DE1265599B - Pneumatische Hoehen-Ausgleichsvorrichtung fuer unterschiedlichen Belastungen unterworfene Federungen, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B 60g

Deutsche Kl.: 63 c - 41

Nummer: 1265 599

Aktenzeichen: B 6862911/63 c

Anmeldetag: 30. August 1962

Auslegetag: 4. April 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine pneumatische Höhen-Ausgleichsvorrichtung für unterschiedlichen Belastungen unterworfene Federungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer zwischen zwei relativ zueinander beweglichen, mit den gefederten bzw. mit den ungefederten Fahrzeugmassen verbundenen zylindrischen Teilen angeordneten Druckgaskammer, die eine Druckgaszuleitung und eine dazu axial versetzt angeordnete Druckgasableitung aufweist, welche durch die in Abhängigkeit von der Belastung erfolgende axiale Verschiebung der zylindrischen Teile zueinander zur Erhaltung der Bodenhöhe des Fahrzeugaufbaus selbsttätig gesteuert werden. Das erfolgt in der Weise, daß bei Überschreiten einer bestimmten Einfahrstellung der relativ zueinander beweglichen Teile die Druckgaszuleitung und bei Überschreiten einer bestimmten Ausfahrstellung die Druckgasableitung öffnet.

Bei einer bekannten, für Kraftfahrzeuge bestimmten pneumatischen Höhen-Ausgleichsvorrichtung obiger Art (USA.-Patentschrift 1974171) sind die Druckgaszuleitung und die ins Freie ausmündende Druckgasableitung so an einem die Druckgaskammer umgebenden Außenzylinder angeordnet, daß sie nur in der Ruhelage des als Druckgaskolben wirkenden Innenzylinders von der Druckgaskammer abgetrennt sind, während schon bei kleinsten Relativverstellungen zwischen dem Außenzylinder und dem Druckgaskolben abwechselnd aus einem vorgeschalteten Druckluftbehälter Druckluft in die Druckgaskammer gelangen bzw. Druckluft aus letzterer frei nach außen abströmen kann, was einen ständigen Druckluftverbrauch zur Folge hat. Daher muß hier ein zusätzlicher Druckluft-Ausgleichstank vorgesehen sein, der über besondere Hin- und Rückleitungsventile mit der Druckgaskammer in Verbindung zu bringen ist. Das vorbekannte Federungsorgan bildet das einzige Mittel, um die gesamte Fahrzeuglast elastisch abzustützen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine für unterschiedlichen Belastungen unterworfene Federungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestimmte pneumatische Höhenausgleichsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei Gewährleistung eines selbsttätigen Ausgleichs der möglichen Belastungsschwankungen sich insbesondere durch einen einfachen und gedrängten Aufbau sowie einen äußerst sparsamen Druckgasverbrauch auszeichnet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der innere zylindrische Teil der pneumatischen Höhenausgleichsvorrichtung von einem Außenrohr eines Teleskop-Stoßdämpfers, insbesondere eines hydropneumati-Pneumatische Höhen-Ausgleichsvorrichtung für
unterschiedlichen Belastungen unterworfene
Federungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Anmelder:

Christian Bourcier de Carbon, Genf (Schweiz)

Vertreter:

Dipl.-Phys. Dr.-Ing. H. Sturies, Patentanwalt,

5600 Wuppertal-Elberfeld, Morianstr. 14

Als Erfinder benannt:

Christian Bourcier de Carbon, Genf (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 7. September 1961 (872 600)

sehen Einrohr-Stoßdämpfers, gebildet ist, während der äußere, die Druckgaskammer und das Außenrohr

»5 des Stoßdämpfers abdichtend umgreifende zylindrische Teil mit der Stoßdämpfer-Kolbenstange fest verbunden ist und die in ihm vorgesehene Druckgaszu- und -ableitung in einem solchen Abstand voneinander angeordnet sind, daß sie während der normalen Federbewegungen geschlossen bleiben. Auf diese Weise kommt man zu einer insbesondere für Kraftfahrzeuge besonders vorteilhaft beschaffenen pneumatischen Höhenausgleichsvorrichtung, die nicht nur einen selbsttätigen Belastungsausgleich bewirkt, sondern zugleich auch die Vorteile eines hydropneumatischen Stoßdämpfers in sich vereinigt. Dabei zeichnet sich die neue Vorrichtung nicht nur durch ihre überaus gedrängte Bauart, sondern vor allem auch dadurch aus, daß bei ihr während der normalen Federbewegungen, d. h. der normalen Hubbewegungen des die Druckgaskammer umschließenden zylindrischen Teils und des Außenrohres keinerlei Druckgasverluste auftreten, mithin gegenüber den bekannten Höhenausgleichsvorrichtungen der diesbezügliche Energie- bzw. Kraftaufwand so gering wie möglich ist.

Die pneumatische Höhenausgleichsvorrichtung nach der Erfindung unterscheidet sich auch grundlegend von der durch die deutsche Auslegeschrift 1064 356 bekanntgewordenen hydropneumatischen Fahrzeug-Abfederung mit einem Arbeitszylinder und einem darin verschiebbaren Kolben, der über im

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Arbeitszylinder befindliche Arbeitsflüssigkeit unter lieh vereinfacht und auch die zur Lastkompensation der Wirkung eines ebenfalls im Arbeitszylinder ein- erforderliche Druckgasmenge so gering wie möglich geschlossenen, die Fahrzeuglast tragenden Druck- gehalten werden kann. Daher kommt man in solchen gases steht und zugleich als Dämpfungs- und Steuer- Fällen mit einem Druckluft-Vorratsbehälter bzw. kolben ausgebildet ist, indem er in den Arbeitszylin- 5 Luftkompressor sehr geringer Kapazität bzw. Leistung der an axial versetzt angeordneten Stellen einmün- aus.

dende Ein- und Auslaßöffnungen für die Arbeits- Ein Ausführungsbeispiel der pneumatischen Höhenflüssigkeit steuert, um auf diese Weise durch Zu- oder ausgleichsvorrichtung nach der Erfindung ist in der Ableiten von Arbeitsflüssigkeit in einer mittleren, von Zeichnung dargestellt:

der Fahrzeuglast unabhängigen Arbeitslage gehalten io Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gleitet zu werden. Im Gegensatz zu dieser vorbekannten ein Außenrohr T eines hydropneumatischen Einrohrhydropneumatischen Abfederung brauchen beim An- Teleskop-Stoßdämpfers im Innern eines Zylinders C, meldungsgegenstand weder ein geschlossenes Arbeits- der eine z. B. mit Druckluft gefüllte Druckgaskamflüssigkeits-Umlaufsystem außerhalb des Arbeits- m&x A einschließt und über eine Dichtung £ das Zylinders noch eine gegen verhältnismäßig hohe 15 Außenrohr T abdichtend umgreift. Die RelatiV-Drücke im Arbeitszylinder arbeitende, die Flüssigkeit bewegungen des Außenrohres T gegenüber dein umwälzende Pumpe vorgesehen und auch das in Zylinder C rufen einen veränderlichen Druck in d|r letzterem befindliche Pruckgas nicht hoch gespannt Druckgaskammer A hervor. Dabei ist leicht zu erzu sein, so daß Dichtungsschwierigkeiten vermieden kennen, daß das Außenrohr T mit einer elastischen werden. Vielmehr kann der für die Fahrzeuglast- 20 Kraft P = pQ aus dem Zylinder C gedrückt wiri, kompensation dienende Gasdruck beim Erfindungs- wobei Q der äußere Querschnitt des Außenrohres T gegenstand ungleich niedriger und unabhängig vom und ρ der Druck der Preßluft in der Druckgaskanfc Gasdruck im Stoßdämpfer gewählt werden, da erste- mer A ist.

rer sich praktisch auf die gesamte Stirnfläche des In der Wand des Zylinders C ist ein Einlaßventil

Stoßdämpfers bzw. den Querschnitt des letzteren um- 25 (Ventilkugel 1) vorgesehen, durch welches die Freigebenden Außenrohres auswirkt. Da weiterhin die luft aus der Druckgaszuleitung 3 einströmt, Das Eistlastabhängige Gaszu- bzw. -ableitung unmittelbar zu laßventil (Ventilkugel 1) wird durch das Außeft- bzw. von der Druckgaskammer erfolgt, wird durch rohr T geöffnet, wenn letzteres zu tief in den ZyKndiesen Steuer- bzw. Regelvorgang die Funktion des der C eindringt. Dann steigt durch das einströmende Stoßdämpfers nicht gestört. 30 Druckgas der Druck p, bis die Kraft P groß genug

Ähnliche Vorteile der angemeldeten Erfindung er- ist, um das Außenrohr T wieder in die mittlere SteJ-geben sich auch gegenüber der durch die deutsche lung zurückzustoßen, in welcher das Einlaßventil sich Auslegeschrift 1061635 bekanntgewordenen hydro- selbsttätig schließt.

pneumatischen Abfederung, bei der der zwischen der In der Wand des Zylinders C ist außerdem ein

Dämpfungsflüssigkeit und der Druckgaskammer lie- 35 Austrittsventil (Ventilkugel 2) vorgesehen, damit die gende Trennkolben als Steuerkolben für die be- Luft nach draußen entweichen kann, wenn das lastungsabhängige Zu- bzw. Ableitung der Dämp- Außenrohr T zu weit aus dem Zylinder C herausfungsflüssigkeit ausgebildet ist. Zu diesem Zweck ist fährt. Dadurch fällt der Druck in der Druckgaider Trenn- bzw. Steuerkolben mit mehreren Schräg- kammer A so weit, bis das Außenrohr T wieder in kanälen versehen, die gleichfalls mit in den Arbeits- 40 seine Mittellage zurückkehrt, wobei sich das Auszylinder an axial versetzt angeordneten Stellen ange- trittsventil dann selbsttätig schließt, schlossenen Ein- und Auslaßöffnungen für die Eine besonders zweckmäßige Ausbildung des Ein-

Arbeitsflüssigkeit in Verbindung gelangen können. laßventils besteht aus einer einfachen Ventilkugel 1, Diese Verbindung soll aber nur dann hergestellt und die mit einem gewissen Spiel in einen Anschjußdamit durch Zuführen oder Abführen von Arbeits- 45 stutzen 6 gleitet, unter der Einwirkung einer hier flüssigkeit in bzw. aus dem Arbeitsraum eine kon- lagernden Druckfeder in eine Bohrung in der Wanstante Mittellage des Arbeitskolbens eingehalten wer- dung des Zylinders C gedrückt wird und teilweise ins den, wenn infolge einer temperaturbedingten VoIu- Innere dieses Zylinders hineinragt, so daß sie durch mensänderung der Dämpfungsflüssigkeit eine Ver- einen mit Gasdurchtrittsöffnungen 7' versehepeji stellung des Arbeitskolbens eingetreten ist. Die hier 50 Flansch 7 oder durch das Außenrohr Γ selbst zurückverfolgte Aufgabe und deren Lösung unterscheiden gedrückt werden kann, das in letzterem FaJIe mit nur sich somit wesentlich vom Erfindungsgegenstand. geringem Spiel im Zylinder C gleitet. Die Preßluft

Zu einer besonders vorteilhaften Abstützung des tritt dann auf Grund des Spieles, das zwischen dem Fahrzeuges kommt man dann, wenn gemäß einem Flansch 7 oder dem Außenrohr T und dem Zylinweiteren Merkmal der Erfindung parallel zu der aus 55 der C besteht, in die Druckgaskammer A ein. Zu diedem hydropneumatischen Stoßdämpfer und der sem Zweck kann man in der Innenwand des ZyUn-Druckgaskammer bestehenden pneumatischen Höhen- ders C eine kleine Nut 8 anbringen, welche in der ausgleichsvorrichtung eine auf das Fahrzeugleer- Eintrittsöffnung endet und sich in der dem Außpjigewicht abgestimmte, herkömmlich ausgebildete rohr T entgegengesetzten Richtung erstreckt. D#s Fahrzeughauptfeder vorgesehen ist und die Druck- 60 Austrittsventil kann in gleicher Weise als Ventilgaskammer einen vergleichsweise niedrigen, von der kugel 2 ausgebildet sein, die unter der Wirkung einer jeweiligen Nutzlast des Fahrzeugs abhängigen Gas- Feder steht. In diesem Falle muß die Feder nur stark druck aufweist. In diesem Fall wirkt also die Druck- genug sein, damit dieses Austrittsventil entgegen dem gaskammer als reines Ausgleichselement für die Innendruck normalerweise geschlossen bleibt, wgfi-Kompensation der Fahrzeug-Nutzlast, so daß der 65 rend beim Einlaßventil (Ventilkugel 1), bei welchem Druck des in der Druckgaskammer befindlichen der Druck des Einströmmediums die Ventilkugel Gases vergleichsweise niedrig gehalten werden kann, ohnehin in ihrem Sitz zu halten versucht, die Fe4er mithin die Abdichtung der Druckgaskammer wesent- schwächer bemessen sein oder auch fehlen kann.

Vorteilhaft ist auch eine Lösung mittels einer in der Außenwand des Außenrohres T angebrachten einfachen Längsnut 9, wodurch die Druckgaskammer A unmittelbar mit der Außenatmosphäre in Verbindung gebracht wird, wenn die Ausdehnung die gewünschte Grenze erreicht.

Die vorbeschriebene Höhenausgleichvorrichtung stellt also eine pneumatische Feder mit selbsttätigem Höhenausgleich dar. Im Zusammenwirken mit einer Preßluftquelle, die für einen ausreichenden Druck sorgt, könnte sie unter Umständen ganz allein die völlige Abfederung des Fahrgestells gegenüber der Fahrzeugachse sicherstellen. Diese Lösung ist aber insofern unvorteilhaft, weil sie schwierige technische Fragen im Hinblick auf den dazu erforderlichen sehr starken Gasdruck aufwirft. Eine wesentlich bessere Lösung besteht deshalb in der Vereinigung mit einer parallel geschalteten üblichen Abfederung, z. B. mittels metallischer Federn, die auf das Fahrzeug-Leergewicht abgestimmt sind, so daß die Höhenausgleichsvorrichtung gemäß der Erfindung nur für den veränderlichen Teil der Gesamtlast in Betracht kommt, d. h. für den über das Wagenleergewicht hinausgehenden Teil, also die Fahrzeug-Nutzlast, wodurch es möglich wird, mit beträchtlich niedrigeren Gasdrücken und daher auch einfacheren Abdichtungen auszukommen. Eine solche Vereinigung bringt außerdem den wesentlichen Vorteil einer sicheren Wirkungsweise mit sich, weil das Fahrzeug wegen der metallischen Federn eine ausreichende Abfederung beibehält, so daß es selbst dann noch unter annehmbaren Bedingungen fährt, wenn die Preßluftquelle einmal versagen bzw. ausfallen sollte.

Es ist sehr wichtig, die erfindungsgemäße Höhenausgleichsvorrichtung für den automatischen Ausgleich der durch dieBelastunghervorgerufenenHöhenänderung mit einer Gesamtanordnung zu verbinden, bei der nur ein verhältnismäßig geringer Preßluftdruck erforderlich ist. Das ist deswegen der Fall, weil man dann einerseits mit einem verhältnismäßig einfachen und billigen Kompressor auskommt und andererseits die Dichtung E wesentlich einfacher wird. Schließlich wird auch die Leistung vermindert, die dem Fahrzeug-Motor sonst durch den Arbeitsaufwand des Kompressors verlorengeht. Zweckmäßigerweise soll die Reibung beim Gleiten der Dichtung E am Außenrohr T gering sein, was einen schwachen Druck erfordert. Bei erhöhtem Druck würde es notwendig sein, eine sehr feste und gut schließende, also stark reibende Dichtung E anzuordnen, wenn man nicht zu viel Leistung verbrauchen will, weil bei mangelnder Abdichtung die durch den Luftverlust verlorengehende Energie mit dem Druck sich außerordentlich schnell erhöht. Wenn dagegen der aufgewandte Druck nur wenig hoch ist, kann man sich mit einer wenig gut schließenden und schwach reibenden Dichtung E begnügen, selbst wenn sie überhaupt nicht oder nicht vollständig abdichtet, weil in diesem Falle die durch einen leichten Luftverlust verbrauchte Energie verhältnismäßig gering bleibt.

Die günstigste Anordnung, um den für den Lastschwankungsausgleich erforderlichen Luftdruck in der Druckgaskammer A auf den geringsten Wert zu reduzieren, besteht darin, der Höhenausgleichsvorrichtung gemäß der Erfindung eine zweite pneumatische Feder in freier Verbindung mit der Druckgaskammer A parallel zu schalten, wodurch deren Tragkraft und ausgleichende Wirkung auf die Lastschwankungen zu der Wirkung der Höhenausgleichsvorrichtung hinzukommt. Eine besonders einfache und bequeme Ausbildung dieser Anordnung besteht für den Fall, daß die Hauptfeder für die Fahrzeug-Abstützung eine schraubenförmige Feder ist, aus einem kleinen Ballon mit biegsamen Wänden, z. B. einer Gummikugel, die im Innern der schraubenförmigen Feder angebracht ist und mit der Druckgaskammer A in Verbindung steht. Die zweite pneumatische Feder

ίο kann aber auch eine andere Gestalt und Form besitzen, ebenso auch die Hauptfeder. Es sind bereits mit Gummi überzogene, schraubenförmige Federn zur Bildung einer inneren Kammer bekannt, in die man Preßluft einführen kann. Derartige Federn eignen sich ganz besonders zur Vereinigung mit der vorliegenden Erfindung.

Schließlich besteht eine Anwendung der Erfindung darin, daß die Höhenausgleichsvorrichtung als Preßluft-Verteiler für eine pneumatische Feder üblicher Art verwendet wird, z. B. eine Rollbalggasfeder.

Um die Nachgiebigkeit der Einrichtung nach der Erfindung zu vergrößern, kann bei der einen oder anderen der beschriebenen Anordnungen das Preßluftvolumen in der Druckgaskammer A dadurch vergrößert werden, daß man es z. B. mittels einer biegsamen Zuführung in freie Verbindung mit einer nicht dargestellten Hilfskammer bringt.

Für die Abdichtung zwischen dem Außenrohr T und dem Zylinder C kann ein Dichtring dreieckigen Querschnittes verwendet werden, dessen eine Dreiecksseite auf die Außenseite des Außenrohres T wirkt, während eine zweite Seite sich an einer fest mit dem Zylinder C verbundenen, konischen Ringschulter abstützt. Unter diesen Umständen wirkt der Gasdruck auf die dritte Dreiecksseite des Dichtringes und gewährleistet somit dessen Abdichtung einerseits gegenüber dem Außenrohr T und andererseits gegenüber dem Zylinder C. Die konische Abstützung des Dichtringes kann durch einen konischen Blechring am äußersten Ende des Zylinders C leicht bewirkt werden, z. B. durch ein einfaches festes Einfügen, Aufschrumpfen, Anschweißen od. dgl. Der Dichtring besteht vorteilhafterweise aus einem Kunststoff, der starrer ist als gewöhnliches Gummi, z. B.

aus Tetrafluoräthylen, aus Graphitpolyamid oder aus Polyurethan.

Die Erfindung eignet sich auch zum Abstützen von Fahrzeugsitzen gegenüber dem Fahrgestell.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Pneumatische Höhenausgleichsvorrichtung für unterschiedlichen Belastungen unterworfene Federungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer zwischen zwei relativ zueinander beweglichen, mit den gefederten bzw. mit den ungefederten Fahrzeugmassen verbundenen zylindrischen Teilen angeordneten Druckgaskammer, die eine Druckgaszuleitung und eine dazu axial versetzt angeordnete Druckgasableitung aufweist, welche durch die in Abhängigkeit von der Belastung erfolgende axiale Verschiebung der zylindrischen Teile zueinander zur Erhaltung der Bodenhöhe des Fahrzeugaufbaus selbsttätig gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß der innere zylindrische Teil der pneumatischen Höhenausgleichsvorrichtung von einem Außenrohr (T) eines Teleskop-Stoßdämpfers, insbeson-

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dere eines hydropneumatischen Einrohrdämpfers, gebildet ist, während der äußere, die Druckgaskammer (/t) und das Außenrohr (T) des Stoßdämpfers abdichtend umgreifende zylindrische Teil (Zylinder C) mit der Stoßdämpfer-Kolbenstange fest verbunden ist und die in ihm vorgesehene Druckgaszu- und -ableitung (Ventilkugel 1 bzw. 2) in einem solchen Abstand voneinander angeordnet sind, daß sie während der normalen Federbewegungen geschlossen bleiben.

2. Höhenausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der aus dem hydropneumatischen Stoßdämpfer und der Druckgaskammer (A) bestehenden pneumatischen Höhenausgleichsvorrichtung eine auf das Fahrzeugleergewicht abgestimmte, herkömmlich ausgebildete Fahrzeughauptfeder vorgesehen ist und die Druckgaskammer (A) einen vergleichsweise niedrigen, von der jeweiligen Nutzlast des Fahrzeuges abhängigen Gasdruck aufweist.

3. Höhenausgleichsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Seitenwand des Zylinders (C) eine die Druckgaszuleitung (3) sperrende Ventilkugel (1) gelagert ist, die teilweise in die Druckgaskammer (A) hineinragt, jedoch bei genügend weit eingefahrenem Außenrohr (Γ) des Stoßdämpfers durch einen an diesem vorgesehenen Flansch (7) aufgedrückt wird.

4. Höhenausgleichsvorrichtung nach den An-Sprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwandung des Zylinders (C) eine Nut (8) vorgesehen ist, die von der Lagerstelle der Ventilkugel (1) abzweigt und sich nach der dem Außenrohr (T) des Stoßdämpfers entgegengesetzten Richtung erstreckt.

5. Höhenausgleichsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinder (C) eine weitere, unter Federdruck stehende und in das Innere des Zylinders (C) teilweise hineinragende Ventilkugel (2) für einen hier angeschlossenen Gasableitungsstutzen so angeordnet ist, daß die Ventilkugel (2) bei Überschreiten einer bestimmten Ausfahrstellung des Außenrohres (T) von dem an diesem befindlichen, mit Gasdurchtrittsöffnungen (7') versehenen Flansch (7) aufgedrückt wird.

6. Höhenausgleichsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang des Außenrohres (T) des Stoßdämpfers unterhalb seines Flansches (7) eine Längsnut (9) vorgesehen ist, die bei Überschreiten einer bestimmten Ausfahrstellung des Außenrohres (Γ) die Druckgaskammer (A) mit der Außenatmosphäre verbindet.

7. Höhenausgleichsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Druckgaskammer (A) der Höhenausgleichsvorrichtung ein weiteres, parallel zu letzterer geschaltetes pneumatisches Ausgleichsfederelement in Verbindung steht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1081 780,
064 356, 1 061 635, 1 049 718, 1 047 034;
USA.-Patentschrift Nr. 1 974171.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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