DE966858C - Federung, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Federung, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge

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DE966858C
DE966858C DED12731A DED0012731A DE966858C DE 966858 C DE966858 C DE 966858C DE D12731 A DED12731 A DE D12731A DE D0012731 A DED0012731 A DE D0012731A DE 966858 C DE966858 C DE 966858C
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Germany
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piston
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DED12731A
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Joseph Dauben
Josef Mueller
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Daimler Benz AG
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Daimler Benz AG
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    • B60G17/052Pneumatic spring characteristics
    • B60G17/0523Regulating distributors or valves for pneumatic springs
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Description

AUSGEGEBEN AM 12. SEPTEMBER 1957
D 12/31II/03 c
Bekanntlich ist eine Federung für Kraftfahrzeuge nicht bei allen Belastungen gleich gut. Ist sie für den voll belasteten Wagen richtig bemessen, so wirkt sie für den schwach belasteten Wagen zu hart. Umgekehrt schlägt eine für den schwach belasteten Wagen bemessene Federung bei voller Belastung durch. Eine beste Federung würde bedingen, daß die Federkennlinie nach der jeweiligen Belastung verändert wird. Da eine solche kontinuierliche Änderung sich praktisch schwer verwirklichen läßt, ist man vielfach dazu übergegangen, zu einer unveränderlichen Hauptfederung, die für einen Bereich zwischen Minimal-Nutzlast und etwa halber Nutzlast richtig ausgelegt ist, bei Vollbelastung eine Zusatzfeder zuzuschalten. Es ist bekannt, solche Zusatzfedern in der Art anzubringen, daß sie bei einer gewissen Durchfederung der Achse zum Tragen kommen, ohne daß sie kraftschlüssig angestellt werden. Diese an sich sehr einfache Lösung hat jedoch den grundsätzlichen Nachteil, daß bei Vollast ein großer Teil des Federweges nach oben verlorengeht und der Wagenkasten bei den verschiedenen Belastungen verschieden hoch steht. Diese Nachteile können zwar vermieden werden, wenn bei voller Belastung der Wagenkasten durch entsprechende Anstellung der Zusatzfedern wieder auf die Normalhöhe gehoben wird, doch erfordern solche Bauarten einen großen Bauaufwand, wobei die zum Anstellen der Zusatzfedern benötigte Energie dem Motor, der Batterie des Fahrzeuges oder den Muskein des Fahrers entnommen wird.
Es ist des weiteren bekannt, eine die Hauptfederung eines Kraftfahrzeuges unterstützende Hilfsfederung vorzusehen, welche durch besondere Verstellglieder zu- oder abgeschaltet werden kann. Zu diesem Zweck sind beispielsweise auf jeder Seite
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eines Kraftfahrzeuges je eine Drehfeder angeordnet, die durch voneinander gesonderte Verstellglieder in Wirkung oder außer Wirkung gesetzt werden können.
Die Erfindung bezweckt demgegenüber eine Federung mit einer Hauptfederung, insbesondere für unabhängige, und zwar z. B. mittels Schraubenfedern abgefederte Räder von Kraftfahrzeugen, und einer zuschaltbaren Zusatzfederung, welche ίο sich den bisher bekannten Bauarten gegenüber durch einen besonders geringen Abstand an Bauteilen und durch weitere, noch später erläuterte Vorteile auszeichnet. Sie besteht im wesentlichen darin, daß für die beiden einander gegenüberliegenden, insbesondere unabhängig aufgehängten Räder einer Radachse eine gemeinsam zuschaltbare, die Hauptfederung unterstützende, bei gleich großen gleichgerichteten Hubbewegungen der Räder ansprechende Zusatzfeder vorgesehen ist. Zweckao mäßig ist hierbei eine Einrichtung vorgesehen, durch welche bei höheren Fahrbelastungen die beweglichen Anschläge oder Federwiderlager selbsttätig in Abhängigkeit von der Belastung verstellt und dadurch die Zusatzfeder zugeschaltet wird. Die Erfindung erlaubt ferner in einfacher und zweckmäßiger Weise eine solche Anordnung, daß die Zusatzfeder bis zu ihrer Zuschaltung zur Hauptfederung als Stabilisator oder im wesentlichen als Stabilisator wirkt. Vorzugsweise dient hierzu eine Drehstabfeder, die durch selbsttätig verstellbare Anschläge zugeschaltet wird. Die Verstellung erfolgt vorzugsweise hydraulisch in Abhängigkeit von der Fahrzeugbelastung, wobei die Energie zum Zuschalten der Zusatzfeder in bereits vorgeschlagener Weise aus der Schwingungsenergie der Wagenfederung entnommen werden kann.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar
Fig. ι eine schaubildliche Darstellung der Gesamtfederung und
Fig. 2 einen Schnitt durch die Zuschaltpumpe. In Fig. ι ist ein Kraftwagenfahrgestell dargestellt, an dessen Querträger 1 das Hinterachsgehäuse 2 aufgehängt ist. Die Achsrohre 3 der als Pendelachse ausgebildeten Hinterachse können in einer senkrechten oder annähernd senkrechten Ebene pendelnd schwingen. Sie werden in der Längsrichtung geführt durch die Lenker 4, auf welche sich die Hauptfedern 5 stützen, die mittels am Rahmen befestigter, z. B. durch die Enden des Querträgers 1 gebildeter Konsolen bei Teillast das ganze Gewicht des Fahrzeuges, soweit dasselbe die Hinterachse belastet, tragen. Die Lenker 4 sind an den Längsträgern 6 mittels der Gelenke 7 drehbar gelagert. Die Bewegung der Lenker 4 überträgt sich auf die beiden Enden 9 einer in den Lagern 10 am Querträger 11 des Rahmens drehbar gelagerten Drehstabfeder 8. Dieser Drehstab 8 weist in der Wagenmitte eine Kröpfung 12 auf, die auch durch einen Hebel ersetzt werden könnte. Wenn der Drehstab 8, wie in der Zeichnung dargestellt, an der Kröpfung nicht festgehalten wird, wirkt er bei gleichzeitigem Durchfedern beider Räder im Bereiche normaler Federwege nicht als Zusatzfeder, indem er sich unbelastet mitdreht. In der Kurve dagegen, wenn der Wagenkasten sich unter dem Einfluß der Fliehkraft seitwärts neigen will, wirkt er dieser Neigung entgegen und vermindert sie. Die Drehstabfeder 8 wirkt also, solange sie in der Mitte nicht festgehalten wird, als Stabilisator. Man kann also auf einen besonderen Stabilisator, z. B. auch an der Vorderachse, verzichten, weil es für die Kurvenneigung grundsätzlich gleichgültig ist, ob der Stabilisator an der Vorderachse oder an der Hinterachse angebracht ist. Erfindungsgemäß dient nun dieser Drehstab nicht nur in an sich bekannter Weise zur Stabilisierung gegen seitliche Neigungen des Wagenkastens, sondern übt noch andere Funktionen aus. Bei großen gleichzeitigen Durchfederungen beider Räder kommt die mittlere Kröpfung 12 des Drehstabes 8 entweder, * und zwar beim Abwärtsfedern der Räder, am Anschlag 13 zum Anliegen, der fest am Querträger 11 angeordnet ist, oder sie legt sich gegen den Anschlag 14, der an dem Kolben 15 angebracht ist, welcher im Zylinder 16 gegen den Zug einer Rückzugfeder 17 verschoben werden kann.
Bei Teilbelastung des Fahrzeuges steht der KoI-ben 15 mit dem Anschlag 14 so weit nach vorn, also in einem solchen Abstande von der Kröpfung des Drehstabes, daß diese sich nur bei starken beiderseitigen Radbewegungen nach oben gegen den Anschlag anlegt. Dadurch wirkt der Drehstab auch bei Teilbelastung des Fahrzeuges als Zusatzfeder gegenüber großen Federungshüben und gibt der Gesamtfederung eine progressive Kennlinie, und zwar bei Durchfederungen sowohl nach oben als auch nach unten.
Erfindungsgemäß wird außerdem der Drehstab 8 dazu benutzt, bei Vollast als Zusatzfeder zur Hauptfeder, und zwar auch bei kleineren Federungshüben, zu dienen, indem der Kolben 15 in dem Zylinder 16 durch Öldruck od. dgl. nach hinten gedrückt wird, bis die Kröpfung 12 des Drehstabes zwischen den Anschlägen 13 und 14 festgehalten wird.
In dieser vorgespannten Stellung wirkt der Drehstab 8 als ständige Zusatzfeder für die beiden Hinterräder. Er übt dabei dieselbe Wirkung aus, als wenn die Hauptfedern S verstärkt worden wären. Wenn also z. B. die Hauptfedern allein so bemessen werden, daß das Fahrzeug mit etwa zwei Personen auf den Vordersitzen die günstigste Federweichheit und die vorteilhafteste Stellung der Hinterräder besitzt, so wird bei Belastung mit vier bis fünf Personen nebst Gepäck durch das Zuschalten des Drehstabes als doppelt wirkende Zusatzfeder wieder die günstigste Federung und die vorteilhafteste Stellung der Räder hergestellt. Der volle Federweg nach oben wie nach unten bleibt also bei Teillast wie bei Vollast unverändert erhalten.
Der Öldruck, der den Kolben 15 im Zylinder 16 verstellt, wird in der Pumpe iS erzeugt, die am
Rahmenlängsträger 6 oder einem anderen Rahmenteil befestigt ist.
Die Bauart und Wirkungsweise der Ölpumpe 18 geht aus Fig. 2 hervor. Der Zylinder 19 der ölpumpe ist durch Schrauben 20 am Rahmen 6 befestigt. Im Zylinder 19 gleitet der Kolben 21, der mittels einer Pleuelstange 2,2, am Drehstab 8 oder am Lenker 4 bzw. an einem anderen beweglichen Teil der Achse angelenkt ist, so daß er an allen Bewegungen der Achse in verkleinertem Maße, aber verhältriisgleich teilnimmt. Eine Verkleinerung der Kolbenbewegungen ist erwünscht, damit die Pumpe nicht zu große Abmessungen bekommt. Wenn sich der Kolben 21 von seiner obersten Stellung nach unten bewegt, öffnet sich das Saugventil 22' im Kolben und läßt öl aus dem Ölbehälter 23 durch die Bohrung 24, die Aussparung 25 im Zylinder 19, die Ringnut 26 im Kolben 21 und die Bohrungen 27 und 28 im Kolben 21 in den Raum
ao über dem Kolben treten. Beim Aufwärtsgehen des Kolbens 21 schließt sich das Saugventil 22', und es öffnet sich das Druckventil 29, so daß das Drucköl durch die Leitung 30 in den Zylinder 16 gelangt und dort den Kolben 15 verstellt. Wird noch weiteres Öl gefördert, so kann dieses durch das Überdruckventil 31 in den ölbehälter 23 zurückfließen. Diese Pumparbeit leistet die Ölpumpe 18 aber nur im oberen Teil ihres Kolbenweges. Sobald der Kolben etwa die Mitte des Kolbenweges nach unten überschreitet und unterhalb dieser Mitte arbeitet, hört die ölförderung der Pumpe auf, da etwa in der Mitte des Hubes eine Bohrung 32 vom Kolben freigelegt wird, durch die im Saughub das im Druckhub geförderte Drucköl in den Raum über den Kolben wieder zurückströmen kann und welche somit den Eintritt von öl durch das Saugventil verhindert. Wenn der Kolben 21 noch tiefer geht, legt er eine Nut 35 in der Zylinderwand frei, durch die das Drucköl in den ölbehälter 23 zurückströmen kann. Wenn sich also der Kolben 21 häufig oder vorwiegend in seiner unteren Grenzstellung bewegt, bleiben die Druckleitung 30 und der Zylinder 16 drucklos, und die Zusatzfeder ist nicht vorgespannt, sondern arbeitet nur noch als Stabilisator.
Wenn der Kolben 21 vorwiegend im oberen Teil seines Hubes arbeitet, erzeugt er Öldruck, auch wenn durch starke Federausschläge die Nut 35 gelegentlich freigelegt wird. Die Nut 35 wird zu diesem Zweck vorteilhaft so eng bemessen, daß das Drucköl nur allmählich in den Ölbehälter 23 entweicht.
Durch die Lage der Bohrung 32 und der Nut 35 kann man die Radstellung, bei der das Zu- und Abschalten der Zusatzfeder erfolgt, beliebig wählen. Durch die Querschnitte der Bohrung 32, der Nut 35 und des Kolbens 21 kann die Zeit für den Zu- und Abschaltvorgang nach Belieben geregelt werden.
Für normale Personenfahrzeuge genügt es im allgemeinen, nur an der Hinterachse Zusatzfedern anzubringen, da die Belastung der Vorderräder in weit geringerem Maße schwankt. Bei Omnibussen, besonders mit Heckmotoren, ist es dagegen vielfach zweckmäßig, an beiden Achsen Zusatzfedern anzubringen, und in diesem Falle können beide Achsen nach dem Erfindungsgedanken ausgebildet werden.

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Fahrzeugfederung mit einer Hauptfederung, insbesondere für unabhängig und z. B. mittels Schraubenfedern abgefederte Räder von Kraftfahrzeugen, und einer zuschaltbaren Zusatzfederung, dadurch gekennzeichnet, daß für die beiden einander gegenüberliegenden, insbesondere unabhängig aufgehängten Räder einer Radachse eine gemeinsam zuschaltbare, die Hauptfederung unterstützende, bei gleich großen gleichgerichteten Hubbewegungen der Räder ansprechende Zusatzfeder (8) vorgesehen ist.
2. Federung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, durch welche bei höheren Fahrzeugbelastungen die beweglichen Anschläge oder Federwiderlager selbsttätig in Abhängigkeit von der Belastung verstellt und dadurch die Zusatzfeder zugeschaltet wird. go
3. Federung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzfeder bis zu ihrer Zuschaltung zur Hauptfederung als Stabilisator oder im wesentlichen als Stabilisator wirkt.
4. Federung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereiche einer Mittellage frei bewegliche Zusatzfeder (8) in ihrer Hubbewegung aus der Mittellage heraus durch Anschläge begrenzt ist, so daß bei gleichzeitigem Durchfedern beider Räder über einen bestimmten Hub, z. B. nach oben und/oder unten, die Zusatzfeder zur Anlage kommt und dadurch eine progressive Verstärkung der Hauptfederung ergibt.
5. Federung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Anschläge, insbesondere nur der den Hub der Räder nach aufwärts begrenzende Anschlag (14), in an sich bekannter Weise verstellbar ist, vorzugsweise derart, daß die Zusatzfeder durch den verstellbaren Anschlag (14) bis gegen den anderen Anschlag (13) gedruckt und dadurch auch bei hoher Belastung die normale Mittelstellung wiederhergestellt werden kann.
6. Federung nach Anspruch 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß die auf beide Räder der Achse wirkende Zusatzfeder als ein an sich bekannter, quer zur Fahrtrichtung liegender Drehstab ausgebildet ist, wobei zweckmäßig die zum Zuschalten der Zusatzfeder wirkende Vorrichtung in der Mitte des Drehstabes an einer Kröpfung oder einem Hebel des Drehstabes angreift.
7. Federung nur nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie zum Zu-
schalten der Zusatzfeder aus der Schwingungsenergie der Wagenfederung entnommen wird.
8. Federung nach Anspruch ι bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuschalten der Zusatzfeder durch einen Öldruck erfolgt, welcher in an sich bekannter Weise von einer durch einen schwingenden Achsteil betätigten Ölpumpe erzeugt und auf einen —■ z. B. in der Mitte des Drehstabes an diesen angreifenden — Kolben übertragen wird.
g. Federung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben der Ölpumpe, je nach seiner Stellung im Zylinder, den Druck zur Zuschaltung der Zusatzfeder selbsttätig in Abhängigkeit von der Wagenbelastung steuert, z. B. derart, daß er bei geringer Fahrzeug- j belastung den Druck nach außen entweichen läßt, bei hoher Fahrzeugbelastung dagegen den Abfluß nach außen sperrt und dadurch die Zuschaltung der Zusatzfeder bewirkt.
10. Federung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der von einem mit dem Rad mitschwingenden Teil bewegte Kolben der Druckpumpe im mittleren Bereich seines Hubes eine mit der Druckleitung verbundene Umlaufleitung abschließt bzw. freilegt, welche z. B. zugleich über ein Überdruckventil an die Saugleitung der Pumpe angeschlossen ist, und daß ferner in noch tieferer Stellung des Kolbens eine das Saugventil der Pumpe umgehende Umlaufleitung, z. B. eine Nut im Zylinder, freigelegt wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 661377, 7°S 559; schweizerische Patentschrift Nr. 157 215.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 709 672/90 8.57
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DE1228947B (de) * 1962-08-23 1966-11-17 Porsche Kg Einrichtung zum Verstellen der Hoehenlage des Rahmens bzw. Wagenkastens von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen
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