PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE3883074T2 10.03.1994
EP-Veröffentlichungsnummer 0292881
Titel Federbein mit wahlweise kontrollierbarer unterschiedlicher Aus- und Einfederdämpfung.
Anmelder Paton, H. Neil, Seattle, Wash., US
Erfinder Paton, H. Neil, Seattle, Wash., US
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 3883074
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, ES, FR, GB, GR, IT, LI, LU, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 19.05.1988
EP-Aktenzeichen 881080675
EP-Offenlegungsdatum 30.11.1988
EP date of grant 11.08.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.03.1994
IPC-Hauptklasse B60G 15/04
IPC-Nebenklasse F16F 7/08   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft Federbeine und insbesondere reibungsgedämpfte Federbeine. Obwohl eine derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung für die Anwendung auf Federbeine, wie sie etwa zur Abstützung des Führerhauses bestimmter Typen von Schwerlastkraftwagen verwendet werden, in den vorliegenden Unterlagen beschrieben ist, ist die Erfindung nicht auf derartige Anwendungen begrenzt und kann für andere Typen von Aufhängungen und Fahrzeugen verwendet werden, einschließlich und ohne Einschränkung für die Vorderrad- und/oder Hinterradaufhängungen von Leichtbau-Personenfahrzeugen sowie für andere Anwendungen.

Reibungsgedämpfte Federbeine, wie beispielsweise die in den US-Patentschriften Nr. 4,475,722 und 4,473,216 beschriebenen, eignen sich zur Bereitstellung unterschiedlicher Ein- und Ausfederdämpfungskräfte. Das heißt, daß die sich während der Druckbeaufschlagung des Federbeins beim Einfedern ergebende Reibungsdämpfungskraft größenmäßig von derjenigen Reibungsdämpfungskraft verschieden sein kann, die sich während der Ausdehnung des Federbeins beim Ausfedern ergibt. In der Tat liefern diese Federbeine im allgemeinen eine Reibungsdämpfungskraft, die beim Ausfedern größer ist als beim Einfedern. Bei den in den obengenannten US-Patentschriften beschriebenen Federbeinen wird dies durch die Bereitstellung verschiedener Keilwinkel der Dämpfungskeile und ihrer zugehörigen oberen und unteren Keilringe erreicht. Bei einigen praktischen Anwendungen ist jedoch die Differenz zwischen den sich während des Ein- und Ausfederns ergebenden Reibungsdämpfungskräften nicht ausreichend, um einwandfreie Fahreigenschaften zu erzielen.

Eine dem Stand der Technik zuzurechnende Veröffentlichung von Interesse ist DE-A-2 019 134. Sie beschreibt ein rohrförmiges, lasttragendes zweites Element, das innerhalb des ersten Elements teleskopartig bewegbar ist. Das zweite Element hat einen an seinem freien Ende befestigten kegelstumpfförmigen Kolben, wobei das kleinere Ende dieses Kolbens von diesem freien Ende wegweist. Um den kegelstumpfförmigen Kolben herum sind eine Vielzahl Kegelelemente angeordnet, die sich über den Spalt zwischen dem Kolben und der Innenwand des ersten Elements erstrecken, wobei die Kegelelemente in den Spalt hinein federbelastet sind. Dieser Aufbau hat zum Ergebnis, daß es relativ leicht ist, das zweite Element in das erste Element zu schieben, daß jedoch einer Verschiebung in umgekehrter Richtung ein hoher Widerstand entgegenwirkt, da der kegelstumpfförmige Kolben dann das Bestreben hat, die Kegelelemente zu einem engeren Eingriff mit dem ersten Element zu verkeilen. Somit beschreibt diese dem stand der Technik zugehörige Veröffentlichung eine einseitig gerichtete Dämpfungsanordnung.

EP-A-0 154 000 ist eine weitere dem Stand der Technik zugehörige Veröffentlichung, die folgendes beschreibt:

ein erstes lasttragende Element;

ein zweites lasttragendes Element, das innerhalb des ersten lasttragenden Elements teleskopartig bewegbar ist;

eine auf dem ersten lasttragenden Element gelagerte bidirektionale Dämpfungsanordnung, wobei die bidirektionale Dämpfungsanordnung eine erste Dämpfungseinrichtung umfaßt, die eine erste Reibungsdämpfungskraft auf das zweite lasttragende Element entsprechend der Kontraktion des ersten und zweiten lasttragenden Elements beim Einfedern ausübt, und die eine zweite Reibungsdämpfungskraft auf das zweite lasttragende Element entsprechend der Ausdehnung des ersten und zweiten lasttragenden Elements beim Ausfedern ausübt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung stellt ein reibungsgedämpftes Federbein mit wahlweise kontrollierbarer unterschiedlicher Aus- und Einfederdämpfung bereit.

Die Erfindung stellt außerdem ein reibungsgedämpftes Federbein bereit, bei dem die entweder unter Ausfeder- oder unter Einfederbedingungen oder unter beiden erhaltene Reibungsdämpfungskraft aus einer oder mehreren Quellen stammt, die zusammen die gewünschte Reibungsdämpfungskraft unter Ausfeder- bzw. Einfederbedingungen liefern.

Die Erfindung ist im beiliegenden Anspruch 1 definiert, der unter der Annahme, daß der Stand der Technik gemäß EP-A-0 154 000 der am nächsten kommende Stand der Technik ist, in zweiteiliger Form abgefaßt ist.

Hierin beschrieben ist ein reibungsgedämpftes Federbein, das eine teleskopartige, lasttragende Anordnung umfaßt, welche aus zwei teleskopartig bewegbaren lasttragenden Elementen besteht. Eine bidirektionale Reibungsdämpfungsanordnung ist auf dem ersten oder äußeren lasttragenden Element gelagert, um auf das zweite oder innere lasttragende Element entsprechend der Kontraktion des ersten und zweiten lasttragenden Elements beim Einfedern eine erste Reibungsdämpfungskraft auszuüben. Außerdem liefert diese Dämpfungsanordnung eine zweite Reibungsdämpfungskraft, die auf das zweite lasttragende Element entsprechend der Ausdehnung des ersten und zweiten lasttragenden Elements beim Ausfedern ausgeübt wird. Eine Ausfederungsdämpfungsanordnung ist auf dem zweiten oder inneren lasttragenden Element gelagert und bewirkt die Ausübung einer zusätzlichen Reibungsdämpfungskraft auf das erste lasttragende Element, jedoch im wesentlichen nur in Abhängigkeit von der Ausdehnung des ersten und zweiten lasttragenden Elements beim Ausfedern. Demzufolge werden die durch die soeben beschriebene bidirektionale Dämpfungsanordnung und die Ausfederungsanordnung aufgebrachten Reibungsdämpfungskräfte unter Ausfederbedingungen kumulativ aufgebracht. Somit entspricht die unter Ausfederbedingungen erhaltene Gesamtreibungsdämpfungskraft der Summe dieser Kräfte.

Gemäß weiteren Prinzipien dieser Erfindung kann eine Einfederungsdämpfungsanordnung zur Beaufschlagung des zweiten lasttragenden Elements mit einer zusätzlichen Reibungsdämpfungskraft bereitgestellt werden, die jedoch im wesentlichen nur als Reaktion auf die Kontraktion des ersten und zweiten lasttragenden Elements beim Einfedern aufgebracht wird. Demzufolge werden die durch die soeben genannte bidirektionale Dämpfungsanordnung und die Einfederungsdämpfungsanordnung aufgebrachten Reibungsdämpfungskräfte unter Einfederbedingungen kumulativ aufgebracht. Somit entspricht die unter Ausfederbedingungen erhaltene Gesamtreibungsdämpfungskraft der Summe dieser Kräfte. Die Einfederungsdämpfungsanordnung kann je nach den Anforderungen der spezifischen, jeweils vorliegenden Anwendung zusätzlich zu oder anstelle von der obengenannten Ausfederungsanordnung vorgesehen werden.

Wie somit aus der obigen Zusammenfassung ersichtlich ist, stellt die vorliegende Erfindung eine unterschiedliche Aus- und Einfederdämpfung bereit, die aus den kumulativen Effekten der Ausfederungs- und/oder Einfederungsdämpfungsanordnungen resultiert, mit oder ohne Reibungsdämpfung, wie sie durch die bidirektionale Reibungsdämpfungsanordnung erzielt wird, die normalerweise in reibungsgedämpften Federbeinen gemäß dem Stand der Technik verwendet wird. Die vorliegende Erfindung kann somit im wesentlichen nur Ausfederungsdämpfung oder sowohl Ein- als auch Ausfederungsdämpfung liefern, je nach dem zur Erzielung einwandfreier Fahreigenschaften erforderlichen Unterschied zwischen Ausfeder- und Einfederdämpfung. Erstmals ist dieser Unterschied durch geeignete Wahl der bidirektionalen Ausfederungs- und Einfederungsdämpfungsanordnungen kontrollierbar, die entweder einzeln oder in Kombination vorgesehen werden können.

Diese und andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung offensichtlich, in der gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine derzeit bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Federbeins;

Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung des Dämpfungsrings, welcher Bestandteil der Ausfederungsdämpfungsanordnung des Federbeins gemäß Fig. 1 ist.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Eine derzeit bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die zur Verwendung als ein am Führerhaus angebautes Federbein geeignet ist, ist in Fig. 1-3 dargestellt. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, umfaßt dieses Federbein eine teleskopartige lasttragende Anordnung, bestehend aus zwei teleskopartig bewegbaren lasttragenden Elementen, einem äußeren rohrförmigen, lasttragenden Element 10 und einem inneren rohrförmigen, lasttragenden Element 12, das innerhalb des Elements 10 teleskopartig bewegbar ist. Im dargestellten Beispiel haben die Elemente 10 und 12 einen kreisförmigen Querschnitt. Eine bidirektionale Dämpfungsanordnung (im allgemeinen durch 14 gekennzeichnet) ist auf dem inneren Ende des Elements 10 gelagert. Die Anordnung 14 beaufschlagt die Außenfläche des Elements 12 entsprechend der Kontraktion der Elemente 10 und 12 beim Einfedern mit einer ersten Reibungsdämpfungskraft. Außerdem beaufschlagt die Anordnung 14 dieselbe Oberfläche des Elements 12 entsprechend der Ausdehnung der Elemente 10 und 12 beim Ausfedern mit einer zweiten Reibungsdämpfungskraft. Im Beispiel ist die beim Ausfedern aufgebrachte Reibungsdämpfungskraft größer als die beim Einfedern aufgebrachte Reibungsdämpfungskraft. Der Aufbau und die Art und Weise, wie dies erreicht wird, wird nunmehr beschrieben.

Eine Ausfederungsdämpfungsanordnung (im allgemeinen mit 16 gekennzeichnet) ist auf dem inneren Ende des Elements 12 (dem unteren Ende des Elements 12 gemäß Darstellung in Fig. 1) gelagert. Die Anordnung 16 beaufschlagt die Innenfläche des Elements 10 entsprechend der Ausdehnung der Elemente 10 und 12 beim Ausfedern mit einer Reibungsdämpfungskraft. Mit Ausnahme einer kleinen Restkraft übt die Anordnung 16 auf das Element 10 keine Reibungsdämpfungskraft als Reaktion auf die Kontraktion der Elemente 10 und 12 beim Einfedern aus. Folglich erzeugt das in Fig. 1 dargestellte Federbein beim Ausfedern eine kumulative Reibungsdämpfungskraft, die im Beispiel der Summe der von den Anordnungen 14 und 16 aufgebrachten Reibungsdämpfungskräfte entspricht.

Nunmehr sei speziell auf die in Fig. 1 dargestellte bidirektionale Dämpfungsanordnung 14 verwiesen, die aus einem oberen Keilring 18, einem unteren Keilring 20 und einem kombinierten Dämpfungs- und Lagerungselement 22 besteht. Das Element 22 fungiert normalerweise als ein Gleitlager zur Erleichterung einer reibungsarmen Ausdehnung und Kontraktion der Elemente 10 und 12. Wirkt jedoch eine axiale Last auf das Federbein, so wird der obere Keilring 18 durch das konische innere Ende eines im allgemeinen rohrförmigen Federträgers 24 mit einer Axiallast beaufschlagt, was den oberen Keilring 18 veranlaßt, das Element 22 gegen die Außenfläche des Elements 12 zu pressen. Als Folge davon wirkt auf das Element 12 eine Reibungsdämpfungskraft, die somit einer Ausdehnung bzw. Kontraktion der lasttragenden Anordnung beim Aus- bzw. Einfedern einen Widerstand entgegensetzt. Die Größe der aufgebrachten Reibungsdämpfungskräfte ist durch geeignete Wahl der Keilwinkel der Ringe 18 und 20 gegenüber der Längsachse des Federbeins kontrollierbar. Obwohl vorzugsweise zwei Elastomerschichten 26 und 28 zwischen den oberen und unteren Keilflächen des oberen Keilrings 18 und den gegenüberliegenden Flächen des Federträgers 24 bzw. des unteren Keilrings 20 angeordnet sind, kann eine oder beide dieser Berührungsflächen durch unmittelbaren Kontakt zwischen diesen Elementen gebildet werden. Man nimmt an, daß die Bereitstellung dieser Elastomerschichten die Empfindlichkeit des Federbeins gegenüber bestimmten hochfrequenten einwirkenden Kräften erhöht, indem eine im wesentlichen reibungslose Bewegung des oberen Keilrings 18 in bezug auf das Element 22 geschaffen wird.

Im Beispiel ist der obere Keilring 18 geteilt ausgeführt und kann äußere Schlitze (nicht dargestellt) enthalten, die die radiale Flexibilität gegenüber dem Element 20 und somit den gleichmäßigen Kontakt mit diesem fördern. Dies bewirkt die Vergrößerung der Berührungsfläche zwischen dem Element 20 und dem Element 12, wenn es gegen das Element 12 gepreßt wird, wodurch die sich ergebenden Reibungsdämpfungskräfte verstärkt werden. Der untere Keilring 20 ist jedoch nicht geteilt ausgeführt und sitzt mit Preßsitz in einem zylindrischen Freischnitt, der im inneren Ende des Elements 12 eingeformt ist. Er ist in dieser Position durch einen Sicherungsring 30 fixiert, der in einen im Bereich des inneren Endes des Elements ausgeformten Umfangsschlitz hineinragt und mit diesem in elastischen Eingriff gebracht werden kann. Das äußere Ende des unteren Keilrings 20 ist im vorgeschriebenen Keilwinkel geneigt und sitzt, wie soeben beschrieben, auf dem oberen Keilring 18 auf. Das innere Ende des unteren Keilrings 20 bildet eine konische Fläche 31, die gegenüber der Längsachse des Federbeins geneigt ist.

Wie weiterhin aus der Fig. 1 ersichtlich ist, ist ein Ausfederungsträger 32 zwischen der Anordnung 14 und der Anordnung 16 vorgesehen. Der Träger 32 hat ein im allgemeinen konisches Profil und eine innere, abgesetzt ausgeführte Bohrung, die mit dem Profil des Elements 12 übereinstimmt. Diese Bohrung bildet eine Positionierungsschulter 33, die in einem Abstand zum inneren Ende des Trägers 32 angeordnet ist, der dem Abstand einer entsprechenden Schulter entspricht, die durch die Begrenzung einer vom äußeren Ende des Elements 12 gebildeten Freifläche gebildet wird. Wenn der Ausfederungsträger 32 auf das äußere Ende des Elements 12 geschoben wird, greifen diese Schultern ineinander ein und positionieren somit den Ausfederungsträger 32. Ein Gleitlager 35 ist auf dem äußeren Ende des Ausfederungsträgers angeordnet und liegt an der Innenfläche des Elements 10 an. Wie das Element 22, besteht das Lager 35 aus einem geeigneten reibungsarmen Material, das die reibungsarme teleskopartige Bewegung der Elemente 10 und 12 fördert.

Ein Elastomerring 34 ist auf dem Element 12 aufgezogen und befindet sich normalerweise neben dem inneren Ende des Trägers 32, so daß er seinem konisch zulaufenden inneren Ende 36 gegenüberliegt. Wenn sich die lasttragende Anordnung ihrer vollausgedehnten Ausfederposition nähert, greift der Ring 34 in das Ende 36 ein und wird zwischen diesem und der Oberfläche 31 eingeklemmt. Als Folge davon wird der Ring 34 gedehnt und in einer Auswärtsrichtung um das Ende 36 gerollt, bis er eine Position erreicht, in der er zwischen der Oberfläche 31 und dem Ausfederungsträger 32 verkeilt ist, wie mit gestrichelten Linien in Fig. 1 dargestellt. Indem ein solches wahlweises Dehnen und Rollen des Rings 34 vorgesehen ist, ist es somit möglich, eine ständig zunehmende Ausfederungsdämpfungskraft zu erzeugen, die der Ausdehnung der Elemente 10 und 12 einen Widerstand entgegensetzt und diese schließlich beendet, wenn sie sich ihrer Ausfederposition nähern und diese schließlich erreichen. Außerdem erscheint eine auf das Federbein aufgebrachte axiale Last unter dieser Bedingung als eine auf den Ausfederungsträger 32 wirkende radiale Last.

Wie aus den Fig. 1-3 ersichtlich ist, besteht die Ausfederungsdämpfungsanordnung 16 aus einem inneren Keilring 38, bei dem eine äußere Keilfläche bezüglich der Längsachse des Federbeins vom äußeren Ende des Elements 12 aus geneigt ist. Die Innenfläche des Rings 38 stimmt mit dem Profil des Elements 12 überein. Der Innenrand des Rings 38 liegt am äußeren Ende des Ausfederungsträgers 32 an und wird durch dieses axial positioniert. Ein Dämpfungsring 40 wird vom Keilring 38 getragen und tragt seinerseits einen ringförmigen Reibklotz 42, der normalerweise an der Innenfläche des Lastelements 10 anliegt. Der Ring 40 hat eine innere, geneigte Keilfläche, die der äußeren Keilfläche des Rings 38 gegenüberliegt und diese umgibt. Ein Elastomerelement 44 ist zwischen diesen einander gegenüberliegenden Keilflächen angeordnet, um eine im wesentlichen reibungslose Bewegung des Ausfederungsdämpfers zu fördern und somit dessen Empfindlichkeit in derselben Weise zu erhöhen, wie dies durch die Elastomerschichten geschieht, die ein Bestandteil der Anordnung 14 sind. Wie in Fig. 1 dargestellt, enthält das Element 44 eine auswärts gerichtete Schulter 45, die in eine in der inneren Keilfläche des Rings 40 ausgebildete Aussparung 47 hineinragt und in dieser zusammengedrückt wird. Da die Schulter 45 in dieser Weise zusammengedrückt ist, drückt sie ständig den Ring 40 und damit den Klotz 42 nach außen, so daß der Klotz 42 normalerweise das Bestreben hat, mit dem Element 10 in Gleitkontakt zu bleiben (siehe Fig. 1).

Der Außenrand des Rings 38 sitzt auf einem ringförmigen Axiallager 46 auf und wird von diesem gesichert, welches seinerseits durch eine Anschlagscheibe 48 in seiner Lage gehalten wird. Die Scheibe 48 steht in Eingriff mit einem im Bereich des äußeren Endes des Elements 12 ausgebildeten Schlitz und ragt aus diesem nach außen, wie in Fig. 1 dargestellt. In dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel sind die Ränder der Ringe 38 und 48 sowie die des Elements 44 im Abstand zum Lager 46 und dem äußeren Ende des Ausfederungsträgers 32 angeordnet. Außerdem sind die Ränder des Elements 44 gegenüber dem Lager 46 und dem Ausfederungsträger 32 geneigt. Dieser Abstand schafft für das Element 44 Spiel, um sich unter Scherbeanspruchung dehnen zu können, so daß sich der Ring 40 axial nach außen relativ zum Ring 38 während der Ausdehnung der Elemente 10 und 12 verschieben kann.

Wie speziell aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, sollte der Dämpfungsring 40 ausreichend flexibel sein, um sich gleichmäßig dehnen zu können und damit ständigen Kontakt zwischen dem Klotz 42 und dem Element 10 herzustellen. Im Beispiel wird dies dadurch erreicht, daß der Ring 40 mit einer Fuge bei 50 und mit elf abstandsgleichen Schlitzen 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70 und 72 in seiner Außenfläche ausgeführt wird (siehe Fig. 3). Anzahl und Abstand dieser Schlitze können selbstverständlich in Abhängigkeit von der gewünschten Ausfederungskraft variieren. Der Ring 40 enthält außerdem zwei im Abstand voneinander angeordnete, parallele ringförmige Schultern 74 und 76 (Fig. 3), zwischen denen der Klotz 42 positioniert und gesichert ist. Es liegt auf der Hand, daß der Ring 40 zur Verbesserung der Dehnbarkeit anstelle der dargestellten Konstruktion in Form eines einzigen geteilten Rings aus zwei, drei, vier oder mehr bogenförmigen Segmenten gebildet werden kann. Bei einer solchen Segmentkonstruktion würden der Keilring 38 und das Element 44 aus entsprechenden Segmenten aufgebaut sein. Die Konstruktion des Klotzes 42 bliebe jedoch unverändert.

Während sich die Elemente 10 und 12 beim Ausfedern ausdehnen, wobei sich das Element 12, wie in Fig. 1 dargestellt, in Aufwärtsrichtung bewegt, verkeilt sich der Ring 38 gegen den Ring 40 und dehnt diesen in radialer Richtung nach außen. Dadurch preßt der Ring 40 den Klotz 42 gegen die Innenfläche des Elements 10. Wenn sich das Element 12 beim Einfedern in der Gegenrichtung bewegt, so tritt dies aufgrund der Neigungen der zusammenwirkenden Keilflächen der Ringe 38 und 40 nicht ein. In den meisten praktischen Fällen hat jedoch der Klotz 42 das Bestreben, mit dem Element 10 in Gleitkontakt zu bleiben, so daß auf das Element 10 selbst beim Einfedern eine kleine Reibungsdämpfungskraft ausgeübt wird. Da die auf das Element 10 während der Ausdehnung der Elemente 10 und 12 beim Ausfedern ausgeübte Reibungsdämpfungskraft vergleichsweise sehr viel größer ist als diese Restkraft, wirkt jedoch die Ausfederungsdämpfungsanordnung 16 im wesentlichen in einer Richtung. Das heißt, sie beaufschlagt das Element 10 im wesentlichen nur beim Ausfedern mit einer Reibungsdämpfungskraft. Wie nunmehr offensichtlich ist, beaufschlagt die bidirektionale Dämpfungsanordnung unter solchen Bedingungen gleichzeitig das Element 12 mit einer Reibungsdämpfungskraft. Die so erhaltene Ausfederungsdämpfungskraft entspricht der Summe der vom Element 14 und der Anordnung 16 unter solchen Bedingungen ausgeübten Reibungsdämpfungskräfte.

Wie bei erneuter Bezugnahme auf Fig. 1 ersichtlich ist, liefert das erfindungsgemäße Federbein auch einseitig gerichtete nur auf Einfedern beschränkte unterschiedliche Dämpfung zusätzlich zu oder anstelle von der einseitig gerichteten nur auf Ausfedern beschränkten Dämpfung. Zu diesem Zweck kann eine Einfederungsdämpfungsanordnung (im allgemeinen mit 79 gekennzeichnet) vorgesehen werden. Die Anordnung 79 ist innerhalb einer ringförmigen Ausnehmung 78 aufgenommen, die durch den unteren Keilring 20 gebildet wird. Die Ausnehmung 78 hat eine einwärts gerichtete Keilfläche mit einer umgekehrten Neigung gegenüber derjenigen des Rings 38. Ein Keilring 80 ist innerhalb der Aussparung 78 angeordnet und besitzt eine geneigte Keilfläche, die mit dieser Keilfläche in unmittelbarem Kontakt steht und auf dieser aufliegt. Die gegenüberliegende Fläche des Rings 80 trägt einen ringförmigen Reibklotz 82, der an der Außenfläche des Elements 12 anliegt. Eine Elastomerschicht (nicht dargestellt), die im allgemeinen dem Element 44 entspricht, kann zwischen dem Ring 80 und der Keilfläche der Ausnehmung 78 angeordnet werden. Wird diese Schicht vorgesehen, so preßt sie, ebenso wie das Element 44, den Ring 80 und damit den Klotz 82 nach innen, so daß der Klotz 82 normalerweise das Bestreben hat, mit dem Element 12 in Gleitkontakt zu bleiben (siehe Fig. 1).

Während der Kontraktion der Elemente 10 und 12 beim Einfedern wird der Ring 80 gegen den Klotz 82 verkeilt und bewirkt dessen Kontraktion radial nach innen. Der Ring 80 preßt somit den Klotz 82 gegen die Außenfläche des Elements 12, wodurch das Element 12 mit einer Reibungsdämpfungskraft beaufschlagt wird. Wenn sich das Element 12 unter Ausfederbedingungen in der Gegenrichtung bewegt, so tritt dies aufgrund der Neigungen der zusammenwirkenden Keilflächen der Ringe 20 und 80 nicht ein. Wie die Ausfederungsdämpfungsanordnung hat jedoch auch der Klotz 82 das Bestreben, mit dem Element 12 in Kontakt zu bleiben, so daß auf das Element 12 selbst beim Ausfedern eine kleine Reibungsdämpfungskraft ausgeübt wird. Da die auf das Element 12 während der Druckbeaufschlagung der Elemente 10 und 12 beim Einfedern ausgeübte Reibungsdämpfungskraft vergleichsweise viel größer ist als diese Restkraft, wirkt jedoch die Einfederungsdämpfungsanordnung im wesentlichen in einer Richtung. Das heißt, sie beaufschlagt das Element 12 im wesentlichen nur beim Einfedern mit einer Reibungsdämpfungskraft. Wie nunmehr offensichtlich ist, beaufschlagt die bidirektionale Dämpfungsanordnung unter solchen Bedingungen gleichzeitig das Element 12 mit einer Reibungsdämpfungskraft. Die so erhaltene Einfederungsdämpfungskraft entspricht der Summe der von der Anordnung 14 und der Anordnung 79 unter solchen Bedingungen ausgeübten Reibungsdämpfungskräfte.

Eine derzeit bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Federbeins enthält ferner eine Verbundfeder (im allgemeinen mit 84 gekennzeichnet), die zwischen zwei einander gegenüberliegenden Federsitzen, einem festen Federsitz 86 und einem beweglichen Federsitz 88, zusammengedrückt wird. Der zuletzt genannte Sitz wird durch einen ringförmigen Querflansch gebildet, der sich vom äußeren Ende des Federträgers 24 aus nach außen erstreckt. Die Innenfläche des Federträgers 24 und die Außenfläche des Elements 10 stehen in unmittelbarem Gleitkontakt. Um zwischen diesen Oberflächen eine Dreh- sowie eine Längsbewegung zu ermöglichen, können eine oder beide Oberflächen mit einem geeigneten reibungsarmen Material beschichtet werden. Die Feder 84 besteht aus einem rohrförmigen Elastomergehäuse 90 und einer im Gehäuse 90 eingebetteten Schraubenfeder 92. Vorzugsweise bilden die Enden des Gehäuses 90 und der Sitze 86 bzw. 88 geeignete Druckdichtungen, so daß der Innenraum der Feder wie nunmehr beschrieben wird, druckbeaufschlagt werden kann. Darüberhinaus sollten diese Dichtungen geeignete Feuchtigkeitsdichtungen darstellen, um das Eindringen von Feuchtigkeit in das Innere des Federbeins zu verhindern.

Der Sitz 86 hat ein im allgemeinen kreisförmiges, ebenes Profil und einen erhabenen Mittelabschnitt. Der äußere Rand des Sitzes 86 bildet einen Flansch, der den oberen Rand der Feder 84 überlappt und sichert. Ein oberes am Führerhaus angebautes Verbindungsglied 88 ist in das im äußeren Ende des Elements 12 vorgesehene Innengewinde einschraubbar. Das Verbindungsglied 88 enthält eine ringförmige Schulter 90, die dem inneren Ende eines Abschnitts 92 mit Außengewinde gegenüberliegt. Diese Schulter liegt auf dem inneren Rand des Sitzes 86 und sichert diesen, wenn das Verbindungsglied 88, wie in Fig. 1 dargestellt, in das Element 1 eingeschraubt und festgezogen ist. Ein zweites am Führerhaus angebautes Verbindungsglied 94 ist am äußeren Ende des Elements 10 befestigt. Die Verbindungsglieder 88 und 94 sind jeweils an einem Lkw-Führerhaus und einem Lkw-Chassis zu befestigen oder umgekehrt.

Der Innenraum des Federbeins gemäß Fig. 1 kann druckbeaufschlagt sein, so daß es in gewissem Umfang als Luftfeder wirkt. Zu diesem Zweck enthält der Sitz 86 eine Öffnung 96, die zur Verbindung mit einem Anschlußstück 98 mit einem geeigneten Gewinde versehen ist. Dieses Anschlußstück steht mit einer Luftleitung 100 in Verbindung, die ihrerseits mit einer Druckluftquelle (nicht dargestellt) verbunden ist. Das innere lasttragende Element enthält ebenfalls einen oder mehrere Luftkanäle 102, durch die über das Anschlußstück 98 zugeführte Luft strömen kann, um im gesamten Innenraum des Federbeins einen gleichmäßigen Druck auf rechtzuerhalten. Daraus ist zu ersehen, daß der Innenraum des Federbeins, der allgemein durch die Feder 84 und das Lager 10 begrenzt ist, eine Kammer mit veränderlichem Volumen bildet. Das Volumen dieser Kammer ist selbstverständlich bezüglich der Ausdehnung und Kontraktion der Elemente 10 und 12 variabel. Es ist somit durch diese Druckbeaufschlagung der Kammer möglich, den Luftdruck innerhalb dieser Kammer zu regeln und damit den Widerstand der lasttragenden Anordnung gegen die Druckbeaufschlagung beim Einfedern zu erhöhen. Darüberhinaus ist es gleichermaßen möglich, die Länge des Federbeins durch selektive Druckbeaufschlagung dieser Kammer zu variieren, so daß das Federbein normalerweise eine gewünschte Ausdehnungs- oder Kontraktionsposition unter einer vorgegebenen axialen Last einnimmt. Dies gestattet beispielsweise die selektive Einstellung einer Führerhaushöhe in Übereinstimmung mit dem vorgeschriebenen Innendruck.

Obwohl hierin eine derzeit bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung dargestellt und beschrieben ist, sind für den Fachmann Änderungen naheliegend. So könnte beispielsweise in einigen Anwendungen, bei denen keine bidirektionale Dämpfung erforderlich ist, nur die Ausfederungsdämpfungsanordnung oder nur die Einfederungsdämpfungsanordnung entsprechend der jeweiligen Gegebenheit verwendet werden. Demgemäß ist die Erfindung nicht durch die spezielle dargestellte und beschriebene Ausführungsform begrenzt, und der wahre Rahmen und Geist der Erfindung werden mit Bezug auf die beigefügten Ansprüche festgelegt.


Anspruch[de]

1. Reibungsgedämpftes Federbein, umfassend:

ein erstes lasttragendes Element (10), ein zweites lasttragendes Element (12), das teleskopartig in dem ersten lasttragenden Element (10) bewegbar ist;

eine bidirektionale Dämpfungsanordnung (14), die auf dem ersten lasttragenden Element (10) gelagert ist, wobei die bidirektionale Dämpfungsanordnung (14) eine erste Dämpfungseinrichtung (18, 20, 22) umfaßt, die eine erste Reibungsdämpfungskraft auf das zweite lasttragende Element (12) entsprechend der Kontraktion des ersten (10) und zweiten (12) lasttragenden Elements beim Einfedern ausübt, und die eine zweite Reibungsdämpfungskraft auf das zweite lasttragende Element (12) entsprechend der Ausdehnung des ersten (10) und zweiten (12) lasttragenden Elements beim Ausfedern ausübt;

dadurch gekennzeichnet, daß

eine einseitig gerichtete Dämpfungsanordnung (16) auf dem zweiten lasttragenden Element (12) im Abstand von der bidirektionalen Dämpfungsanordnung (14) gelagert ist, und im Abstand von der Anordnung, die die zweite Dämpfungseinrichtung (38, 40) umfaßt, um eine dritte Reibungsdämpfungskraft auf das erste lasttragende Element (10) im wesentlichen nur in Abhängigkeit von der Ausdehnung oder der Kontraktion des ersten und des zweiten lasttragenden Elements (10, 12) beim Einfedern bzw. beim Ausfedern auszuüben, wodurch die in der einseitig gerichteten Dämpfungsanordnung erzielte Reibungsdämpfungskraft die erste Reibungsdämpfungskraft und die dritte Reibungsdämpfungskraft umfaßt; oder die zweite Reibungsdämpfungskraft und die dritte Reibungsdämpfungskraft; wobei die einseitig gerichtete Dämpfungsanordnung (16) eine Keilringeinrichtung (38) umfaßt, die an dem inneren Ende des zweiten lasttragenden Elements (12) befestigt ist; eine dehnbare Dämpfungseinrichtung (40), die reibschlüssig mit dem ersten lasttragenden Element (10) verbunden ist, und ein elastomeres Element (44), das zwischen der Keilringeinrichtung (38) und der dehnbaren Dämpfungseinrichtung (40) angeordnet ist, wobei die Keilringeinrichtung (38) so in bezug auf die Richtung der teleskopartigen Bewegung des ersten (10) und des zweiten (12) lasttragenden Elements geneigt ist, daß sie die dehnbare Dämpfungseinrichtung (40) ausdehnt und dadurch die dehnbare Dämpfungseinrichtung während der Ausdehnung bzw. Kontraktion des ersten (10) bzw. zweiten (12) lasttragenden Elements gegen das erste (10) lasttragende Element drückt.

2. Federbein nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das erste (10) und das zweite (12) lasttragende Element jeweils ein inneres Ende und ein äußeres Ende aufweist, und daß die bidirektionale Dämpfungsanordnung (14) im Bereich des inneren Endes des ersten (10) lasttragenden Elements gelagert ist, und die Ausfederungsdämpfungsanordnung (16) im Bereich des inneren Endes des zweiten (12) lasttragenden Elements gelagert ist.

3. Federbein nach Anspruch 1 oder 2, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die dehnbare Dämpfungseinrichtung (40) einen Spaltring umfaßt, der eine Vielzahl von Schlitzen (52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72) aufweist, die in seiner Außenfläche ausgebildet sind, und zwei voneinander beabstandete parallele ringförmige Schultern (74, 76), die von der Außenfläche nach außen ragen, und einen ringförmigen Reibbelag (42), der auf dem Spaltring zwischen den ringförmigen Schultern (74, 76) gelagert ist.

4. Federbein nach Anspruch 3, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Dämpfungseinrichtung (38, 40) ferner das elastomere Element (44) umfaßt, das zwischen der Keilringeinrichtung (38) und dem Spaltring (40) angeordnet ist.

5. Federbein nach Anspruch 3 oder 4, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Keilringeinrichtung (38) ein Keilring mit einer inneren Bohrung ist, die mit dem Umriß des inneren Endes des zweiten (12) lasttragenden Elements übereinstimmt, und ferner gekennzeichnet durch eine Anschlageinrichtung, die von dem inneren Ende des zweiten (12) lasttragenden Elements nach außen ragt, um die Keilringeinrichtung (38) während der Ausdehnung des ersten (10) und zweiten (12) lasttragenden Elements beim Ausfahren in einer festen Position darauf zu halten.

6. Federbein nach Anspruch 5, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlageinrichtung eine Anschlagscheibe (48) umfaßt, die lösbar an dem inneren Ende des zweiten (12) lasttragenden Elements befestigt ist.

7. Federbein nach Anspruch 5 oder 6, ferner dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausfederungsträger (32) vorgesehen ist mit einer Bohrung, die mit dem Umriß des inneren Endes des zweiten lasttragenden Elements (12) übereinstimmt, wobei der Ausfederungsträger (32) mit einem Ende mit der Keilringeinrichtung (38) in Eingriff steht, und daß die Anschlageinrichtung (48) ferner dazu dient, den Ausfederungsträger und die Keilringeinrichtung (38) fest Ende an Ende zu halten.

8. Federbein nach Anspruch 7, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Ausfederungsträger ferner ein sich verjüngendes Ende aufweist, und ferner umfassend einen elastomeren Ausfederungsanschlagring (34), der um das zweite (12) lasttragende Element im Bereich des sich verjüngenden Endes gespannt ist, und eine Einrichtung, die auf dem ersten (10) lasttragenden Element gelagert ist, um den Ausfederungsanschlagring (34) an dem sich verjüngenden Ende entlang zu rollen und darum zu spannen, wenn sich das erste (10) und das zweite (12) lasttragende Element seiner voll ausgefahrenen Ausfederungsposition nähert.

9. Federbein nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine weitere Einfederungsdämpfungsanordnung (79), die auf dem ersten (10) lasttragenden Element gelagert ist und eine dritte Dämpfungsanordnung umfaßt, die beim Einfedern eine vierte Reibungsdämpfungskraft auf das zweite (12) lasttragende Element ausübt entsprechend der Kontraktion des ersten (10) und zweiten (12) lasttragenden Elements, wobei die dritte Dämpfungseinrichtung ein zweites und vorkomprimiertes elastomeres Element (44) umfaßt, das bei Scherung ablenkbar ist.

10. Federbein nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Dämpfungseinrichtung eine auf der ersten Dämpfungseinrichtung gelagerte kontrahierbare Dämpfungseinrichtung umfaßt.

11. Federbein nach Anspruch 9, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Einfederungsdämpfungsanordnung (79) eine einzige Dämpfungseinrichtung umfaßt.

12. Federbein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner gekennzeichnet durch eine rohrförmige elastomere Feder mit zwei Enden, eine mit dem ersten (10) und dem zweiten (12) lasttragenden Element in Wirkverbindung stehende Befestigungseinrichtung, die die Enden der Feder hält und verschließt, um eine Kammer zu bilden, und eine Einrichtung (100), die die Kammer mit Druck beaufschlagt.

13. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilringeinrichtung (38) so in bezug auf die Bewegungsrichtung des ersten (10) und des zweiten (12) lasttragenden Elements geneigt ist, daß sie die dehnbare Dämpfungseinrichtung (40) ausdehnt und dadurch die dehnbare Dämpfungseinrichtung im wesentlichen nur während der Ausdehnung des ersten (10) und-des zweiten (12) lasttragenden Elements beim Einfedern gegen das erste (10) lasttragende Element drückt.







IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com