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Hydropneumatische Federung für Fahrzeuge Die Erfindung bezieht sich
auf eine hydropneumatische Federung für Fahrzeuge, bei der Druckflüssigkeit vermittels
des Verdrängerkolbens einer starren Flüssigkeitskammer über ein Rückschlagventil
auf ein Gas- bzw. Luftpolster wirkt, das aus einem mit Gas bzw. Luft gefüllten,
geschlossenen Sack aus elastischem Stoff, wie Gummi, Kunststoff od. dgl., besteht,
und von einer anderen starren Flüssigkeitskammer umschlossen ist, wobei das mit
einem Rückschlagglied aus elastischem Stoff, z. B. Gummi, versehene Rückschlagventil
einen den Abiluß von Druckflüssigkeit aus dieser anderen Flüssigkeitskammer verzögernden
Verbindungskanal aufweist.
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Es ist bei solchen hydropneumatischen Fahrzeugfederungen insbesondere
bereits bekannt, ein als Gummimembran ausgebildetes und mit einer engen zentralen
Bohrung versehenes Dichtglied, das den Durchlaßquerschnitt in Abhängigkeit vom Schließdruck
der auf den beiden Seiten am Ventil sich befindenden Luft verengt. Der Verengungsfall
besteht aber nur bei geringem Druckunterschied der Ventilseiten. Falls ein wesentlicher
Druckunterschied besteht, soll das Dichtglied den Luftdurchlaß verhüten.
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Die Erfindung hat im Gegensatz zum Bekannten die Aufgabe, insbesondere
auch in diesem Falle nicht einen Verschluß, sondern einen Durchlaß, insbesondere
einen entsprechend gedrosselten Durchlaß herbeizuführen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei Federungen der
eingangs geschilderten Art dadurch gelöst, daß der Verbindungskanal in der Sitzfläche
des Rückschlagventils so angeordnet ist, daß sein Durchlaßquerschnitt über, in den
Verbindungskanal in Abhängigkeit vom Schließdruck der Flüssigkeit eintauchende Oberflächenteile
des Rückschlaggliedes verengt wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Rückschlagglied
eine Oberfläche von ebenmäßiger Kugelform auf, und der Verbindungskanal ist an der
Sitzfläche des Ventildurchlasses beispielsweise in Form von mindestens einer radialen
Nut angebracht.
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Bei Zunahme des vom Luftpolster auf die Druckflüssigkeit ausgeübten
Druckes wird die aus weichem Gummi bestehende Kugel zusammengedrückt, und es werden
Teile ihrer Oberfläche in die putenförmigen Kanäle hineingepreßt, wodurch diese
im Querschnitt verkleinert werden, so daß die Dämpfung der Federung vergrößert wird.
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Eine zweckmäßige Maßnahme besteht darin, daß die Rückschlagkugel über
einen siebartig gelochten, halbkugelförmigen Käfig lose am Sitz des Ventils zentral
gehaltert ist.
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An Stelle des Kugelventils kann auch ein Scheibenventil vorgesehen
werden. In diesem Fall ist der Verbindungskanal am scheibenförmigen Rückschlagglied
in Form von mindestens einer Durchbohrung angebracht. Das scheibenförmige Rückschlagglied
ist hierbei auf einem am Ventil befestigten Bolzen axial verschiebbar angeordnet.
Dieser Bolzen weist an seinem freien Ende einen Bund auf, der die axiale Bewegung
der Ventilscheibe begrenzt. Konzentrisch zu diesem Bolzen sind mehrere Öffnungen
im Ventilsitz vorgesehen, um die Druckflüssigkeit von der Druckflüssigkeitskammer
in den Ventilraum und umgekehrt gelangen zu lassen. Damit aber beim Nachlassen des
Druckes auf die hydropneumatische Federung nur eine geringe Menge von Druckflüssigkeit
aus dem Ventilraum in die Druckflüssigkeitskammer zurückfließen kann, weist die
Ventilscheibe die vorstehend beschriebene Durchbohrung auf. Es ist jedoch möglich,
daß die Ventilscheibe auf dem Ventil eine Stellung einnimmt, in der die Durchbohrung
mit einer entsprechenden Öffnung des Ventilsitzes nicht fluchtet, sondern neben
zwei solcher Öffnungen zu liegen kommt. In diesem Falle würde ein Zurückfließen
von Druckflüssigkeit aus der Ventilkammer in die Druckflüssigkeitskammer völlig
unterbunden sein. Um auch in diesem Falle
ein Zurückfließen von
Druckflüssigkeit aus der Ventilkammer in die Druckflüssigkeitskammer zu ermöglichen,
mündet die Durchbohrung in einen Ringkanal, über den die im Ventilsitz angeordneten
Durchlaßöffnungen miteinander verbunden sind. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt
durch eine hydropneumatische Federung gemäß der Erfindung, Fig. Z den Querschnitt
nach der Linie II-11 der Fig. 1, Fig. 3 die Draufsicht auf den Käfig des Kugelventils
von Fig. 1, Fig. 4 den Ventilteil nach Fig. 1 mit einem Scheibenventil, Fig. 5 den
Schnitt nach der Linie V-V von Fig. 4, Fig. 6 das Schnittbild des in Fig. 1 dargestellten
Kugelventils in größerem Maßstab, Fig.7 die Draufsicht auf das Kugelventil nach
Fig. 6, Fig. 8 den Schnitt durch das in Fig. 4 dargestellte Scheibenventil in größerem
Maßstab, Fig. 9 die Draufsicht auf das Scheibenventil nach Fig. 8, Fig. 10 einen
Schnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel der hydropneumatischen Federung. Die
in Fig. 1 dargestellte hydropneumatische Federung weist den nach oben hin offenen
Zylinder 1 auf, dessen Stirnseite mit einer Hängeöse 2 versehen ist. In den Zylinder
1 ist das rohrförmige Gehäuse 3 eingesetzt, das am unteren Ende durch die Scheibe
4 und am oberen Ende durch den Deckel 5 flüssigkeitsdicht geschlossen ist, der die
Hängeöse 6 besitzt. Innerhalb des Gehäuses 3 befindet sich koaxial und im Abstand
von der Gehäusewand die zylindrische Kammer 7. In ihr ist der Luftsack 8 an- ; geordnet,
der aus Gummi oder elastischem Kunststoff besteht. über einen an dem Luftsack 8
befestigten Rohrstutzen 9, der durch eine entsprechende Bohrung des Deckels 5 nach
außen geführt ist, kann Luft in den Sack 8 gedrückt werden. Der Rohr- , stutzen
9 kann über ein Ventil und eine Leitung mit einem Kompressor od. dgl. verbunden
sein, so daß auch während der Fahrt der Luftdruck im Luftsack 8 verändert und damit
die Polsterwirkung des Luftsackes der Wagenbelastung und dem Straßenzustand angepaßt
werden kann. Durch den ebenfalls durch den Deckel 5 hindurchgeführten Rohrstutzen
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kann das Öl in die Kammer 7 eingefüllt bzw. nachgefüllt werden.
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Die Wand der Kammer 7 ist durch das Rohr- 5 stück 11 bis an die Scheibe
4 verlängert. Das Rohrstück ist unten mit der Scheibe 4 verschweißt, vorzugsweise
angeschweißt und oben mit der Kammer 7 über die topfförmige Muffe 12 verschraubt.
Der Ring 7' stützt die Kammer 7 am oberen Ende.
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Die Kammer 7 weist Öffnungen 13 und das Verlängerungsrohr
11 Öffnungen 14 auf für den Durchlaß des Öles.
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In die Öffnung 18 der Scheibe 4 ist das Kugelventil 16 geschraubt,
das in den Fig. 6 und 7 in größerem Maßstab dargestellt ist. An dem oberen Ende
der Öffnung 19 weist das Kugelventil 16 die kugelige Fläche 20 auf. Gegebenenfalls
kann diese Ventilfläche kegelig ausgebildet sein. Diese Kugelfläche 20 besitzt vier
putenförmige Kanäle 21. Die Kugel 22 bedeckt die Öffnung 19. Die Kugel 22 besteht
aus Gummi oder einem elastischen Kunststoff. Sie ist von dem Käfig 23 umgeben, der
aus einem elastischen Kunststoff bestehen kann und in die Ringnut 24 eingesetzt
ist.
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An Stelle des Kugelventils 16 kann, wie in Fig. 4 dargestellt, ein
Scheibenventil 25 verwendet werden. 5 Das Scheibenventil 25 ist in die Bohrung 26
der der Scheibe 7 entsprechenden Scheibe 27 eingesetzt. Es wird durch die überwurfmutter
28 gehaltert. Mittels der Gberwurfmutter 28 bzw. der Mutter 29 nach Fig. 1 sowie
der Beilegscheibe 30 ist der topfförmig ausgebildete Stulpring 31 an der Scheibe
27 bzw. an der Scheibe 4 (Fig. 1) befestigt. Den öldurchfluß ermöglicht bezüglich
der überwurfmutter 28 die zentrale Bohrung 32 und im Ventil 25 kreisförmig angeordnete
Öffnungen 33 (Fig. 8). Auf dem zentralen Bolzen 34 ist die bei 35 gelochte Ventilscheibe
36 geführt, deren Hub durch den Bund 37 des Bolzens 34 begrenzt ist. Die Ventilscheibe
36 besitzt exzentrisch eine einzige Bohrung 38, deren radialer Abstand von der Ventilachse
gleich dem Radialabstand der Öffnungen 33 ist. Eine Ringnut 39 verbindet die Öffnungen
33 untereinander. Zwischen dem Ventil 25 und der Scheibe 27 ist die Dichtung 40
angebracht.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen hydropneumatischen Federung ist
folgende: Wird infolge einer in axialer Richtung wirkenden Kraft die Ölkammer 17
zum Ventil hin verschoben, dann wird das in der Ölkammer 17 befindliche Öl durch
die Öffnung 18 und die Öffnung 19 des Ventils 16 gedrückt und die Kugel 22 von der
Sitzfläche 20 abgehoben; das Öl kann durch die Öffnungen 41 des Käfigs 23 in die
Ventilkammer 42 und von dort durch die Öffnungen 14 in den Ringraum 15 und durch
die Öffnungen 13 in die Kammer 7 gelangen, in der es auf den Luftsack 8 einwirkt,
wobei die vom Öl übertragene Kraft sein Volumen vermindert. Beim Nachlassen der
axialen Kraft dehnt sich die komprimierte Luft und der Luftsack wieder aus und drückt
das Öl auf dem angegebenen Weg zurück in die Ventilkammer 42, in der es auf die
Kugel 22 einwirkt. Die Kugel 22 wird hierbei auf die Sitzfläche 20 gepreßt. Hierbei
werden Oberflächenteile der Kugel in die putenförmigen Kanäle 21 hineingedrückt,
und es werden diese nun nur noch allein bestehenden Verbindungskanäle entsprechend
dem Schließdruck im Querschnitt verengt. Es wird somit die benötigte Dämpfung erreicht.
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Durch das in den Fig. 4, 8 und 9 dargestellte Scheibenventil wird
eine gleiche Dämpfungswirkung erzielt, wie dies aus der Figurenbeschreibung und
der Zeichnung ohne weiteres verständlich ist.
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Bei dem in der Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
hydropneumatischen Federung ist der Luftsack zweiteilig ausgebildet. Er besteht
aus zwei etwa halbkugelförmigen Teilen 43 und 44, die durch einen starren Ring 45
zusammengehalten werden. Die Ölkammer 54 besitzt obenseitig einen zylinderförmigen
Fortsatz 59, der durch die Scheibe 60 nach außen abgeschlossen und in dem der Kolben
61 der Kolbenstange 62 geführt ist, deren Ende die Aufhängeösen 63 aufweist. An
dem übergang des Teils 54 der Ölkammer zu dem Fortsatz 59 ist das erfindungsgemäße
Kugelventil 64 angebracht. Die Sitzfläche 73 für die unterseitig angeordnete Kugel
22 aus elastischem Stoff ist kegelig ausgebildet und weist bei 74 die nutenförrnigen
radialen Kanäle auf. Die Wirkungsweise dieses Beispiels entspricht der der schon
beschriebenen Beispiele.
Die aus den Teilen 43, 44, 45 und 54 gebildete
hydropneumatische Federung ist nicht Gegenstand der Erfindung.