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Die Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer mit einem fließfähigen Dämpfungsmedium
für mit Luftfederung versehene Fahrzeuge, beispielsweise mit Luftfedern, die über
eine Leitung oder ein Leitungssystem mit einem Druckluftbehälter in Verbindung stehen,
wobei dieses Leitungssystem ein Regelventil umfaßt, welches die Zufuhr von Preßluft
in Abhängigkeit von der Fahrzeugbelastung steuert, und der Stoßdämpfer eine mittels
des in der Luftfederung herrschenden Druckes gesteuerte Dämpfungsventilanordnung
umfaßt.
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Eine solche Stoßdämpferausbildung ist Gegenstand eines älteren Patents,
wodurch bereits eine Stoßdämpferanordnung für Fahrzeuge geschaffen ist, die an verschiedene
Vorbedingungen und Betriebsbedingungen anpaßbar ist, vor allem in solcher Weise,
daß eine selbständige Anpassung der Stoßdämpferwirkung an die jeweilige wechselnde
Fahrzeugbelastung oder -beladung stattfindet, wobei die lasttragende Luftfeder bereits
in bekannter Weise selbsttätig lastabhängig geregelt ist. Nach diesem älteren Patent
weist das dem Luftfederungsdruck ausgesetzte Dämpfungsventil keine eigene Schließfeder
auf. Der Luftfederungsdruck wirkt über einen Kolben unmittelbar auf das Dämpfungsventil
und bildet dessen alleinige Schließfeder. Für die öffnungscharakteristik des Dämpfungsventils
und seine Lastabhängigkeit ergeben sich dadurch ganz bestimmte Kennlinien, die unter
Umständen nicht in jedem Anwendungsfall geeignet sind.
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Demgegenüber besteht das Lösungsprinzip gemäß der Erfindung darin,
dem Luftfederungs-Luftdruck die Wirkung einer Gegenkraft in Art einer Gleichgewichtsfeder
entgegenzusetzen um die Resultierende für die Steuerung der Stoßdämpferhärte zu
verwenden.
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Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine auf die in an sich bekannter
Weise unter Federkraft schließende Dämpfungsventilanordnung wirkende Steuerkolbenanordnung,
die einerseits unter dem Einfluß des in der Luftfederung herrschenden Druckes und
andererseits unter dem Einfluß einer diesem Druck entgegenwirkenden Gleichgewichtsfeder
steht, mittels welcher für jeden Druck in der Luftfederung eine bestimmte Gleichgewichtslage
der Steuerkolbenanordnung herbeigeführt ist von der die Schließkraft der Dämpfungsventilanordnung
abhän-gig ist.
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Bei einem bekannten, im Dämpfungsgrad abhän-gig von der Fahrgeschwindigkeit
der Motordrehzahl oder willkürlich vom Fahrer einstellbaren Flüssigkeitsstoßdämpfer
ist eine Schließfeder für das Dämpfungsventil vorgesehen, zu der kräftemäßig parallel
im gleichen Sinne wirkend eine einstellbare Druckluftfeder den Ventilkörper unmittelbar
belastet. Es handelt sich daher nicht um ein auf verschiedene Gleichgewichtslagen
einstellbares Federsystem zum Steuern des Dämpfungsgrades, wie es gemäß der Erfindung
vorhanden ist. Demgegenüber bietet die Erfindung die Möglichkeit, den Kolben in
jeder beliebigen seiner möglichen Stellungen in Gleichgewichtslage zu halten,
je nach dem Wert des Luftdrucks, und demgemäß die Schließkraft der Dämpfungsventile
exakt und in weiten Grenzen zu beeinflussen. Dies wiederum bedeutet, daß derselbe
Stoßdämpfer gemäß Erfindung in weitem Maße universell, nämlich für sehr unterschiedliche
und mit verschieden starken Luftdrücken arbeitende Fahrzeuge verwendbar ist. Eine
Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Kolbenstange der Steuerkolbenanordnung
auf die Dämpfungsventilanordnung mittels eines an sich bekannten, frei drehbar auf
der Stoßdämpferwelle angeordneten Nockens einwirkt, wobei der Nocken von der Kolbenstange
über eine kulissenartige Verbindung drehbar ist.
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Ferner schlägt die Erfindung vor, daß für die Verbindung des Nockens
mit der Kolbenstange der auf letztere zu gerichtete Teil des Nockens als Gabel ausgebildet
ist und in die Lücke dieser Gabel ein auf der Kolbenstange befestigtes Aufsatzstück
greift, das eine Nut oder Kulissenführung aufweist, in welche ein zwischen den beiden
Wangen der Gabel angeordneter Querstift oder entsprechender Kulissenstein greift.
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Weiter schlägt die Erfindung vor, daß den vor der Druckluft beeinflußte
Steuerkolben den einen Boden eines Balges bildet, dessen anderer Boden ortsfest
am Stoßdämpfergehäuse gelegen ist, wobei der Faltenbalg um die Kolbenstange angeordnet
ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt,
wobei F i g. 1 eine schematische Darstellung und F i g. 2 teilweise
im Schnitt, eine konstruktive Ausbildung zeigt.
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F i g. 1 zeigt hinsichtlich Anordnung von Luftfeder, Regelventil
für die Federung und Stoßdämpfer Stand der Technik. Zum Bereich der Erfindung gehört
das Element 20.
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Zwischen dem Rahmen 1 und einem in fester (unveränderlicher)
Höhe über dem Erdboden befindlichen Element, beispielsweise der Traverse 2, welche
die nicht dargestellte Radachse trägt, ist eine Luftfederung vorgesehen; diese wird
gebildet durch die beiden Luftfedem 3, 4. Diese Luftfedern sind mit einem
Druckluft-Vorratsbehälter 5 verbunden, und zwar über die Leitung
6, welch letztere ein Regelventil 7 besitzt, dessen Gehäuse fest am
Rahmen 1
ist. Die Leitung 8, welche von diesem Schieber oder Ventil
abgeht, ist an die Leitung 9 angeschlossen, welche ihrerseits zu den Luftfedern
3, 4 führt. Auf dem Steuerelement des Regelventils 7 ist bei
13 eine Stange oder ein Hebel 10 befestigt, welche über eine Zugstange
11 mit dem Bauteil 12 in Verbindung steht, welch letzteres fest an der Traverse
2 sitzt. Wenn der Rahmen 1 belastet wird, so senkt er sich ab; er drückt
die Luftfedern 3, 4 zusammen, und bei Absinken nimmt er das Gehäuse des Regelventils
7
mit. Dieses öffnet sich, und aus dem Behälter 5 strömt Druckluft
in die Luftfedern 3, 4, und zwar bis der Rahmen 1 sich in seine Ausgangsstellung
zurückgeführt findet. In diesem Moment schließt sich das Regelventil 7 wieder,
die Entfernung zwischen der Traverse 2 und dem Rahmen 1 ist diejenige, welche
vor der Zuladung bestand.
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Wie oben schon angedeutet, ist ein Stoßdämpfer mit der pneumatischen
Federung verbunden. Das Gehäuse 14 dieses Stoßdämpfers ist am Rahmen 1
befestigt,
und im Gehäuse ist eine querlaufende Welle 15 vorgesehen, auf der ein Schwinghebel
16 sitzt. Der Lenker 16 ist mittels des Gelenkes 17 über eine
Stoßstange 18 über den Gelenkpunkt 19 mit dem Bauteil 12 verbunden,
der fest an der Traverse 2 sitzt.
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Wenn der Rahmen 1 unter der Einwirkung einer Last sich absenkt,
dann schwenkt der Schwinghebel 16 und dreht die Welle 15, welche mit
bekannten
Nfitteln die Dämpfung abhängig vom momentanen Schwinghebelausschlag
erhöht. Indessen stellt sich die pneumatische Federung wie beschrieben auf ihren
Normalwert der Entfernung zwischen Rahmen 1 und Traverse 2 zurück, und so
führt sie den Schwinghebel 16 in seine neutrale Position zurück, so daß die
ausschlagabhängige Dämpfung auf den Ausgangswert unabhängig von der Erhöhung der
Zuladung zurückgeht. Herkömmliche Dämpfer ergeben daher bei lastabhängig geregelter
Federung keine lastabhängige Dämpfung.
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F i g. 1 zeigt eine Leitung 20, abgezweigt von der Leitung,
mit deren Hilfe die Luftfedern 3, 4 der Aufhängung mit Druckluft aus dem
Behälter 5 versorgt werden. Die Leitung 20 führt in den Stoßdämpfer, welcher
nach F i g. 2 ausgebildet sein kann.
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Gemäß F i g. 2 besitzt der in F i g. 1 allgemein mit
14 bezeichnete Stoßdämpfer einen Zylinder 21 in einem einteiligen Gehäuse 22, dessen
Innenraum als Vorratsraum dient und mit dem Zylinder 21 über einen zentralen Kanal
23 kommuniziert, wobei der Innenraum des Gehäuses 22 nach Füllung mit Dämpfungsflüssigkeit
durch einen Verschlußstopfen 25 verschlossen wird.
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Der Zylinder 21 ist an seinen beiden Enden durch die Böden
26, 27 verschlossen, und zwar unter Zwischenschalten von Dichtringen
28, 29 od. dgl., wobei diese Böden 26, 27 in Art von überwurfkappen
auf den Zylinder 21 aufgeschraubt sind.
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Im Zylinder 21 ist ein hohler Kolben 30 beweglich; dieser hohle
Kolben 30 besitzt zwei Köpfe 31
und 32, welche mit Bohrungen
33, 34, 33', 34' versehen sind, die in Bohrungen 35 und
35' in je eine Scheibe 36, 36' einmünden, welch letztere den
Sitz eines Ventiltellers 37, 37' bildet, wobei dieser Ventilteller durch
eine Feder 38, 38' belastet ist, die sich andererseits auf eine Abstützfläche
des Anschlagrings 39, 39' abstützt, welcher im Boden des zylinderartigen
Kolbenhemdes 30 durch Einbördelung 40, 40' befestigt ist. Zwischen den Köpfen
31 und 32 ist ein Schwingarm 41 angeordnet, der drehfest mit der Welle
15 verbunden ist, auf welch letzterer gemäß F i g. 1
der Schwin-hebel
16 fest-ekeilt ist. Vor den Ventiltellern 37, 37' sind Anschläge vorgesehen,
gebildet durch die Kalotten 64, 64', welche mit Durchbrechungen 65, 65'
versehen sind; diese Kalotten 64, 64' begrenzen den Weg der Ventilteller
37, 37.
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Zwei die Dämpfungskraft erzeugende Ventile mit variabler Belastung
sind in koaxialen Bohrungen des Dämpfergehäuses 22 auf Höhe der Welle
15 im Gehäuseteil 44, 44' angeordnet. Jedes Ventil enthält: ein rohrartiges
Element 45 bzw. 45', das auf Seite der Welle 15 in einem Boden 46 bzw. 46"
endet; ferner einen rohrförmigen Ventilkörper 47, 47', welcher in einem konischen
Bodenstück 48 bzw. 48' endet, wobei diese beiden Teile 45 und 47 bzw. 45' und 47'
durch eine Feder 49,49" auseinandergespannt werden. Die Spitze des Bodenstücks 48,
48' arbeitet mit je einen Ventilsitz bildenden Böden 49, 49'-" einer Stopfenschraube
50, 50' zusammen, wobei das Bodenstück 49, 49... mit einer
axialen Bohrung 51, 51' versehen ist, welche mit der Radialbohrung
52, 52'
kommuniziert; die Quer- oder Radialbohrung steht ihrerseits über eine
ringförmige Eindrehung (Ringkanal) 53, 53' mit dem seitlich abgehenden Kanal
54 54' in Verbindung, und dieser Kanal 54, 54' steht in Verbindung mit den
beidseitigen Arbeitskammern 55,
55' des Zylinders 21. Die Durchbohrungen
63, 63'
des Bauteils 45 bzw. 45' und 62, 62' des Ventilkörpers 47 bzw.
47' vermeiden jede Kompression von öl zwischen diesen Elementen, wenn die
Feder 49, 49' zusammenaedrückt wird. Vom an bzw. vor der Durchbohrung
62, 62' mündet ein Kanal 62", 621",
wobei der Kanal 62", 62...
andererseits in den Innenraum 24 des Gehäuses 22 führt.
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Diese Dämpfungsventilanordnung ist im Hinblick auf den Ersatz der
Federn 49, 49" leicht demontierbar, wie aus der Zeichnung ersichtlich.
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Der Boden 46, 46' des rohrförmigen Stücks 45, 45'
hat die Form
einer sphärischen Kalotte, die sich an einen Nocken 56 anlegt, welcher symmetrisch
bezüglich der transversalen Symmetrieebene des Schwingarmes 41 und ebenso symmetrisch
bezüglich der Ebene senkrecht zur vorgenannten Ebene durch die Achse der Welle
15 ausgebildet ist.
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Dieser Nocken 56 ist frei beweglich auf der Welle
15 gelagert, beispielsweise unter Zwischenschaltung einer Büchse
15". Der obere Teil des Nockens ist in Art einer Gabel ausgebildet, von der
nur ein Zinkenbereich, nämlich 77, gezeigt ist; diese Zinken tragen einen
Querstift 78. In die Gabellücke greift frei der Ansatz 79 eines Stücks
80 ein, welches auf der Kolbenstange 68 eines Steuerkolbens
81 befestigt ist, wobei dieser Ansatz 79 einen Schlitz 82 besitzt,
in welchen der Querstift 78 eingreift.
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Das Stück 80 liegt einerseits an einer Schulter 82'
an
und wird gegen diese Schulter durch einen Springring 83 in einer Ringnut
84 der Kolbenstange 68 festgehalten.
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Rechts in F i g. 2 trägt die Kolbenstange 68 den Steuerkolben
81, welcher sich in der gezeigten Stellung gegen den Boden 85 eines
Zylinders 86 anlegt. Der Boden 85 ist in seinem Zentrum mit einer
Durchbohrung 87 versehen, welche in ein Innengewinde 88
übergeht, das
ein Außengewinde am Ende der in F i g. 1 erwähnten Leitung 20 aufnimmt.
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Der Zylinder 86 trägt ein in ein Innengewinde 90
des
Gehäuses 22 geschraubtes Außengewinde 89.
Zwischen das Gehäuse 22 und den
Zylinder 86 ist unter Zwischenschaltung zweier Dichtringe 91 und
92 eine Scheibe 93 fest eingespannt.
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Die Innenflächen der Scheiben 93 und 81 (81 ist der
scheibenartige Kolben am rechten Ende des Zylinders 86) sind mit ringförmigen
Eindrehungen 94 und 95 versehen, in welche bei 96 und 97 die
Enden eines metallischen Faltenbalgs 98 eingeschweißt sind. Der Faltenbalg
98 umgibt die Kolbenstange 68,
welche durch die Scheibe 93 in
einer Zentralbohrung 99 und durch die rechte Wand des Gehäuses in dessen
Bohrung 100 frei durchtritt.
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Das andere Ende der Kolbenstange 68 besitzt einen verminderten
Durchmesser gegenüber dem rechts von der Schulter 82 liegenden Kolbenstangenbereich,
und dieses linke Ende der Kolbenstange 68 wird in einer Büchse oder Hülse
101 geführt, von der ein Teil in eine Bohrung 102 einer Wand des Gehäuses
22 eintritt, wobei die Bohrungen 102 und 100 gleichachsig sind, und der andere
Teil der genannten Büchse 101
als Führung für eine Schraubenfeder
103 dient. Diese Feder 103 stützt sich einerseits auf die Kolbenstange
68 und andererseits auf den Schulterflansch 104 eines Bauteils mit zylindrischer
Verlängerung 105 ab,welche in die Feder 103 eingreift; der Kopfteil
des genannten Bauteils sitzt in einer Bohrung 107 einer Kappe 108,
welche
etwa bei 109 in das Gehäuse 22 eingeschraubt ist und als Befestigungsorgan
für eine Flanschscheibe
110 der Büchse 101 dient;
die Flanschscheibe 110 isi auf beiden Seiten von Dichtringen 111 gefaßt.
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Angesichts des Umstandes, daß das ölniveau im Stoßdämpfer sich normalerweise
oberhalb der Achse der Kolbenstange 68 befindet und daß demzufolge der deformierbare
Faltenbalg 98 und der Innenraum der Kappe 108 mindestens teilweise
mit Öl gefülli sind, ist es zweckmäßig, eine freie Verbindung zwischen der
Kammer 24 des Stoßdämpfers einerseits und dem Faltenbalg und dem Innenraum der Kappe
108 andererseits vorzusehen. Man erreicht dies mit Hilfe von Fräsnuten 112
und 113 der Kolbenstange beidseits des Bauteils 80.
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Um die Wirksamkeit des Stoßdämpfers bei schwachen Amplituden ganz
oder teilweise zu unterdrücken, sieht man entsprechend dem unteren Teil der Zeichnung
eine freie Verbindung zwischen der zentralen Kammer 24 und den beiden äußeren Arbeitskammern
55 und 55' vor.
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Zu diesem Zweck trägt der Kolben 30 ein Fenster 114, welches
sich von Kopf 31 zu Kopf 32 erstreckt. In dem Ansatz 115 des
Zylinders 21 ist ein überleitungskanal 116, 116' vorgesehen, der dann, wenn
die Organe des Stoßdämpfers in ihrer gezeigten Mittelstellung sind, einerseits in
das Fenster 114 und andererseits in die Arbeitskammer 55' mündet.
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Ein anderer analoger überströmkanal 117, 117' ist in dem Ansatz
118 (rechts) vorgesehen und dem Kopf 32 zugeordnet.
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Solange die Kanäle 116 und 117 durch den schwingenden
Kolben nicht verschlossen sind, zirkuliert das Öl frei zwischen der Kammer
24 und den Arbeitskammern 55 und 55', und die Schwingungen werden
nicht gedämpft. Bei größeren Schwingungen werden alternativ die Kanäle
116 und 117' verschlossen, wodurch die Dämpfungsventile wirksam werden.
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Die Funktion der Einrichtung wird unter der Annahme beschrieben, daß
die überströmkanäle 116,
116", 117, 117' gerade unwirksam sind oder
durch eingeschraubte Stopfen verschlossen sind.
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Wenn man annimmt, daß der Rahmen 1 (F i g. 1)
eine Belastung
erfährt, dann werden die Federn 3, 4 zusammengedrückt, und gleichzeitig schwingt
der Schwinghebel 16 des Stoßdämpfers um einen bestimmten Winkel entgegen
dem Uhrzeigersinn, wobei er eine entsprechende Drehung der Welle 15 und des
Schwingarmes 41 hervorruft, welcher gemäß F i g. 2 sich nach rechts verschwenkt.
Diese Bewegung bleibt ohne Einfluß auf den Nocken 56 und infolgedessen ohne
Einfluß auf die verschieden belastbaren Ventile 48 und 48'.
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Das Regelventil 7 bewirkt Zutritt von Luft aus dem Behälter
5 über die Leitungen 6, 8 und 9 in die Luftfedern
3 und 4, um den Rahmen auf sein Anfangsniveau anzuheben. Gleichzeitig mit
dem Eintreten der Preßluft in die Federn 3 und 4 tritt auch Druckluft in
die Leitung 20 und in den Anschluß 88 und in die vor dem Kolben
81 liegende Kammer ein. Die Preßluft wirkt auf die rechte Stirnfläche des
Kolbens 81,
welcher in F i g. 2 nach links zusammen mit seiner Kolbenstange
68 geführt wird, wobei dieses Zurückdrücken des Kolbens und der Kolbenstange
gegen die Wirkung der Gleichgewichtsfeder 103 erfolgt. Wenn die Kolbenstange
68 nach links geht, nimmt sie das Stück 80 mit, welches den Nocken
56 entgegen dem Uhrzeigersinn um einen Winkel dreht, der somit eine Funktion
des lastabhängig geregelten Druckes in den Luftfedern ist. Während dieser Drehung
des Nockens 56 werden die Federn 49, 49" der Ventile 48, 48' zusammengedrückt
und sind daher lastabhängig vorgespannt.
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Während der Bewegung des Kolbens 81 nach links wird der Faltenbalg
98, der praktisch voll mit Öl
gefüllt ist zusammengedrückt, da die
Bodenscheibe 93 fest ist. Um eine Kompression des in dem Faltenbalg
98 enthaltenen öls zu vermeiden, kommuniziert sein Innenraum frei über die
in der Kolbenstange 68
vorgesehene Fräsnut 113 und über die im Boden
93
vorgesehene Öffnung 99 mit der Kammer 24 des Stoßdämpfers.
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Ein derartiges freies Kommunizieren besteht in gleicher Weise und
zum gleichen Zweck zwischen dem Innenraum der Kappe 108 und der Kammer 24
des Stoßdämpfers, nämlich über die in der Kolbenstange 68 vorgesehene Fräsnut
112, welche sich vom linken Ende der Kolbenstange bis in die Nachbarschaft des Springrings
83 erstreckt.
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Wenn der Stoßdämpfer gegenüber Schwingungen von geringer Amplitude
unwirksam bleiben soll, dann stellt man die Verbindung zwischen den Kanälen
116
und 116' sowie 117 und 117' her.