem Druckzylinder heraus verschiebbar
sind. Die äußeren Enden 12 der Kolbenstangen berühren während ihrer Bewegung nach
außen nach einem bestimmten Hub je einen Hebelarm 13 von zwei entsprechend den Arbeitskolben
gegenüberliegend angeordneten, als Drehstäbe ausgebildeten Zusatzfedern 14. Während
die Hebelarme 13 je an einem Ende der Drehstäbe befestigt sind, ist an den anderen
Enden der Drehstäbe je ein längerer Hebelarm 15 befestigt, deren äußere Enden 16
je über eine Verbindungsstange 17 mit einem nicht dargestellten Radträger der beiden
zum Achskörper I gehörigen Räder gelenkig verbunden sind. Von dem Druckzylinder
9 sind die beiden die Schraubenspiralfedern II aufnehmenden Räume noch durch zusätzliche
Bohrungen 18 entlüftet. Die Verbindungsleitung 7 ist mit dem Innenraum 6. des Steuerzylinders
4 sowohl über eine Austrittsöffnung I9 als auch über eine Rücklauföffnung 2o verbunden,
wobei die Austrittsöffnung durch ein Rückschlagventil 2I und die Rücklauföffnung
durch einen Steuerschieber 22 absperrbar ist. Dieser Steuerschieber ist in einem
kleinen Zylinder 23 verschiebbar und wird durch eine Schraubenfeder 24 derart nach
unten gedrückt, daß er bei stehendem oder nach oben bewegtem Steuerkolben 5 die
Rücklauföffnung 2o abschließt. Während die federbeaufschlagte Seite des Steuerschiebers
über einen Kanal 25 mit dem Innenraum 6 des Steuerzylinders 4 verbunden ist, ist
die der Feder 24 gegenüberliegende Seite des Steuerschiebers über eine Verbindungsleitung
26 mit dem unter dem Steuerkolben 5 befindlichen Raum 27 des Steuerzylinders 4 verbunden.
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Der Steuerkolben 5 weist einen Hohlraum 28 auf, der größer als das
Hubvolumen des Steuerzylinders ist und über Eintrittsventile 29 und Austrittsventile
30 mit dem Raum 27 in Verbindung steht. Von den Ventilen müssen die Eintrittsventile
29, wie aus der weiteren Beschreibung hervorgehen wird, mehr vorgespannt sein als
der Steuerschieber 22, während die Austrittsventile nicht oder nur so weit vorbelastet
sind, daß ihre Funktion gesichert ist. Die Kolbenstange 2 weist eine außerhalb des
Steuerzylinders 4 mit der Atmosphäre verbundene Längsbohrung 31 auf und umschließt
mit dieser, von unten in den Hohlraum 28 des Steuerkolbens ragend, längs verschiebbar
und dicht ein Entlüftungsrohr 32. Das Entlüftungsrohr ist an der Unterseite des
Kolbenbodens des Steuerkolbens 5 mit diesem verbunden, und seine Bohrung steht mit
dem Innenraum 28 des Steuerkolbens 5 über Bohrungen 33 und 34 in Verbindung. Die
Kolbenstange 2 weist weiterhin an ihrem innerhalb des Kolbens 5 befindlichen Ende
einen (ringförmigen) Gummipuffer 35 auf und ist in der unteren Kolbenwand 3:6 des
als Schleppkolben ausgebildeten Kolbens 5 mit einem entsprechenden Spiel längs verschiebbar,
welches einerseits durch den Anschlag des Gummipuffers an den oberen Kolbenboden
und andererseits durch dessen Anschlag an der unteren Kolbenwand 36 begrenzt ist.
Damit der Innenraum 28 des Steuerkolbens auch bei in höchster Stellung befindlichem
Gummipuffer durch die Bohrungen 33, 34 und das Entlüftungsrohr 32 entlüftet ist,
weist der Gummipuffer an seiner Oberseite noch vier Rillen 37 auf.
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Schließlich ist der Hohlraum 28 bei der in Fig. i gezeigten unteren
Stellung etwa zu drei Viertel seines Volumens, welches größer als das Hubvolumen
des Steuerzylinders ist, mit Drucköl gefüllt.
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Die Wirkungsweise der zusätzlichen Abfederung ist folgende: Bei unbelastetem
oder wenig belastetem Fahrzeug genügt die in den Abbildungen nicht dargestellte
Hauptfederung für die gewünschte weiche und stoßfreie Abfederung des Fahrzeugaufbaus.,
Hierbei befinden sich die hydraulische Betätigungseinrichtung, im wesentlichen durch
den Steuerzylinder
4 und den Druckzylinder 9 gekennzeichnet, und
die Zusatzfedern I4 in der in Fig. I gezeigten Stellung, in welcher beispielsweise
die äußeren Enden I2 der Kolbenstangen Io' von den Hebelarmen 13 einen mittleren
Abstand 38 aufweisen und der Steuerkolben 5 sich etwa in seiner unteren Grenzstellung
befindet. In dieser Stellung der hydraulischen Betätigungseinrichtung und der Zusatzfedern
kann damit der Fahrzeugaufbau innerhalb eines größeren der Hauptabfederung zugeordneten
Bereichs ungehindert durchfedern, wobei beispielsweise die Kolbenstange 2 entsprechend
dem Spiel ihres Gummipuffers 35 im Steuerkolben 5 und die Zusatzfedern 14 ohne Abstützung
am Fahrzeugaufbau innerhalb der in Fig. I gestrichelt angedeuteten Grenzen hin und
her bewegt werden, und wobei weiterhin der relativ große Winkel a I zwischen den
beiden Hebelarmen 13 und 15 der entspannten Zusatzfeder erhalten bleibt.
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Wird das Fahrzeug stärker belastet, so wird der Steuerkolben 5 durch
die Kolbenstange 2 entsprechend der zunehmenden Durchfederung des Fahrzeugaufbaus
in den Steuerzylinder 4 hineinbewegt (vgl. Fig. 2). Hierbei wird das Drucköl aus
dem Zylinderraum 6 durch die Druckleitung 7 in den Innenraum 8 des Druckzylinders
9 gedrückt, wobei die Arbeitskolben Io unter gleichzeitiger Zusammendrückung der
Schraubenspiralfedern II nach außen geschoben werden. Während der Aufwärtsbewegung
des Steuerkolbens 5 öffnet das Austrittsventil 30 in der unteren Kolbenwand 36,
und das in dem Hohlraum 28 befindliche Öl fließt in den größer werdenden unteren
Zylinderraum 27 über, wobei gleichzeitig Luft durch die Entlüftungsöffnungen 33,
34 so lange in den Hohlraum 28 gesaugt wird, bis sich in der oberen Grenzstellung
des Steuerkolbens nur noch eine kleine Restmenge Drucköl in dem Hohlraum 28 befindet.
Während des oberen Anschlages des Gummipuffers dienen seine Rillen 37 dazu, trotz
des Anschlages die Entlüftung zu gewährleisten. Die äußeren Enden 12 der nach auswärts
bewegten Kolbenstangen Io' schlagen gegen die Hebelarme 13 der Zusatzfedern I4 an
und dienen als deren feste Abstützung, während die anderen Hebelarme 15 derselben
als Drehstäbe ausgebildeten Zusatzfedern die zusätzliche Belastung des Fahrzeugaufbaus
nachgiebig gegenüber den nicht dargestellten Radträgern des Achskörpers I abstützen.
In Fig. 2 schließen die beiden Hebelarme 13 und 15 der Zusatzfedern 14 bei belasteter
Feder beispielsweise den gegenüber a I kleineren Winkel a 2 ein, während die gestrichelt
dargestellten Stellungen des Hebelarmes 15 weitere innerhalb des Federbereichs der
Zusatzfedern liegende Winkel gegenüber dem Hebelarm 13 erkennen lassen. Dadurch,
daß der Zylinderraum 6 einerseits durch das Rückschlagventil 21 und andererseits
durch den Steuerschieber 22 gegen das durch die Arbeitskolben Io vorgespannte außerhalb
des Zylinders 4 befindliche Drucköl abgeriegelt ist, wirken sich während der zusätzlichen
Belastung auftretende geringe Belastungsschwankungen bzw. durch die Straße aufgenommene
Stöße u. dgl. nicht auf die hydraulische Betätigungseinrichtung aus, da auch in
der oberen Stellung des Steuerkolbens 5 dessen Kolbenstange 2 entsprechend dem Spiel
des Gummipuffers 35 in dem Hohlraum 28 hin und her bewegt werden kann, ahne das
der Steuerkolben selbst mitbewegt wird.
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Wird das Fahrzeug wieder entlastet, so schlägt bei der entsprechenden
Aufwärtsbewegung des Fahrzeugaufbaus zunächst der Gummipuffer 35 an der unteren
Kolbenwand 36 an und sucht den Kolben nach unten zu verschieben. Diese Verschiebung
kann trotz des geschlossenen Rückschlagventils 21 und der zunächst noch geschlossenen
Rücklauföffnung 2o dadurch erfolgen, daß bei gleichzeitiger Zusammendrückung der
Schraubenfeder 24 und Aufwärtsbewegung des Steuerschiebers 22 Drucköl aus dem federseitigen
Raum des Zylinders 23 durch den Verbindungskanal 25 in den Raum 6 des Steuerzylinders
herübergesaugt wird, und zusätzlich dadurch, daß zunächst ein Teil des unter dem
Steuerkolben im Raum 27 befindlichen Drucköls vor dem Öffnen der Eintrittsventile
29 durch die Verbindungsleitung 2,6 auf die der Schraubenfeder 24 entgegengesetzte
Seite des Steuerschiebers 22 - damit ebenfalls den Steuerschieber nach oben schiebend
- gedrückt wird. Im Anschluß an eine Abwärtsbewegung des Steuerkolbens 5 kann es
dabei vorkommen, daß der Steuerschieber 2 die Rücklauföffnung noch offen hält, wenn
der Steuerkolben durch den an seiner unteren Wand 36 anliegenden Gummipuffer 35
an der zur Rückbewegung des Steuerschiebers erforderlichen geringen Aufwärtsbewegung
verhindert wird. Dieses ist jedoch ohne Nachteil für die Funktion, denn die Schließbewegung
des Steuerschiebers 22 durch die Schraubenfeder 24 wird sofort bewirkt, nachdem
die Kolbenstange 2 nur ein geringes Stück nach aufwärts bewegt ist und der Steuerkolben
entsprechend dem unterhalb des Schiebers verdrängten Volumens nach oben nachdrucken
kann.
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Die erfindungsgemäße Abfederung ist nicht an das vorstehend beschriebene
Ausführungsbeispiel einer zusätzlichen Abfederung gebunden. Außerdem können als
Federn statt Drehstäben auch Schraubenfedern verwendet werden, und die hydraulische
Betätigungseinrichtung kann auch einfacher ausgebildet sein, wobei es z. B. denkbar
ist, die der Schraubenfeder 24 gegenüberliegende Seite des Steuerschiebers 22 nur
mit der Atmosphäre in Verbindung zu bringen und die Verbindungsleitung 26 wegfallen
zu lassen. Hierbei könnte dann außerdem bei gleichzeitigem Fortfall von Drucköl
im Steuerkolben 5 und Zylinderraum 27 auch die Entlüftung der Kolbenstange wegfallen.