CH121688A - Einrichtung zur Begrenzung der Durchbiegung einer Feder. - Google Patents

Description

  Einrichtung zur Begrenzung der Durchbiegung einer Feder.    Die Abmessungen der bei Fahrzeugen,  wie Kraftwagen, Lokomotiven, Eisenbahn  wagen und dergleichen für gewöhnlich zur  Verwendung kommenden Tragfedern, wel  che nicht nur zur Abfederung von Gewich  ten, sondern gleichzeitig auch zur Aufnahme  von Stössen dienen, hängen unter gewöhn  lichen Umständen von der Grösse des zu tra  genden Gewichtes, sowie von der mit Rück  sicht auf die baulichen, fahrtechnischen oder  andern Verhältnisse zulässigen maximalen  Durchbiegung ab, welche die Feder bei Stoss  wirkungen erfahren darf. Die Grösse der Be  lastung, sowie der beschränkte Spielraum  für die zulässige Durchbiegung bedingen  für gewöhnlich die Wahl einer niederen  Federkonstanten, das heisst das Vorsehen  einer harten Feder, welche pro Belastungs  gewichtseinheit eine kleine Durchbiegung  besitzt.

   Die Abfederung ist daher sowohl  bei schwachen Stössen, die eine kleine Durch  biegung ergeben, wie auch bei starken Stö  ssen, die eine entsprechend grössere Durch  biegung bedingen, hart.  



  Zweck der Erfindung ist, bei Fahrzeu  gen die Verwendung von Federn mit hoher    Federkonstante zu ermöglichen, die sich bei  schwachen Stössen weich verhalten und dann  eine verhältnismässig grosse Durchbiegung  erfahren, bei starken Stössen jedoch eine vor  geschriebene Durchbiegung nicht überschrei  ten, zufolge gewollter Veränderung der Fe  dercharakteristik. Zu diesem Behufe verrin  gert erfindungsgemäss ein mit einer solchen  Feder zwangsläufig verbundener Kolben all  mählich den Ausflussquerschnitt für eine  Hilfsflüssigkeit aus einem Zylinder, der mit  dem abzufedernden Gewicht verbunden ist  und zur Führung des Kolbens dient, solange,  bis die zulässige maximale Durchbiegung  erreicht ist.

   Eine mit einer solchen Einrich  tung zusammenarbeitende Feder erfährt bei  schwachen Stössen eine verhältnismässig  grosse Durchbiegung, wirkt also beim     Auf-          trelen    solcher Stösse ähnlich wie eine weiche  Feder, während sie mit zunehmender Stärke  der Stösse immer härter wird und am Über  schreiten einer vorgeschriebenen maximalen  Durchbiegung verhindert ist.  



  Auf den Zeichnungen sind verschiedene  Ausführungen der Erfindung beispielsweise  veranschaulicht.      Fig. 1 zeigt, zum Teil in einem Quer  schnitt, eine Einrichtung, bei welcher eine  Feder mit einem Kolben verbunden ist, der  beim Durchbiegen der Feder in einem Zylin  der vorgesehene Ausflussöffnungen für die  Hilfsflüssigkeit abdeckt;  Fig. 2 zeigt im Querschnitt einen Teil  einer Einrichtung, bei welcher ein konischer  Ansatz des Kolbens mit zunehmender Durch  biegung der Feder den Querschnitt einer im  Zylinder vorgesehenen Ausflussöffnung für  die Hilfsflüssigkeit mehr und mehr verrin  gert;

    Fig. 3 zeigt, zum Teil in einem Quer  schnitt, einen Teil einer Einrichtung, bei  welcher mit der Stange des beim Durchbie  gen der Feder eine Verdrängung von Hilfs  flüssigkeit bewirkenden Kolbens ein auf ein  konisches Ventil einwirkendes Gestänge  mechanisch verbunden ist, welches dieses  Ventil mit zunehmender Durchbiegung der  Feder gegen eine der Form des Ventils an  gepasste Ausflussöffnung für die Hilfsflüs  sigkeit aus dem Zylinder bewegt, so dass der  Ausflussquerschnitt jener Öffnung mehr und  mehr verringert wird;  Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung, die sich  von der in Fig. 1 veranschaulichten dadurch  unterscheidet, dass in den obern Teil des Zy  linderraumes, aus dem der Kolben beim  Durchbiegen der Feder Hilfsflüssigkeit ver  drängt, an Stelle eines Luftkissens eine  Hilfsfeder eingebaut ist;

    Fig. 5 zeigt Kurven, die zur Erläuterung  der Wirkungsweise der Einrichtung dienen,  während  Fig. 6 eine weitere Abänderung einer  Einzelheit zeigt.  



  In Fig. 1 bezeichnet 1 eine zum Tragen  eines nur zum Teil gezeigten Gewichtes 2  dienende weiche Feder mit hoher Federkon  stante, das heisst mit per Gewichtseinheit  hoher Durchbiegung. Diese Feder 1 ist durch  eine Stange 3 zwangsläufig mit einem Kol  ben 4 verbunden, der in einem mit dem ab  zufedernden Gewicht 2 verbundenen Zylin  der 5 geführt ist. Der oberhalb des Kolbens    4 gelegene Zylinderraum 8 ist mit einer  Hilfsflüssigkeit, beispielsweise Öl, gefüllt.  Der Zylinder 5 ist mit Ausflussöffnungen 6  versehen, welche in einen Ringraum 7 mün  den, aus dem die aus dem Zylinderraum 8  verdrängte Hilfsflüssigkeit durch einen  Durchlass 9 in einen mit der Atmosphäre in  Verbindung stehenden Raum 10 übertreten  kann. 12 bezeichnet ein in den obern Teil  des Zylinderraumes 8 eingebautes Luftkis  sen.

   Einstellbare Schrauben 11 gestatten, den  Querschnitt des Durchlasses 9 nach Belie  ben zu verändern. Die Ausflussöffnungen 6  für die Hilfsflüssigkeit sind so über die  Hubstrecke des Kolbens 4 verteilt, dass die  Zahl der von letzterem noch nicht abgedeck  ten Öffnungen 6 mit zunehmender Durch  biegung der Feder 1 sich stetig verringert.  Es wird daher aus dem Zylinderraum 8 um  so weniger Hilfsflüssigkeit durch die Öff  nungen 6 in den Ringraum 7 verdrängt wer  den können, je grösser die Durchbiegung der  Feder 1 ist, so dass der hydraulische Wider  stand mit wachsender Durchbiegung zu  nimmt.

   Ferner ist der Widerstand, den die  im Raum 8 enthaltene Flüssigkeit einer  Aufwärtsbewegung des Kolbens 4 bietet, um  so grösser, je rascher der Kolben 4 nach auf  wärts bewegt wird, das heisst je rascher die  Feder 1 schwingt, da der Widerstand, dem  die Hilfsflüssigkeit beim Ausfluss aus dem  Raum 8 begegnet, sich mit der Grösse der  Kolbengeschwindigkeit erhöht. Bei zeitlich  schwachen Stössen, die nur verhältnismässig  langsam vor sich gehende Verschiebungen  des Kolbens 4 bedingen, wird sich daher die  Feder 1 verhältnismässig stark durchbiegen  können, da dann die vom Kolben 4 ver  drängte Hilfsflüssigkeit unter Erzeugung  eines geringen Widerstandes durch die Öff  nungen 6 abfliessen kann.

   Beim Auftreten  schwacher Stösse wird sich die Feder 1 in  folgedessen wie eine schwache Feder verhal  ten, wobei eine Begrenzung ihrer     Durchbie-          gung    durch den Umstand bedingt wird,     da.ss     der nach aufwärts sich bewegende Kolben 4  allmählich mehr und mehr Öffnungen 6      überdeckt, so dass der Gesamtausflussquer  schnitt für die Hilfsflüssigkeit aus dem  Raum 8 immer kleiner wird und daher der  Widerstand dieser Flüssigkeit trotz der  keinen Kolbengeschwindigkeit mit grösser  werdendem Kolbenhub immer grösser wird.  Während bei den gewöhnlichen Federanord  nungen oder auch bei Federsystemen mit  Hilfsfedern die Federkraft P proportional  zur Durchbiegung f steigt (vergl.

   Kurve IV  in Fig. 5), setzt bei der beschriebenen An  ordnung die der Durchbiegung der Feder 1  entgegenwirkende Kraft P aus der Feder  kraft F und dem hydraulischen Widerstand  W zusammen, so dass sich als Charakteristik  für die Gesamtanordnung die Kurve I für  mittelstarke Stösse, bezw. die Kurve II für  starke Stösse und die Kurve III für schwache  Stösse ergibt. Es stellt in dieser Fig. 5, zum  Beispiel für die Durchbiegung f1 und mit  Bezug auf Kurve I, die Strecke a den Be  trag dar, um den die beschriebene Anord  nung weicher als eine Abfederung üblicher  Bauart ist. Sind alle Öffnungen 6 vom Kol  ben 4 überdeckt, so kann keine Hilfsflüssig  keit aus dem Raum 8 mehr abfliessen.

   Je  nach der Anordnung der Ausflussöffnungen  6, der Beschaffenheit des Luftkissens 12  oder der Einstellung der Schraube 11 kann  ein beliebiger Verlauf des hydraulischen Wi  derstandes W in Funktion der Stosswirkung  erzielt werden.    Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung unter  scheidet sich von der beschriebenen dadurch,  dass an Stelle der Ausflussöffnungen 6 eine  einzige Ausflussöffnung 13 vorgesehen ist,  mit der ein konischer Ansatz 14 des Kolbens  4 zusammenarbeitet. Bei einer Durchbiegung  der nicht gezeigten Feder verringert der  konische Ansatz 14 den Durchflussquer  schnitt für die vom Kolben 4 aus dem Raum  8 verdrängte Hilfsflüssigkeit, so dass auch  hier der hydraulische Widerstand mit zu  nehmender Durchbiegung der Feder in Ab  hängigkeit von der Geschwindigkeit, mit der  sie sich durchbiegt, wirkt.

      Bei der in Fig. 3 gezeigten Anordnung  ist mit der Stange 3 des Kolbens 4 ein Ge  stänge 16 verbunden, welches auf ein ko  nisches Ventil 17 einwirkt. Letzteres arbeitet  mit einer Ausflussöffnung 18 für die Hilfs  flüssigkeit aus dem Raum 8 derart zusam  men, dass bei einer Aufwärtsbewegung des  Kolbens 4 der Ausflussquerschnitt der Öff  nung 18 mehr und mehr verringert wird.  



  Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei welcher  in den obern Teil des Raumes 8 an Stelle  des Luftkissens 12 der Fig. 1 eine Hilfs  feder 19 eingebaut ist.  



  Bei allen bisher beschriebenen Ausfüh  rungsformen tritt die aus de Raum 8 ver  drängte Flüssigkeit in einen Raum 10 über,  der mit der Atmosphäre in Verbindung  steht und aus welchem sie beim Zurück  schwingen der Feder 1 in den Zylinderraum  8 zurückströmen kann. Dieser Raum 10 kann  jedoch gegen die Atmosphäre auch abge  schlossen sein, in welchem Falle in demsel  ben zweckmässig ebenfalls ein Luftkissen  vorgesehen wird, um das Rückströmen der  Hilfsflüssigkeit in den Raum 8 zu ermög  lichen.  



  In Fig. 6 ist schliesslich noch eine Aus  führung gezeigt, bei welcher die aus dem  Raum 8 verdrängte Hilfsflüssigkeit durch  einen Durchlass 9 hindurch, dessen Quer  schnitt regulierbar ist, unmittelbar in den  unterhalb des Kolbens 4 befindlichen Raum  20 des Zylinders strömen kann, aus wel  chem sie ebenfalls beim Zurückschwingen  der Feder 1 in den Raum 8 zurückströmen  kann.  



  Bei sämtlichen Ausführungsformen kann  die Übertragung der Federbewegung auf den  Kolben 4 entweder direkt zwangsläufig wie  in den Abbildungen dargestellt, oder indirekt  zwangsläufig mittelst Zwischengestänge,  Zahnräder oder dergleichen erfolgen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:" Einrichtung zur Begrenzung der Durch biegung einer Feder, dadurch gekennzeich net, dass ein mit der Feder zwangsläufig ver- bundener Kolben den Ausflussquerschnitt für eine Hilfsflüssigkeit aus einem Zylinder, der mit dem abzufedernden Gewicht verbun den ist und zur Führung des Kolbens dient, bis zum Erreichen der zulässigen maximalen Durchbiegung allmählich verringert, was zur Folge hat, dass die Feder mit zunehmen der Stärke der Stösse immer härter wird. UNTERANSPRÜCHE: 1. Einrichtung nach Patentanspruch, bei welcher der Kolben beim Durchbiegen der Feder Hilfsflüssigkeit aus dem obern Teil des Zylinderraumes verdrängt, dadurch gekennzeichnet, dass in den obern Teil des Zylinderraumes ein Luftkissen eingebaut ist. 2.

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Kompressionsraum des Luftkissens regulierbar ist. 3. Einrichtung nach Patentanspruch, bei welcher der Kolben beim Durchbiegen der Feder Hilfsflüssigkeit aus dem obern Teil des Zylinderraumes verdrängt, dadurch gekennzeichnet, dass in den obern Teil des Zylinderraumes eine Hilfsfeder eingebaut ist, die beim Durchbiegen der Haupt feder durch den Kolben zusammenge drückt wird. 4. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die bei einer Durchbiegung der Feder aus dem Zylin der verdrängte Hilfsflüssigkeit in einen Raum übertritt, aus welchem sie beim Zurückschwingen der Feder wieder in den Zylinder zurückströmt. 5.

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Weg der Hilfsflüssigkeit, wel che aus dem Zylinder in den genannten Raum übertritt, ein im Querschnitt regu lierbarer Durchlass eingeschaltet ist. 6. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass im Zylinder angebrachte Ausflussöffnungen für die Hilfsflüssigkeit über die Hubstrecke des Kolbens so verteilt sind, dass die Zahl der vom Kolben noch nicht abgedeckten Öff nungen mit zunehmender Durchbiegung sich stetig verringert. 7. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Kolben einen konischen Ansatz trägt, der mit zu nehmender Durchbiegung der Feder den Querschnitt einer im Zylinder vorgesehe nen Ausflussöffnung für die Hilfsflüssig keit mehr und mehr verringert. 8.

   Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass mit der Stange des Kolbens ein auf ein konisches Ventil einwirkendes Gestänge mechanisch ver bunden ist, welches das Ventil mit zuneh mender Durchbiegung der Feder gegen eine der Form des Ventils angepasste Aus flussöffnung für die Hilfsflüssigkeit aus dem Zylinder bewegt, so dass der Ausfluss- querschnitt jener Öffnung mehr und mehr verringert wird.