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Die Erfindung betrifft ein selbstladendes, einstellbares Luftfederungselement, mit der Möglichkeit der verlangsamten Ein- und Ausfederung, welches aus einem Zylinder und einem darin gleitenden, mit Schmiereinrichtung versehenen, abdichtenden Kolben mit rohrförmiger, abgedichteter Kolbenstange besteht und durch Einfüllen flüssiger Medien in seiner Charakteristik veränderbar ist.
Es sind bereits aus Zylinder und Kolben bestehende, pneumatische Federelemente bekannt, welche einen wirksamen Zylinderraum und einen Ringraum zur gedämpften Ausfederung vorsehen. Diese Elemente sind jedoch nicht in der Lage einen Druckverlust selbsttätig, d. h. ohne Zuhilfenahme fremder Energie, auszugleichen bzw. müssen sie bei Inbetriebnahme mit Druckluft gefüllt werden und eignen sich kaum zur Veränderung ihrer Charakteristik.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Luftfederungselement, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das untere Ende des Zylinders mit einem einstellbaren überdruckventil verbunden ist, und dass in etwa gleicher Höhe des Zylinders eine Verbindung mit einem Ansaugventil vorgesehen ist, über welches atmosphärische Aussenluft angesaugt wird und dass zum Einlassen derselben in den inneren Arbeitsraum des Elements im Kolben selbst bzw. im oberen Teil der rohrförmig ausgeführten Kolbenstange, ein vom ringförmigen Raum zwischen Kolbenstange und Zylindermantel her zu öffnendes Rückschlagventil eingesetzt ist.
Dieses Federungselement besitzt die Fähigkeit über einen vom Kolben abgegrenzten Ringraum und über besondere Anordnugn von Kanälen und Ventilen den Gasdruck im wirksamen Zylinderraum zu erhöhen, einen eventuellen Druckverlust infolge undichter Stellen usw. zu ergänzen sowie den Druck über ein an sich bekanntes Ablassventil zu senken bzw. ganz abzulassen. Weiters sieht das Element noch die Möglichkeit vor, durch Einfüllen flüssiger Medien oder Einsetzen anderer volumenverkleinernder Teile in die Kolbenstange, die Kennlinie stark zu verändern. Durch Einsetzen eines Ventils, welches den Raum in der hohlen Kolbenstange von dem oberen wirksamen Zylinderinhalt trennt, erreicht man ein verlangsamtes Ausfedern (Stossdämpfereffekt).
Es ist jedoch auch schon bei Weglassen des eben beschriebenen Ventils ein gedämpfter Ausfederhub zu bemerken, der davon herrührt, dass der Ringraum beim Einfedern Aussenluft ansaugt, welche beim Ausfederhub über ein Überdruckventil langsamer ausströmt.
Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel sowie ein Diagramm. Fig. l zeigt das Federbein im axialen Schnitt, im ausgefederten Zustand, Fig. 2 zeigt das Federbein im eingefederten Zustand, Fig. 3 zeigt die Kennlinie eines massstäblich gebauten Elements.
Der Zylinder --5-- ist rohrförmig und ist am oberen Ende mit einem Dichtflansch --2-- versehen, welcher mit einer Abdeckung--l-- (welche auch ein Befestigungslager vorsieht) verschraubt ist. Zwischen Dichtflansch --2-- und Abdeckung --1-- ist ein Gummidichtring-3-mit rundem Querschnitt, welcher in der Regel mit 0-Press-Ring--3--bezeichnet wird.
Im oberen Teil des Zylinders --5-- befindet sich ein bekanntes Ablassventil --4--. (Hier in die Zylinderwand eingelassen könnte es jedoch ebensogut an der Abdeckung--l--angebracht sein. )
In der Zylinderwand sind auch zwei weitere Ventilkörper eingelassen oder zumindest Anschlüsse für weiter entfernte, über Rohrleitungen oder Schläuche verbundene, hier jedoch direkt angebrachte Ventile-21 und 22--. Ventil --22-- ist ein Ansaugventil über welches die ringförmige Pumpkammer-29-Aussenluft ansaugt.
Ventil--21--ist ein Überdruckventil welches über die Einstellschraube --19-- und Feder
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einen variablen Öffnungsdruck--24-, welcher einen Einstich vorsieht, in dem ein 0-Press-Ring--25--die Kolbenstange-26-- luftdicht umschliesst.
Die Kolbenstange --26-- ist ebenfalls rohrförmig ausgeführt. Sie ist am unteren Ende mit einer dichten
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--26-- istKolben --11-- trägt drei Einstiche, wovon der obere und der untere Einstich zur Aufnahme von O-Press-Ring --12-- zwecks Abdichtung an der Zylinderwand dienen.
Der mittlere Einstich--16--bildet eine ringförmige Kammer, welche bei der Montage mit einem Schmiermittel gefüllt wird. Dicht unter dem Kolben--11--ist im hohlen Raum--27--der Kolbenstange --26-- ein Rückschlagventil --17-- eingebaut, welches den wirksamen Zylinderinhalt--6--und--27- von der ringförmigen Pumpkammer--29--trennt bzw. ein Rückströmen des Gasdruckes in dieselbe verhindert.
Weiters befinden sich im Zylinder --5-- noch ein oberer und ein unterer Prellring-10 und 23-welche in an sich bekannter Weise aus Gummi ausgeführt eine weiche Hubbegrenzung darstellen.
Um eine stark verlangsamte Ausfederbewegung des Kolbens zu erreichen, sieht die ringförmige Kolbenstange --26-- in ihrem Inneren ein Feingewinde --7-- vor, in welches ein Ventilkörper-13- mit federbelastetem Ventil--8-- eingeschraubt werden kann.
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undRingraum--29--angesaugt. Der Kolben befindet sich hernach in Stellung nach Fig. 2. Beim Herausziehen des Kolbens wird der Ringraum --29-- verkleinert, wobei die angesaugte Luft bei fehlender Ventilplatte-13-
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über das federbelastete Rückschlagventil --17-- in den wirksamen Zylinderinhalt --6-- strömt und dort einen überdruck erzeugt.
Ist die Ventilplatte --13-- eingesetzt, so muss die Luft vom Hohlraum--27--der Kolbenstange --26-- über die kleine Bohrung --9-- der Ventilplatte --13-- in den oberen Zylinderraum - 6--einströmen. Zur weiteren Eläuterung sei die Ventilplatte --13-- vorläufig ausgeschraubt. Nun ist also im Zylinderraum --6-- und auch im Raum--27-ein höherer Druck als der atmosphärische, d. h. spätestens hier beginnt das Element zu federn. Rückt man den Kolben ein zweites Mal ein, so wird wieder Aussenluft des atmosphärischen Druckes in den Ringraum --29- angesaugt. Jetzt hilft der bereits stärker gewordene Druck im Zylinderraum--6 und 27--mit, den Kolben abwärts zu drücken.
Der Ringraum - wird dabei soweit zusammengedrückt bis über das Rückschlagventil --17-- Druck in den Zylinderraum--6 und 27-aus dem Ringraum strömt. Der Druck im Zylinderraum--6 und 27-wird dadurch verstärkt und infolge der grösseren wirksamen Kolbenfläche des wirksamen Raumes--6 und 27-gewinnt der Kolben an Kraft und erzeugt auf der ringförmigen kleineren Kolbenfläche einen höheren Druck, welcher eben über das Ventil--17--in den Zylinderraum--6 und 27--strömt. Dieser Pumpvorgang geht so lange vor sich, bis das an dem Ringraum--29--angeschlossene und auf einen bestimmten Wert eingestellte Überdruckventil --21-- öffnet und der Druck nicht wie bisher über das Rückschlagventil sondern über das Ventil--21--entweicht.
Da dieser Vorgang nicht explosionsartig, sondern langsam vor sich geht, wird die Abwärtsbewegung des Kolbens leicht gebremst.
Will man eine stärkere Verlangsamung erreichen, so wird in das Gewinde--7--die Ventilplatte - eingeschraubt. Die Ventilplatte--13--hat eine kleine exzentrische Bohrung --9-- und einen Ventilsitz grösseren Durchlasses mit einer mittels Schraube --15-- befestigten Blattfeder --14-- belasteten Ventilkugel--8--.
Beim Einfederhub steigt der Druck im oberen Teil des Zylinders sehr rasch an. Fast ebenso schnell kann der Druck über das Ventil-8-in den Raum-27-strömen und einen Druckausgleich bewirken. Im eingefederten Zustand ist jedoch der Raum oberhalb der Ventilplatte--13--viel kleiner als der Raum --27-- in der Kolbenstange-26--. Der Kolben würde nicht weit genug ausfedern, würde nicht langsam Druck über die kleine Bohrung --9-- in der Ventilplatte --13-- aus dem Raum-27-in den Raum --6-- nachströmen und dort erst wirksam werden. Da dieses Nachströmen-wie schon erwähnt-je nach Grösse der Bohrung langsam vor sich geht, erfolgt auch die ausfedernde Bewegung langsam.
Es wird also nicht wie bekannt, der Ringraum dazu ausgenutzt, sondern der Hohlraum des Kolbens. Der Ringraum wird als Pumpe benutzt, weshalb sich diese Art der Ausführung besonders zur Federung von Wintersportfahrzeugen, Rädern, Krafträdern, Fahrzeugsitzen, Bürositzen usw. eignet und überall wo man keine Druckluft zur Verfügung hat. Es sei noch erwähnt, dass dieses Element die Vorteile bekannter Luftfederungen mit einschliesst, da es ebenfalls mit Druckluft, welche über das Ansaugventil --22-- eingeblasen wird, gefüllt werden kann.
In Fig. 3 ist in der Senkrechten der Federweg in mm eines in Zeichnungsgrösse gebauten Elements eingetragen. In der Waagrechten ist die Belastung in kp zu finden. Zum Beispiel bei etwa 4, 8 kp/cm2 Fülldruck und 60 kp Belastung federt das Element noch nicht. Erhöht man die Belastung um 10 kp, so federt das Element bereits etwa 8 mm ein.
Durch Einfüllen eines flüssigen Mediums, welches man beim Ansaugventil --22-- einfüllen kann und welches über das Ventil--17--in den Raum--27- (bei gekennzeichneter Verwendungslage) fliesst, kann man die Kennlinie stark verändern. Sie verläuft dann je nach Füllhöhe mehr oder weniger unterhalb der eingezeichneten und schon im letzten Drittel fast waagrecht. Durch Umkehren des Elements kann das flüssige Medium über das Ablassventil --4-- wieder ausgeblasen werden.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Selbstladendes, einstellbares Luftfederungselement, mit der Möglichkeit der verlangsamten Ein- und Ausfederung, welches aus einem Zylinder und einem darin gleitenden, mit Schmiereinrichtung versehenen, abdichtenden Kolben mit rohrförmiger, abgedichteter Kolbenstange besteht, d gekennzeichnet, dass das untere Ende des Zylinders (5) mit einem einstellbaren überdruckventil (21) verbunden ist, und dass in gleicher Höhe des Zylinders eine Verbindung mit einem Ansaugventil (22) vorgesehen ist, über welches atmosphärische Aussenluft angesaugt wird und dass zum Einlassen derselben in den inneren Arbeitsraum (27,6) des Elements im Kolben (11) selbst bzw.
im oberen Teil der rohrförmig ausgeführten Kolbenstange, ein vom ringförmigen Raum zwischen Kolbenstange (26) und Zylindermantel her zu öffnendes Rückschlagventil (17) eingesetzt ist.
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