-
Mit einem hydraulischen Teleskopstoßdämpfer vereinigte Luftfederung,
insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine mit einem hydraulischen
Teleskopstoßdämpfer vereinigte Luftfederung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, die
von einer axial nachgiebigen dichten Hülle umschlossen ist, und mit einem den Zylinder
konzentrisch umgebenden, mit der Hülle kommunizierenden Verdrängungsraum für das
durch das eintauchende Kolbenstangenvolumen verdrängte hydraulische Fluid ausgestattet
ist.
-
Bekannt sind Dämpfer, insbesondere Teleskopdämpfer, bei denen der
Schutz gegen äußere Einwirkungen durch eine Teleskophülle oder eine deformierbare,
z. B. eine Faltenbalghülle bewirkt wird. Sie kann gleichzeitig die Rolle einer Auffangvorrichtung
für Flüssigkeitsverluste des Dämpfers spielen. Indessen ist zu bemerken, daß in
solchen Vorrichtungen die Druckänderungen der Luft, die in diesen Hüllen eingeschlossen
ist und die keineswegs erforscht sind, nur eine störende Rolle spielen. Man hat
daher immer versucht, diesen Nachteil zu vermeiden, indem man dauernde Verbindungswege
mit der Außenluft anordnete, die nur in Ausnahmefällen geschlossen wurden, um beispielsweise
die Lagerung und den Transport der Dämpfer zu gewährleisten.
-
Von den bekannten hydropneumatischen Aufhängungen, bei denen das durch
einen Kolben oder eine Kolbenstange verdrängte Öl ausschließlich die Volumenänderung
des auf dem Öl lastenden Luft- oder Gaspolsters hervorruft, unterscheidet sich die
Erfindung dadurch, daß die Verdrängung der Flüssigkeit, welche die Dämpfung bewirkt,
zur Kompression des Gases sehr wenig oder überhaupt nicht beiträgt. Die Erfindung
besteht bei Dämpfern der eingangs geschilderten Art darin, daß die über ein Füllventil
in die Hülle gebrachte Luft- oder Gasmenge unter so hohem Druck steht, daß die jeweils
aufzunehmende Last gehalten wird. Der erfindungsgemäße Teleskopstoßdämpfer ist außerdem
dadurch gekennzeichnet, daß Verluste der Dämpfungsflüssigkeit unmöglich werden und
daß die Hülle außerdem leicht als Widerlager dienen kann, das die Bewegungen besonders
bei Kompression begrenzt.
-
Die Erfindung zielt ferner auf die Verbesserung des Dampfermechanismus
bei Dämpfern ab, die besondere Formen der die Dämpfer umgebenden, axial nachgiebigen
dichten Hüllen betreffen, um die Rolle der beweglichen Membranhüllen auf die alleinige
Kompensierung des Volumens der Kolbenstange für die normalen Bewegungen zu
beschränken, und zwar durch Beifügen einer weiteren Reservekammer, deren Ersatzausgleichsfunktion
zu gegebenen Augenblicken einsetzt zum Ausgleich der Flüssigkeitsausdehnung und
darüber hinaus des Volumenausgleichs der Kolbenstange bei ungewöhnlichen Bewegungen.
Die neuen Eigenschaften und die Vorteile der Erfindung werden an Hand einiger Ausführungsbeispiele
erläutert, die in den Zeichnungen wiedergegeben sind. Hierin zeigt Fig. 1 eine Ansicht
eines üblichen Dämpfers, zum Teil im Schnitt, dessen Hüllrohr ersetzt ist durch
eine dichte, zwischen den Enden nachgiebige gewellte Hülle, und Fig. 2 eine entsprechende
Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform eines Dämpfers mit einer vorherrschend
pneumatischen Federung.
-
Bei dem in Fig.1 dargestellten Teleskopstoßdämpfer ist der Arbeitszylinder
1 starr, z. B. durch Schweißung, mit dem unteren Deckel 2 und damit auch mit der
Verbindungsöse 3 verbunden. Der obere Deckel 4 ist mit dem oberen Ende des Kolbenschaftes
5, der gleichzeitig das Verbindungsstück bildet, starr verbunden, und die Gesamtanordnung
ist entweder lösbar oder endgültig, z. B. durch Schweißung, abgedichtet.
-
Eine axial nachgiebige dichte, im wesentlichen zylindrische Hülle
6, die aber auch kegelstumpfförmig, eiförmig oder anders gestaltet sein kann, hat
Galgen-oder Ziehharmonikaform und besteht aus Metall oder z. B. aus Tombak oder
anderem Werkstoff, wenn die zulässige Formänderung die erforderliche Bewegung zuIäßt,
oder aber aus natürlichem oder synthetischem Kautschuk, nachgiebigen oder halbnachgiebigen
Kunststoffen aller Art, wie Polyamiden, elastischen oder halbelastischen Stoffen
oder aus anderen vergleichbaren oder gleichwertigen Stoffen, die gegebenenfalls
gewalzt
sein können, um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Die Hülle 6 ist wechselseitig
mit den äußeren Kanten der Deckel 2 und 4 verbunden, z. B. durch Schweißen oder
Löten, wenn sie metallisch ist oder im Gegensatz dazu durch Leimen, Umhüllen und
Verspannen mittels Bandagenringen oder durch andere bekannte und gleichwertige Mittel,
so daß die beiden Verbindungsstellen dicht sind und so eine einheitliche und nachgiebige
Hülle um den Dämpfer 1 entsteht.
-
Der obere Deckel 4 weist ein Röhrchen 7 auf, das mit einem Überdruckventil
und besonders mit einem gegebenenfalls von außen einstellbaren Ventil versehen sein
kann, das es gestattet, Druckluft oder ein anderes Fluid, z. B. träges Gas, in die
dichte Hülle einzuführen und abzuschließen. Der Druck soll dabei in bezug auf einen
vorher bestimmten Abstand zwischen den Deckeln 2 und 4 im Gleichgewicht mit der
statischen Belastung stehen und eine durch die Bauart bestimmte Nachgiebigkeit aufweisen,
die sich indessen ändern lassen soll, beispielsweise durch das Zufügen eines angepaßten
und nicht zusammendrückbaren Volumens zum Inhalt der dichten Hülle. Die Einstellung
kann durch elektrische Hilfseinrichtungen, Steuerungen od. dgl. erreicht werden.
-
Es ist klar, daß dieses Aufpumpen ein gelegentliches Nachfüllen notwendig
macht, um die Gasverluste auszugleichen, die besonders durch Diffusion in die Bremsflüssigkeit
bis zur Sättigung entstehen und außerdem ein regelmäßiges Nachfüllen mit sich bringt,
etwa entsprechend dem von Luftreifen, besonders im Fall einer Hülle aus Gummi.
-
Unter diesen Bedingungen versteht es sich, daß außer den gewohnten
Vorteilen der pneumatischen Dämpfung die einer schwachen Hysteresis bestehen, daß
die erfindungsgemäße Ausführung viel leichter ist als die augenblicklich benutzten
Federn und leicht entsprechend den Belastungsänderungen angepaßt werden kann und
daß außerdem das Arbeiten des Dämpfers, ohne daß dieser im Prinzip geändert wäre,
, bei der neuen Kombination sicherer arbeitet, weil jeder Flüssigkeitsverlust unmöglich
ist. Weiterhin wird das Wiederauffüllen des Dämpfers während der Ausdehnbewegungen
durch die Wirkung des Gasdruckes erleichtert, der auf die Oberfläche der Reserveflüssigkeit
einwirkt, so daß die Gefahr der Emulsionbildung durch die aufeinanderfolgenden Verengungen
der sich faltenden und den Aufnahmebehälter bildenden Hülle verringert wird und
so die Auswirkungen der Trägheit auf die Flüssigkeit beschränkt werden. Endlich
verhindert der so erreichte physikalische und chemische Schutz jede Abnutzung oder
Verunreinigung durch Staub.
-
In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt.
Sie zeigt einen Dämpfer, bei dem der Zylinder 8 mit dem unteren Teller 9 fest verbunden,
beispielsweise verschweißt ist, der seinerseits mit der Aufhängeöse verbunden ist,
aber Verbindungsöffnungen 10 mit einer ringförmigen Reservekammer 11 aufweist.
-
Diese ringförmige Reservekammer 11 ist zwischen der schalenförmigen,
ausgebauchten Innenfläche des zur Rückkühlung im Luftzug des Wagens, eventuell außen
mit Rippen versehenen unteren, aus einem oder mehreren Teilen bestehenden Deckels
9 und der Außenfläche des Zylinders 8 eingeschlossen und weist eine dichte ringförmige
Membran 12 in Kolbenform auf, die sich unter dem Druck einer schraubenförmigen Druckfeder
13 aus einem sich verdickenden Rand verschieben kann. Die Druckfeder 13 bzw. ein
entsprechender Draht kann aber auch einen anderen Querschnitt aufweisen und stützt
sich auf einem Ring 14 ab. Die Druckfeder kann sich aber auch auf dem Teller 15
abstützen und so zum Teil die zu tragende Belastung aufnehmen.
-
Der dichte ringförmige Kolben 12 weist unzusammenhängende Vorsprünge
16 auf, gegenüber denen sich die untere Windung der Feder 13 abstützt. Auf diese
Weise kann die Flüssigkeit nach den Ventilen 17 übertreten, die sich bei Unterdruck
im Dämpferkörper öffnen können, wenn die Bewegung des Kolbens 12 nach unten durch
einen Anschlag 18 am Deckel-Unterteil 9 begrenzt wird.
-
Die Federwindungen 13 und ein Filter 19, z. B. aus Filz, verhindern
das Entstehen einer Emulsion des Reserveöls, das zwischen der Oberfläche des Kolbens
12 und dem Filter 19 eingeschlossen ist.
-
Der obere Deckel 15 ist mit dem oberen Teil der Kolbenstange 20 unlösbar
verbunden, der für die Befestigung vorgesehen ist; dieser Zusammenbau ist in der
oben beschriebenen Weise dicht.
-
Die nachgiebige balgenförmige Hülle 21 ist ihrer neuen Bestimmung
angepaßt und wird vorzugsweise auf die gleiche Art hergestellt und ausgebildet wie
die Luftreifendecken mit oder ohne Gewebeeinlagen, insbesondere wie die sogenannten
bruchsicheren Dekken. Sie kann aber auch auf ähnliche Art entsprechend ihrer Drehkörperform
hergestellt sein. Sie kann einen Überzug oder leichten Firnis sowohl im Innern wie
außen erhalten, um sie z. B. gegenüber beliebigen Dämpfungsflüssigkeiten chemisch
zu isolieren und um ihre Gasundurchlässigkeit zu erhöhen. Sie soll weiterhin einem
beachtlichen inneren Druck standhalten. Aus diesem Grunde kann man ihr z. B. eine
Spiralform mit einem oder mehreren Gängen geben, wie in Fig. 2 gezeigt. Man kann
dann eine oder mehrere Federn der gleichen Form aufziehen, die vorzugsweise gegen
Oxydation geschützt sind und deren Querschnitt dem gewünschten Verhältnis zwischen
dem Druckwiderstand und dem Querwiderstand angepaßt wird. Diese Feder 22 stützt
sich auf zwei einander gegenüberliegende Muttern 23 und 24 ab und verspannt die
Absätze 25 und 26 der Hülle 21, die in entsprechende Aussparungen der Deckel 9 und
15 eingreifen, so daß eine Dichtheit der Gesamtanordnung gewahrt ist.
-
Die Balgenhülle 21 weist außerdem äußere Vorsprünge 27 und innere
Vorsprünge 28 auf, welche die Feder 22 festlegen und elastische Anschläge für das
Ende der Kompressionsbewegung bilden. Sie führen eine schnelle Verminderung der
Elastizität der Anordnung herbei, erlauben ihr jedoch eine genügende Nachgiebigkeit,
um gelegentlich unter gewissen Betriebszuständen wirksam zu bleiben, z. B. wenn
die Hülle platzt.
-
Der obere Deckel 15 trägt noch ein Röhrchen 29, ähnlich dem Röhrchen
7 der Abb. 1, und dient dem gleichen Zweck. Der Ausgleichskolben 12 kann auch ersetzt
werden durch ein gleichwertiges Organ, z. B. eine einfache Membran, die eine nachgiebige
Scheidewand etwa aus synthetischem Kautschuk bildet und an ihren Enden vorzugsweise
durch Einklemmen in eine obere Aussparung des Rohres 8 und zwischen dem unteren
Wulst 25 der Balgenhülle und der entsprechenden Aussparung im Deckel 9 abgedichtet
werden, soweit der pneumatische Mindestdruck in der Hülle ausreichend ist. Um die
Nutzstrecke zu vergrößern, kann man den Ausgleichskolben 12 an die Außenseite des
Dämpfers verlegen. Man kann auch elastische Widerlager, die der chemischen Wirkung
der
Dämpferflüssigkeit - häufig einem mineralischen Ö1 - widerstehen, in dem Körper
des Dämpfers selbst anbringen, um die Bewegung zu begrenzen: Bei Kompression durch
den Anschlag 30 und bei Dehnung durch den Anschlag 31.
-
Endlich ist noch ein Arbeitskolben für die Dämpfung vorgesehen, bei
dem Ventile von großem Durchmesser, sogenannte »peripherische Ventile« (Ringventile),
verwendet werden, die jedoch im Innern eines Hohlkolbens 32 angeordnet sind, um
so jede Gefahr der Reibung dieser mit dem Rohr 8 zu vermeiden.
-
Dieser Hohlkolben 32 wird vorzugsweise durch Tiefziehen hergestellt.
-
Die Durchgangsquerschnitte für die Flüssigkeit auf beiden Seiten des
Kolbens werden konstruktiv bestimmt durch die Differenz zwischen der Außenkante
der Ventilsitze 33 und 34 im Verhältnis zum Innern des Hohlkolbens 32; sie können
daher bei Kompressionen und bei Dehnung verschieden sein und werden durch Ventile
mit durchbrochener Dekkelform gesteuert, die vorzugsweise durch Tiefziehen von Aluminiumverbindungen
- sogenanntem »Frischhärten« - erhalten werden, um die Trägheit zu vermindern; sie
arbeiten unter der Einwirkung einer gemeinsamen Feder 35.
-
Die Wirkungsweise und die Vorteile eines solchen Kolbens sind an sich
bekannt.
-
Die allgemeine Arbeitsweise des Dämpfers ist ebenfalls an sich bekannt;
sie wird dadurch erleichtert, daß der auf den ringförmigen Kolben 12 durch die Feder
13 ausgeübte Druck größer sein kann und noch anwächst infolge des pneumatischen
Drucks innerhalb der dichten Hülle. Außerdem werden alle Flüssigkeitsverluste wiedergewonnen,
und ein entsprechendes Volumen wird in den Dämpfer durch die Wirkung der Auflage
18 sowie des infolge des Flüssigkeitsverlustes entstehenden Unterdruckes - gelegentlich
einer ungewöhnlichen Ausdehnung - durch das Ventil 17 wieder eingeführt.
-
Die Arbeitsweise der pneumatischen Feder, wie sie von der nachgiebigen
Hülle 21 im vorbeschriebenen, aufgepumpten Zustand gebildet wird, entspricht ebenfalls
der weiter oben beschriebenen, weil durch die Konstruktion die pneumatische Wirkung
im Verhältnis zur Verspannungsfeder 22 vorherrschend ist, wobei die Feder eine große
Weichheit aufweisen kann.
-
Beispielsweise kann bei den Verhältnissen gemäß Fig. 2 bei einer auszugleichenden
statischen Belastung von z. B. 350 kg und einem berechneten Lastanteil für die Feder
22 von 100 kg sowie einer vorher bestimmten Höhe und einem wirksamen Querschnitt
des Balgens in der Größenordnung von 1 dcm2 ein Druck von etwa 2,5 kg/cm2 vorgesehen
werden, der günstig ist im Verhältnis zu einer Anordnung mit einer Schraubentragfeder
allein. Trotzdem wird der pneumatische Effekt stark vorherrschen und es immer erlauben,
die Einstellung der Aufhängung in feinen Grenzen zu ändern; sogar für ein einzelnes
Rad allein und besonders im Fall der Benutzung des Wagens durch einen einzigen Fahrer,
so daß jeder anomale Verschleiß der Luftreifen vermieden wird.
-
Man kann auch zwischen dem Dämpfer und der nachgiebigen Hülle einen
zweiten Balgen oder irgendeine nachgiebige Membran anbringen und so die Dichtung
sichern. Sie muß gegenüber der Dämpferflüssigkeit chemisch beständig sein. Ihre
mechanische Festigkeit kann wegen des Ausgleichs des Gasdruckes auf beiden Seiten
dieser Membran in jedem Augenblick sehr beschränkt sein. Es sei noch festgestellt,
daß man notfalls -die ziemlich schwache Quersteifigkeit der beschriebenen Vorrichtungen
durch eine entsprechende Anordnung der Verbindungen entsprechend der verlangten
Steifigkeitsachse verstärken kann, so daß also die dargestellten Augen und Schraubverbindungen
keineswegs einschränkend aufzufassen sind. Derartige Anordnungen lassen sich mit
einer leicht gleitenden Einfügung des Dämpfers in ein entsprechendes Rohr, das mit
dem anderen Deckel verbunden ist, kombinieren. Hierdurch können die schnellen Druckänderungsstöße
im Innern des Rohres beseitigt oder mindestens gemindert werden. Die Verschiebbarkeit
wird leicht und störungsfrei durch den völligen Schutz und die leichte Schmierung
dieser sich gegeneinander verschiebenden Rohre gesichert.
-
Es sei weiter darauf hingewiesen, daß eine Hilfsquelle für Druckluft
durch ein Reserverad oder auch durch jedes andere Hilfsreservoir geschaffen werden
kann, das auf einen Druck aufgepumpt wird, der wesentlich höher liegt als der einer
maximalen Dehnung entsprechende. Dieser höhere Druck kann z. B. durch eine Luftpumpe
erzeugt werden. Außerdem können die Röhrchen 7 und 29 durch geeignete Leitungen
miteinander verbunden werden, um überall einen gleichen Druck zu gewährleisten,
und zwar entweder zu einem gegebenen Augenblick oder dauernd, wobei die Hilfsventile
dieser Röhrchen fortfallen. Im Gegensatz dazu können die Röhrchen auch getrennt
bleiben und durch Leitungen verlängert werden, um sie leichter zugänglich zu machen
und das Aufpumpen bei dem Nachfüllen zu erleichtern.
-
Die Erfindung erstreckt sich auf alle Anwendungen der Aufhängungen
bei Land- und Luftfahrzeugen. Es kann z. B. die Feder, die außen vorgesehen ist,
um das Festspannen der Balgenhülle zu erleichtern, ebenfalls, wenn auch weniger
vorteilhaft, in die Umhüllung eingelassen oder im Innern oder aber ganz außen angeordnet
sein, ohne daß dies den Umfang der Erfindung überschreitet.