DE929465C

DE929465C - Luftfederung fuer Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE929465C
Application number: DEG3838A
Authority: DE
Inventors: Harold E Fox; William E Rice
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1949-07-02
Filing date: 1950-09-26
Publication date: 1955-06-27
Also published as: US2691420A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 27. JUNI 1955

G 3838 II /63 c

Die Erfindung betrifft eine Luftfederung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, bei welchen die nachgiebigen Druckluftbalgen mit starren Druckluftbehältern verbunden sind.

Es sind bereits Luftfederungen mit über den Rädern angeordneten Balgen bekannt. Diese Balgen werden entweder miteinander durch im lichten Querschnitt enge Rohre verbunden, die infolge eingebauter Drosselorgane Drosselstellen aufweisen, welche nur eine verhältnismäßig geringe Strömung zulassen, oder jeder Balgen ist durch ein enges Rohr und ein Rückschlagventil mit einem Vorratsbehälter für Druckluft verbunden. Diese Konstruktionen ergeben aber eine harte Federung mit hohen Drücken und sind deshalb für schwere Fahrzeuge mit großen Lasten ungeeignet.

Gemäß der Erfindung wird für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, eine Luftfederung dadurch geschaffen, daß die nachgiebigen Druckluftbalgen oder jede Balgengruppe zur Vergrößerung so des Rauminhalts durch im lichten Querschnitt ausgesprochen weite Leitungen ohne besonders eingebaute Drosselorgane mit starren Druckluftbehältern verbunden sind, wodurch ein langer Fedenveg erreicht und übermäßig hohe Drücke »5 vermieden werden, so daß eine weiche Federung entsteht.

Bei Fahrzeugen für Massenbeförderung, d.h. also für sogenannte schwere Fahrzeuge, ist es aber schwierig, die Forderung nach einer weichen Federung mit der Forderung nach einer konstanten Wagenbodenhöhe und den in weiten Grenzen ver-

änderlichen Belastungen in Einklang zu bringen. Diese Aufgabe wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch gelöst, daß der Luftdruck in den Balgen und Druckluftbehältern durch zwischen Radachsen und Wagenkasten angeordnete und an diesen angelenkte Steuerventile in Abhängigkeit von dem Abstand des Wagenkastens von den Achsen in der Weise geregelt wird, daß bei großem Abstand ein Ablaß von den Balgen ίο und bei geringem Abstand eine Speiseleitung für Druckluft zum Balgen geöffnet wird.

Nachfolgend wird ein Transportfahrzeug beschrieben, das einen Wagenkastenboden aufweist, der zwei verschiedene Höhen 'hat und bei dem die Bodenhöhe des hinteren Teiles höher liegt als die des vorderen Teiles —· was aber nicht zum Gegenstand der Erfindung gehört — und der hintere Teil den größeren Teil der Belastung aufnehmen kann, und bei dem eine Luftfederung nach der Erfindung eingebaut ist. Für die Vorder- und Hinterräder werden nach einem weiteren Merkmal der Erfindung jeweils voneinander gesonderte Balgen oder Balgengruppen mit jeweils besonderen Steuerventilen der vorgenannten Art vorgesehen. Jede der eingebauten Luftfedern besteht aus einem starren Luftbehälter und aus Balgen mit nachgiebigen Wandungen, die zwischen Achse und Wagenkasten über den Rädern eingebaut sind. Auf diese Weise kann ein Fahrzeug mit beispielsweise drei Achsen auf Gruppen voneinander unabhängiger Luftkissen ruhen, von denen die hinteren Luftkissen beispielsweise ein größeres Volumen haben können als die vorderen. Die vorderen kleineren Luftkissen sind beispielsweise — was aber nicht zum Gegenstand der Erfindung gehört — für jede Achsenseite in einem einzelnen, nicht nachgiebigen langen Behälter und in je zwei nachgiebigen Behältern untergebracht.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wirken die vorgenannten Steuerventile infolge eingebauter Verzögerer nur allmählich, so daß die Druckregelung durch die Belastung, nicht durch die Achsbewegung infolge der Straßenunebenheiten, bewirkt wird.

Die Merkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen angegeben. Eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist nachstehend beschrieben.

Fig. ι und 2 veranschaulichen in Draufsicht und im Längsschnitt ein Fahrzeug, in dem die neue Federung nach der Erfindung eingebaut ist, wobei gewisse Teile fortgelassen sind;

Fig. 3 und 4 stellen Seitenansichten der Vorder- und Hinterachsen in vergrößertem Maßstab dar; Fig. 5 ist ein Querschnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 2 mit einigen Teilen in Ansicht und

Fig. 6 eine schematische Draufsicht, die die Leitungen für die Luftfederung veranschaulicht.

Der dargestellte Wagenkasten hat neben dem Fahrersitz einen Eingang. 'Durch die Erfindung soll erreicht werden, daß die Eintrittsstufe 1 am Eingang ohne Rücksicht auf die Belastung vom Erdboden aus gemessen möglichst in einer Höhe verbleibt. Die Eintritts stufe 1 führt auf die Ladeplattform oder eine Plattform zum Kassieren des Fahrgeldes, und von ihr aus führt eine Bodenpartie mit einem versenkten Mittelgang 2 nach hinten, zu dessen beiden Seiten 3 sich erhöhte Sitzanordnungen befinden. Hinten im Fahrzeug befindet sich eine ähnliche Bodenpartie mit einem vertieften Mittelgang4 und seitlich davon auf dem Boden 5 angeordneten Sitzen, die jedoch auf einer höheren Ebene liegt und langer ist als die vordere Bodenpartie und den Hauptpassagierraum des zweistufigen Wagenkastenbodens bildet. Die beiden Bodenpartien sind durch die Treppe 6 miteinander verbunden, und in den Seitenteilen befinden sich hintereinander angeordnete Passagiersitze 7, von denen nur einer in jeder Bodenpartie angedeutet ist.

Zusätzlich zu den tragenden Teilen der höheren und niederen Bodenpartie sind im Unterbau Versteifungsglieder in Form von senkrechten Verstrebungsplatten S vorgesehen, die quer zur Fahrzeugmittelachse liegen und in Abständen angeordnet sind. Diese Verstrebungsplatten 8 dienen im mittleren Teil des Fahrzeuges auch als Trennwände für eine Reihe von Unterflurabteilungen, die zur Aufbewahrung von Gepäck, von Brennstofftanks u. dgl. dienen. Zusammen mit der Wagenkastenrückwand bildet die letzte Versteifungsplatte 8 ein Unterflurabteil für die quer angeordnete Antriebsmaschine mit dem Getriebe 9, von dessen Abtriebsende schräg nach vorn eine lange Kardanwelle 10 zum Differential führt, das einen Teil der Antriebsachse bildet.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, ist die vordere der beiden Hinterachsen als Antriebsachse ausgebildet und läuft auf Zwillingsrädern 11. Sie besteht aus einem hohlen Gehäuse mit einem Differentialgehäuse 12 in der Mitte und einem Paar Arme, die sich vom Differentialgehäuse nach außen erstrecken und in üblicher Weise die Hinterachsenantriebswellen enthalten. Zusätzlich dazu sitzt an ihr ein Glied zur Aufnahme der Belastung, nämlich eine senkrecht nach oben gehende Strebe, die aus einem großen, festen Gehäuse mit mehreren mit ihm verschweißten, sich gegenseitig verstärkenden Teilen bestehen kann. Diese sich senkrecht nach oben erstreckende Strebe zur Aufnahme der Belastung besteht aus einem in der Fahrzeugmitte bogenförmig ausgebildeten Stegteil 13, der das Differentialgehäuse 12 überspannt und dessen Unterkante mit einem Verstärkungsflansch versehen ist und dessen einander gegenüberliegende Endkanten in senkrecht stehenden Rohren 14 enden oder mit ihnen verbunden sind. Die oberen Enden dieser senkrecht stehenden Rohre 14 sind längs der Oberkante des Stegteiles 13 mit einem rohrförmigen Querträger 15, der von der Mitte der Achse nach außen verläuft, verbunden, so daß seine äußersten Enden über die senkrechten Rohre 14 hinausgehen und in vertikaler Richtung einen gewissen Abstand von den Rädern 11 haben. Bei einer Antriebsachse laufen die äußersten Enden des rohrförmigen Querträgers 15 in zwei sich gegenüberliegende Arme 16 aus, die zwei in Längsrichtung ausein-

anderliegende Federauflagen ülier den Rädern bilden. Aus den unteren Enden der senkrecht stehenden Rohre 14 sind Sättel 17 ausgebildet, die auf den festen Armen des Achsgehäuses 12 ruhen und mit ihm durch abnehmbare Lagerkappen 18 fest verbunden sind.

Die hintere Laufachse ist ähnlich konstruiert. Auch hier ist ein vertikaler \^Tersteifungssteg mit dem Mittelteil eines rohrförmigen, die Belastung aufnehmenden Querträgers 15' verbunden, der an seinen Enden Federauflagen aufweist, die über den Rädern liegen, und ein paar senkrechte Streben 14'. deren Fußenden von Lagern 17' und abnehmbaren Lagerschalen 18' gebildet werden, verwendet.

Die hintere Laufachse unterscheidet sich von der hinteren Antriebsachse dadurch, daß einfache Federauflagen 16' an den Enden des rohrförmigen Querträgers 15' ausgebildet sind und daß zusätzlich Achsstummel 19' (Fig. 3) an den inneren Enden zwischen den Lagern 17'. 18' geklemmt sind, die sich nach außen erstrecken, um die Laufräder 20 auf ihnen drehbar zu befestigen. Auf diese Weise ist durch Verwendung der Achsstummel und durch den in der Mitte gewölbten Ouerteil 13 der Raum zwischen den hintersten Rädern vollkommen frei, mit Ausnahme der Kardanwelle 10, die von dem Stegteil 13 bogenartig überspannt wird und bei einem Durchfedern einer oder beider Achsen kein Hindernis bietet.

Teleskopstoßdämpfer 21 (Fig. 5) sind in au sich bekannter Weise zwischen dem Wagenkasten und jeder der Achsen eingebaut.

Tede der seitlichen Federn am Ende des Fahrzeuges besteht aus einem zusammendrückbaren Volumen von Luft oder anderem elastischem gasförmigem Medium, das, wie aus der Zeichnung hervorgeht, in einem Paar zylindrischer Behälter 26 und 27 und einer Serie von faltbaren Balgen oder Luftsäcken 28, die mit den Behältern verbunden sind, eingeschlossen ist. Beim Zusammendrücken und l>ei der Ausdehnung der die Belastung tragenden Luft werden die Falten der Balgen 28 in an sich bekannter Weise entweder zusammengedrückt oder auseinandergezogen, um die Relativlxnvegung zwischen Achsen und Wagenkasten auszugleichen und die Belastung des Wagenendes auf beide Achsen zu verteilen. Vorteilhaft werden die Balgen in an sich bekannter Weise so angeordnet, daß ihre Achsen senkrecht stehen, und werden — wie bereits bekannt — aus einem rohrartigen gummierten Gewebe mit zwei Falten hergestellt. L^Tm den Hals zwischen den beiden Falten ist ein Stahlring 29 gelegt, der ein Ausweichen nach außen verhindert. Die Klemmringe 30 befestigen die Enden der Balgen an der Achse und am Wagenkasten und dichten sie ab. Das obere Widerlager jedes Balgens, der an einer der hinteren Federauflagen 16' der Laufachse festgeklemmt ist, besteht aus einem Gußstück 31 (Fig. 3), in dem sich ein Kanal befindet, welcher das Innere des Balgens über ein im lichten Querschnitt ausgesprochen weites Kniestück 32 mit einem Rohrstück 33 an dem Behälter 2j %-erbindet (s. auch Fig. 6). Jedes der an der Antriebsachse sitzenden Balgenpaare, die auf den Federauflagen 16' montiert sind, ist mit seinen oberen Enden an den Gußstücken 34 (Fig. 3) angeschlossen, von denen je ein im lichten Querschnitt ausgesprochen weites Rohrstück 35 nach entgegengesetzten Richtungen abgeht. Zwei dieser Rohrstücke, welche sich aufeinander zu erstrecken, sind miteinander verbunden, während das nach vorn gehende Rohrstitck an einem Rohranschluß 36 des Behälters 26 angeschlossen ist und das letzte Rohrstück durch ein nachgiebiges Kupplungsstück 37 mit einem im lichten Querschnitt ausgesprochen weites Anschlußstück 38 verbunden ist, das mit den Behältern 2"] ohne die Zwischenschaltung von Drosselorganen in Verbindung steht.

Alle diese verschiedenen Teile bilden zusammen ein geschlossenes Druckluftsystem und somit eine Federung und gestatten einen freien Austausch zwischen den einzelnen zusammendrückbaren Balgen und den festen Luftbehältern. Zum besseren Druckausgleich hat der Behälter 27, der zwischen den beiden Sätzen benachbarter Balgen liegt, ein Volumen, das ungefähr doppelt so groß ist wie das des Luftbehälters 26 jenseits des einzelnen Balgensatzes. Um den vorhandenen Raum bis aufs letzte auszunutzen, sind die Behälter 26 cjuer zum Fahrzeug angeordnet und liegen direkt unter dem Wagenkastenboden, möglichst nahe an den einzelnen Balgen 28.

Um die Last richtig aufzunehmen, muß die Luft, die das eingespannte elastische Medium bildet, unter Druck stehen, und dieser Druck hängt notwendigerweise von der Höhe der Belastung ab, die aufgenommen werden muß. Jede Luftfeder wird von einer Luftquelle gespeist, wie sie z. B. der Vorratsbehälter 39 in Fig. 6 darstellt, der zu einem Luftdrucksystem gehört, wie es gewöhnlich in größeren Fahrzeugen eingebaut ist und für die verschiedenen Hilfsantriebe verwendet wird, z. B. für die Bremsen, für die Antriebe zum öffnen und Schließen der Türen und für ähnliche Zwecke. Um einen einheitlichen Abstand zwischen den Achsen und dem Wagenkasten aufrechtzuerhalten oder, in anderen Worten, um die Höhe des Wagenkastenbodens über dem Erdboden zu regulieren, ist jeder der Luftbehälter 27 durch eine Rohrleitung mit dem Luftvorratsbehälter 39 verbunden, und der Druck in den Luftfedern wird von einem Regulierventil 40 gesteuert, das den Druck in beiden Federn am hinteren Wagenende bestimmt. Ein zu diesem Zweck geeignetes \^rentil ist in einem Gehäuse enthalten, das im Wagenkasten eingebaut ist, und weist einen mit den Achsenteilen 13 und 15 verbundenen Hebel 41 auf, der, wenn der Wagenkasten sich unter Belastung senkt, das Ventil so beeinflußt, daß es zusätzlich Druckluft aus dem Vorratsbehälter 39 an die Federn abgibt. In gleicher Weise wird, wenn der Wagenkasten- sich üf)er die vorher bestimmte Höhe hebt, das Ventil Luft aus den lasttragenden Federn ablassen und dadurch den Druck vermindern und die gewünschte Wagen-

kastenhöhe wieder herstellen. Ein Verzögerer, z. B. ein Puffer, der in dem Ventil eingebaut ist, verhindert ein Wirksamwerden des Ventils durch die gewöhnlichen Straßenstöße, die nur von augenblicklicher Dauer sind.

Ein ähnliches Steuerventil 42 (Fig. 4 und 6) ist in der Vorderachse des Fahrzeuges eingebaut und hat einen Betätigungshebel 43, der mit der Vorderachse 44 verbunden ist und die Höhe des Fahrzeugvorderendes unabhängig von der Hinterachsbelastung regelt, indem es den Luftdruck in den Vorderfedern, entweder durch Ablassen von Druck oder durch Zufuhr zusätzlicher Druckluft aus dem Hauptvorratsbehälter 39, steuert. Die beiden Vorderachsfedern bestehen aus je einem langen, engen, festen, zylindrischen Behälter 45 und je einem Paar Balgen 46 (Fig. 4), die mit ihren oberen Enden an der Unterseite des Behälters 45 befestigt sind und mit ihnen in Verbindung stehen. An ihren unteren Enden sind die beiden Balgen 46 in Federauflagen festgeklemmt, die von den Armen 47 gebildet werden, die sich von der Achse 44 aus nach vorn und hinten erstrecken. Diese Federn sind zwischen den oberen Hälften der Räder und dem niedrigen Wagenkastenboden angeordnet und liegen direkt neben dem versenkten Laufgang 2, um reichlich Platz für den Einschlag der Vorderräder 48 zu schaffen, die an den beiden Enden der Vorderachse 44 sitzen. Diese Anordnung trägt dazu bei, das Bremsmoment an der Vorderachse elastisch aufzunehmen, aber infolge Mangel an Seitenstabilität der Luftsäcke ist es wünschenswert, die Achse mit an sich bekannten Schubstangen am Wagenkasten abzustützen. Diese Schubstangen bestehen aus einem Satz in Längsrichtung liegender Streben 49, die an ihren Enden drehbar befestigt sind, und von denen eine über der Radachse und die beiden anderen unter der Radachse liegen und die in der Querrichtung einen Abstand voneinander haben. Ein an sich bekannter Querstabilisator 50 ist drehbar an gegenüberliegenden Seiten des Wagenkastens und der Achse befestigt und wirkt mit den Längsschubstangen zusammen, die Relativbewegungen zwischen Achse und Wagenkasten in senkrechter Richtung zu führen, in der die Luft-

säcke angeordnet sind, so daß die Luftsäule sich bei der auf ihr ruhenden Belastung zusammendrückt oder ausdehnt.

Claims

Patentansprüche:

1. Luftfederung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, bei welcher die nachgiebigen Druckluftbalgen mit starren Druckluftbehältern verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Druckluftbalgen (28, 46) oder jede Balgengruppe zur Vergrößerung des Rauminhalts durch im lichten Querschnitt ausgesprochen weite Leitungen ohne besonders eingebaute Drosselorgane mit starren Druckluftbehältern (26, 27; 45) verbunden ist.

2. Luftfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftdruck in den Balgen und Behältern durch zwischen Radachsen und Wagenkasten angeordnete und an diesen angelenkte Steuerventile (40, 42) in Abhängigkeit von dem Abstand des Wagenkastens von den Achsen in der Weise geregelt wird, daß bei großem Abstand ein Ablaß an den Balgen und bei geringem Abstand eine Speiseleitung für Druckluft zum Balgen geöffnet wird.

3. Luftfederung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (40, 42) infolge eingebauter Verzögerer nur allmählich wirken, so daß die Druckregelung durch die Belastung, nicht durch die Achsbewegung infolge der Straßenunebenheiten, bewirkt wird.

4. Luftfederung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß für Vorder- und Hinterachsen jeweils voneinander gesonderte Balgen oder Balgengruppen mit jeweils besonderen Steuerventilen (40, 42) angeordnet sind.

Angezogene Druckschriften: g₅

Deutsche Patentschriften Nr. 538 146, 525 978, 560754, 565646, 713 170;
französische Patentschrift Nr. 900 806; USA.-Patentschriften Nr. 2083 049, 1 915 303; britische Patentschriften Nr. 601 731, 429963.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

©509520 6.55