DE10025753A1 - Kraftfahrzeug-Luftfeder mit einem Zusatzvolumen - Google Patents

Abstract

Bei einer Kraftfahrzeug-Luftfeder (2), dessen Luftvolumen in ein Luftfeder- (4) und ein Zusatzvolumen (6) aufgeteilt ist, sind beide Volumina (4, 6) durch eine Leitung (8), dessen Querschnitt mittels eines Ventils (12) schaltbar oder stufenlos verstellbar ist, miteinander verbunden. DOLLAR A Um Reibung beim Verstellen des Ventils (12) weitgehend zu vermeiden, weist das Ventil (12) zwei gegensinnig zueinander angeordnete Rollmembranen (56, 58) auf, wobei der Zwischenraum (60) zwischen den beiden Rollmembranen (56, 58) vorzugsweise mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Die beiden gegensinnig zueinander angeordneten Rollmembranen (56, 58) können zu einer einzigen Doppelrollmembran (76) zusammengefasst sein. Vorzugsweise ist sowohl der Ventilkörper (34) als auch die Bohrung (62) des Ventilgehäuses (36) zylindrisch ausgebildet, so dass sich unabhängig von der Auslenkung des Ventilkörpers (34) ein konstanter Wirkdurchmesser Dw der Rollmembranen (56, 58 bzw. 76) ergibt. DOLLAR A Das erfindungsgemäße Ventil (12) ist auf allen Gebieten anwendbar, wo ein großer Querschnitt bei kleinen Schaltzeiten und Kräften voll freigegeben werden muss und nur wenig Schaltenergie zur Verfügung steht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug-Luftfeder mit einem Zusatzvolumen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beim Einsatz von Luftfedern in PKW ist für einen optimalen Federungskomfort ein möglichst großes Luftvolumen zu verwenden. Weil direkt am Rad durch Fahrwerksbauteile (z. B. Längslenker, Bremse, Antriebswelle, . . .) meist nicht genug Platz ist, wird dieses große Luftvolumen in ein Luftfeder- und ein Zusatzvolumen aufgeteilt (Fig. 1a). Das Zusatzvolumen kann dann an einer Stelle in der Nähe (z. B. im Motorraum, im Längsträger, im Kofferraum, . . .) untergebracht werden. Beide Volumen werden dann mit einer Leitung verbunden, deren Querschnitt derart groß ist, dass ein Luftaustausch sehr schnell und ohne nennenswerten Druckverlust stattfinden kann. Fährt das Fahrzeug z. B. über Kopfsteinpflaster, so federt die Luftfeder entsprechend der Fahrgeschwindigkeit mit einer hohen Frequenz ein und aus. Jeder Ein- und Ausfedervorgang ist mit einem Luftaustausch verbunden, welcher nicht behindert werden darf, da ansonsten der Federungskomfort vermindert wird.

Ein hoher Federungskomfort bedingt eine geringe Federsteifigkeit. Diese wird (nach obigen Ausführungen) mit einem großen Luftfedervolumen erreicht. Nachteilig ist dabei aber, dass damit auch die Lenkung "schwammig" wird. Ebenso verändert sich bei geringer Federsteifigkeit das Fahrverhalten beim Bremsen, beim Beschleunigen, bei Kurvenfahrt und schnellen Ausweichmanövern in Richtung Instabilität, was unerwünscht ist, da damit die Fahrsicherheit beeinträchtigt wird.

Um diesen Zielkonflikt zwischen komfortabler Luftfederauslegung und Stabilität des Fahrverhaltens zu lösen, wird die oben beschriebene Leitung mittels eines Ventils absperrbar gestaltet (Fig. 1b). Während des normalen Fahrzustandes ist das Ventil geöffnet und zwar derart, dass es kein wesentliches Hindernis für den Luftaustausch zwischen Luftfeder- und Zusatzvolumen ist. Wird das Fahrzeug nun gebremst, beschleunigt, in Kurve gefahren oder zu einem schnellen Ausweichmanöver gezwungen, so wird durch ein Steuergerät (welches den Fahrzustand mittels Sensoren erkennt) das Ventil schlagartig geschlossen. Nun sind Luftfeder- und Zusatzvolumen voneinander getrennt, mit der Folge, dass nur noch das Luftfedervolumen für den Federvorgang zur Verfügung steht. Die Federsteifigkeit ist daher höher und das Fahrzeug hat ein stabileres Fahrverhalten.

Sobald das Steuergerät erkennt, dass keiner der beschriebenen stabilitätskritischen Fahrzustände mehr vorliegt, wird das Ventil wieder geöffnet. Dieser Öffnungsvorgang muss derart sein, dass sich eine zwischenzeitlich eventuell gebildete Druckdifferenz zwischen Luftfeder- und Zusatzvolumen langsam ausgleichen kann und so kein plötzliches Einsacken oder Aufbocken des Fahrzeugs erfolgt. Erst wenn der Druckausgleich ganz abgeschlossen ist, darf das Ventil wieder ganz geöffnet werden.

Ventile für diese Aufgabe sind bekannt. Sie werden meistens (im LKW-Bau) als Vorsteuerventile realisiert, wobei ein kleines Elektromagnetventil ein großes pneumatisch betätigtes Ventil schaltet (Fig. 2). Die Alternative ist eine elektromagnetische Betätigung des Ventils. Im PKW-Bau ist jedoch keine entsprechend leistungsfähige Druckluftquelle vorhanden, um das pneumatisch betätigte Ventil zu schalten. Daher bleibt nur die elektromagnetische Betätigung übrig (Fig. 3).

Will man den durch das Ventil freizugebenden Querschnitt stufenlos verstellen, um beispielsweise bestimmte Federfrequenzen zu erhalten oder den beschriebenen langsamen Druckausgleich zu ermöglichen, so muss das Ventil möglichst unabhängig von den bestehenden Druckdifferenzen im System und seinen eigenen Reibungskräften arbeiten. Kräfte aufgrund Druckdifferenzen sollen so angreifen, dass sie sich gegenseitig aufheben und somit keinen Einfluss auf den Schalt- oder Verstellvorgang des Ventils haben. Reibungskräfte sollen so klein wie möglich sein und ein konstantes Niveau haben. Sind diese Forderungen erfüllt, dann ist jedem bestimmten Strompegel, der dem Elektromagneten zugeführt wird, eine bestimmte Ventilstellung zugeordnet. Eine stufenlose Querschnittsfreigabe ist also gegeben.

Um möglichst druckunabhängig zu sein, eignet sich das Druckentlastungsprinzip (Fig. 4). Eine vollständige Druckentlastung ist jedoch auch beim dargestellten Prinzip nicht möglich (z. B. bei Stern- und Runddüse). Grund dafür ist, dass zur Druckentlastung eine Tellermembran nötig wäre. Diese besitzt jedoch einen Wirkdurchmesser Dw, welcher sich in Abhängigkeit vom Lebensalter (durch Dehnung) verändert und zudem von axialen und radialen Einbautoleranzen abhängig ist. Eine Rollmembrane ist hierfür nicht geeignet, da diese bei Druckumschlag umgestülpt und dabei zerstört würde. Dies gilt auch für die Tellermembran, wenn diese auch etwas unempfindlicher ist.

Dieselben Problemstellungen (nicht konstanter Wirkdurchmesser und Umstülpung) ergeben sich auch, wenn man ein Schieberventil mit Teller- oder Rollmembran (Fig. 5) versieht. Versieht man das Schieberventil mit einer Dichtung (Fig. 6), so ist diese verschleiß- und leckagebehaftet. Ebenso sind beim Schalten und Regeln Reibungskräfte zu überwinden, welche sich in Abhängigkeit vom Druck ändern. Dies kann so weit gehen, dass die Reibkraft größer als die Magnetkraft ist und das Ventil also nicht schaltet. Ein zuverlässig schaltendes Ventil oder ein Ventil, bei dem jedem bestimmten Strompegel eine bestimmte Ventilstellung zugeordnet ist, ist daher damit nicht realisierbar.

Es wäre denkbar, ein Schieberventil mit Dichtung (Fig. 6) einzusetzen, bei welchem nur kleine Druckdifferenzen auftreten. In der Praxis von PKW-Luftfedersystemen treten jedoch so große Druckdifferenzen auf, bedingt durch schnelles Ein- und Ausfedern, dass zur Zeit ein Einsatz nur unter reduzierten Anforderungen möglich ist.

Weiterhin wäre zur Ventilbetätigung ein Elektromagnet erforderlich, welcher eine große Anzahl von Windungen mit geringem elektrischen Widerstand hat und damit eine große Ventilmasse, großen Bauraum hat und hohe Kosten verursacht. Zweitens würde der Anker des Ventils beim Einschalten des Betätigungsstromes in Richtung auf den Ventilsitz beschleunigt. Infolge der großen vorzuhaltenden Magnetkraft könnten große Geschwindigkeiten auftreten, so dass beim Auftreffen auf den Ventilsitz große Verzögerungen wirksam würden, d. h. der Anker erzeugt beim Auftreffen auf den Ventilsitz ein Geräusch, das hammerschlagartig sein kann.

In LKW-Luftfederanlagen existieren Ventile für schlagartiges Schließen und langsames Öffnen auf Basis pneumatischer Betätigung.

In PKW-Luftfedern sind Magnetventile bekannt, die auf den größeren Leitungsquerschnitt angepasst wurden. Zusätzlich hat man eine "Druckentlastung" vorgesehen, um die wirkenden Kräfte zu verringern. Allerdings sind alle diese Lösungen mit Reibung behaftet und lassen damit eine einwandfreie Verstellung/Regelung nicht zu. Im LKW-Bau sind die Ventile pneumatisch betätigt, weil die Pneumatik eine hohe Energiedichte besitzt. Der hohe Energieverbrauch (Druckluft entweicht) spielt dort keine wesentliche Rolle. Ebenso spielt dort das Schaltgeräusch keine große Rolle.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Kraftfahrzeug-Luftfeder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wobei das zu verwendende Ventil die folgenden vorteilhaften Eigenschaften aufweisen soll:

• - Stufenlose Verstellbarkeit,
• - Unabhängigkeit von den herrschenden Druckdifferenzen,
• - geringe Leckage,
• - sehr kurze Reaktionszeit,
• - stabiles Verhalten bei Strömungskräften,
• - geringe Masse,
• - geringe Reibung,
• - ausreichende Lebensdauer,

und

• - klein baut,
• - wenig elektrische Energie verbraucht,
• - fein dosiertes, stufenloses Öffnen ermöglicht,
• - den vollen Querschnitt ohne Drosselung freigibt,
• - kostengünstig ist,
• - keine lästigen Geräusche verursacht.

Diese Aufgabe ist im wesentlichen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 (Fig. 7) gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß werden in das Luftfeder-Ventil zwei Rollmembranen gegensinnig zueinander eingebaut, womit folgende vorteilhafte Eigenschaften und Wirkungsweisen gegeben sind:

Es gibt keine Reibung beim Verstellen des Ventils (bis auf Rollreibung und Widerstand durch Gummiverformung).

Durch die gegensinnige Anordnung wird ein Umstülpen oder eine Zerstörung der Rollmembranen vermieden. Der Druck wirkt immer auf der "richtigen" Seite.

Der Raum zwischen den beiden Rollmembranen steht mit der Atmosphäre in Verbindung. Damit ist sichergestellt, dass der Druck in der Rollfalte immer größer ist als auf der abgewandten Seite, d. h. auf der Seite zwischen den Rollmembranen. So wird ein Umstülpen sicher verhindert. Durch den konstanten Wirkdurchmesser Dw der Rollmembranen ist es möglich, den Sitzdurchmesser Ds so auszulegen, dass sich stets alle Druckkräfte gegenseitig aufheben. Die Verstellkraft ist damit unabhängig vom aktuell herrschenden Druck im Luftfedersystem. Somit ist eine einwandfreie Regelung ohne messtechnische Bestimmung des Druckes möglich.

Im Gegensatz zu Tellermembranen bleibt bei den erfindungsgemäß angeordneten Rollmembranen der vollständige Druckausgleich auch über die gesamte Lebensdauer erhalten. Der Grund besteht darin, dass die auftretende Längung zu keiner Änderung des Wirkdurchmessers Dw führt.

Gegenüber Ventilen mit Manschettendichtung (Fig. 6) hat das erfindungsgemäße Ventil den Vorteil, dass keine Undichtigkeit auftreten kann. Leckage kann nur durch Diffusion der Luft durch die Membran erfolgen. Diese Leckage ist aber um Größenordnungen geringer.

Ein weiterer Vorteil besteht in der erhöhten Lebensdauer. Infolge fehlender Reibung entsteht kein Verschleiß. Damit ist die Lebensdauer nicht durch Reibung begrenzt.

Wegen der fehlenden Reibung kann der Ventilkörper aus einem Werkstoff mit geringerer Dichte hergestellt werden. Infolge des somit geringeren Gewichts reichen geringere Beschleunigungskräfte (= Magnetkräfte) aus, so dass der Elektromagnet kleiner ausgelegt werden kann. Dadurch ergeben sich wiederum die Vorteile:

Kleinerer Bauraum durch kleineren Elektromagnet, Geringeres Schaltgeräusch infolge geringerer Masse des Ankers und des Ventilkörpers.

Wegen der geringen Reibung können auch kürzere Schaltzeiten ermöglicht werden, ohne gleichzeitig den Elektromagnet und das Schaltgeräusch zu vergrößern. Auch reichen weniger Windungen des Elektromagneten (bei gleichem Strom) aus.

Infolge weniger Windungen ist das Ventil kostengünstiger, kleiner und leichter als vergleichbare Ventile.

Wegen der geringen Reibung kann der Strom reduziert werden, so dass weniger Energie verbraucht wird.

Das Ventil ist auch unempfindlich gegen Strömungskräfte und besitzt so eine stabile Kennlinie.

Die Verwendung eines Schrittmotors als Antrieb ermöglicht eine genaue Positionierung und Energieabschaltung nach Erreichen der Sollposition. Bei Antrieb durch einen Piezo- Aktor ergibt sich eine sehr geringe Energieaufnahme, sehr hohe Positionsgenauigkeit und sehr kurze Reaktionszeit. In Kombination mit einem elektrochemischen Aktor ergibt sich eine sehr geringe Energieaufnahme, sehr hohe Haltekräfte, hohe Positionsgenauigkeit auch nach Abschalten der Energieversorgung und ein definierter Fail-Safe-Zustand.

Bei Einsatz mit pneumatischem Aktor: sehr kurze Stellzeiten, kleinbauendes Steuerventil.

Die Rollmembranen können vorzugsweise dazu eingesetzt werden, ein Sterndüsen-Ventil gegen Druckkräfte voll auszugleichen, ohne dabei den Hub vergrößern zu müssen.

Das erfindungsgemäße Ventil ist auf allen Gebieten anwendbar, wo ein großer Querschnitt bei kleinen Schaltzeiten und Kräften voll freigegeben werden muss und nur wenig Schaltenergie zur Verfügung steht.

Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Luftfeder mit Zusatzvolumen anhand der beigefügten Abbildungen näher beschrieben.

Fig. 1a und Fig. 1b zeigen Prinzipdarstellungen von Luftfedern jeweils mit Zusatzvolumen.

Es zeigt:

Fig. 2 den Längsschnitt durch ein herkömmliches LKW- Luftfeder-Ventil (sogen. Vorsteuerventil);

Fig. 3 ein herkömmliches elektromagnetisch betätigbares Luftfeder-Ventil, im Längsschnitt;

Fig. 4 ein elektromagnetisch betätigbares Luftfeder- Ventil, das nach dem Druckentlastungsprinzip funktioniert, ebenfalls im Längsschnitt;

Fig. 5 ein sogenanntes "Schieberventil" herkömmlicher Bauart mit Tellermembran, im Längsschnitt;

Fig. 6 den Längsschnitt durch ein herkömmliches Schieberventil mit Dichtung, und zwar:

Fig. 6a im geöffneten Zustand und

Fig. 6b im geschlossenen Zustand;

Fig. 7 ein erfindungsgemäßes Luftfeder-Ventil mit zwei Rollmembranen, im Längsschnitt, und zwar:

Fig. 7a im geöffneten Zustand,

Fig. 7b im geschlossenen Zustand,

Fig. 7c eine erfindungsgemäße Rollmembran im Längsschnitt und

Fig. 7d eine ausschnittsweise Vergrößerung des erfindungsgemäßen Ventils, ebenfalls im Längsschnitt;

Fig. 8 eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftfeder-Ventils, bei dem die beiden Rollmembranen zu einer Doppelrollmembran zusammengefasst sind, und zwar:

Fig. 8a im geöffneten Zustand,

Fig. 8b im geschlossenen Zustand und

Fig. 8c eine erfindungsgemäße Doppelrollmembran im Längsschnitt; und

Fig. 9 eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Luftfeder- Ventils nach dem "Sterndüsen"-Prinzip, jeweils im Längsschnitt.

Wie eingangs erwähnt, weist eine komfortable Kraftfahrzeug-Luftfeder 2 (Fig. 1a) bei beengten Platzverhältnissen vorzugsweise ein Zusatzvolumen 6 auf. Dabei sind das Luftvolumen 4 der Luftfeder 2 und das Luftvolumen 6 eines Zusatzbehälters über eine Leitung 8 mit großem Querschnitt miteinander verbunden.

Um bei kritischen Fahrsituationen die normalerweise komfortable Luftfeder 2 härter einstellen zu können, ist die Verbindungsleitung 8 zwischen Luftfedervolumen 4 und Zusatzvolumen 6 mittels eines Ventils (Gesamtventil 10) absperrbar (Fig. 1b). Dies hat zur Folge, dass die Federwirkung dann ausschließlich mit dem Luftfedervolumen 4 realisiert wird.

Die in den Fig. 2 bis 6 dargestellten herkömmlichen Ventile für Luftfedern 2 mit Zusatzvolumen 6 weisen die eingangs geschilderten Nachteile auf.

Das Gesamtventil 10 (Fig. 6) besteht aus einem Ventil 12 und einer Betätigungseinrichtung 14. Die Betätigungseinrichtung 14 kann beispielsweise ein Elektromagnet sein, wie in fig. 6 dargestellt. Beim Elektromagnet 14 (nach Fig. 6) sind folgende Teile vorhanden: Anker 16, Polstück 18, Joch 20, Jochscheibe 22, Spulenträger 24, Spule 26, Feder 28, Führungsrohr 30, Verbindungsstange 32 zum Ventilkörper 34. Diese Teile sind abhängig vom verwendeten Betätigungsprinzip und somit austauschbar.

Das Ventil 12 besteht aus Ventilgehäuse 36, Ventilkörper 34, Ventilsitzdichtung 38 und Dichtung 40. Im Falle von Fig. 6 ist die Dichtung 40 als Manschettendichtung ausgeführt.

Im Grundzustand ist das Ventil 12 offen. Hierbei drückt die Feder 28 den Anker 16 nach unten, wobei dieser über die Verbindungsstange 32 den Ventilkörper 34 nach unten bewegt, bis dieser an einen Anschlag 42 stößt. Der Anschlag 42 ist so positioniert, dass der Hub 44 nicht größer wird als nötig. Der durch das Ventil 12 freigegebene Querschnitt 46 soll so groß sein wie der Leitungsquerschnitt 48. Der freigegebene Querschnitt 46 ergibt sich aus Hub . Ds . π. Der Hub 44 soll nicht größer sein als vorstehend berechnet, da ansonsten beim schnellen Schließen mehr Hub 44 durchfahren werden muss, was länger dauert und somit die Schließzeit vergrößert.

In diesem Grundzustand sind nun Luftfedervolumen 4 und Zusatzvolumen 6 ohne nennenswerte Querschnittsminderung miteinander verbunden, so dass ein unbehinderter Luftaustausch beim Ein- und Ausfedern möglich ist.

Wird nun gebremst, beschleunigt oder/und in Kurve gefahren, so dass die Regelung (nicht dargestellt) erkennt, dass ein instabiler Fahrzustand entstehen könnte, steuert die Regelung die Betätigungseinrichtung 14 (in Fig. 6 den Ventilmagneten) an. Der Strom, der durch die Spule 26 fließt, erzeugt ein Magnetfeld. Der magnetische Fluss 50 strömt durch Joch 20 und Jochscheibe 22, Anker 16, Luftspalt 52 und Polstück 18. Hierbei haben Joch 20 und Jochscheibe 22 die Aufgabe, den Magnetfluss 50 zu führen und zu bündeln, so dass keine unnötigen magnetischen Verluste entstehen.

Das größte Hindernis im Weg des Magnetflusses 50 ist der Luftspalt 52. Alle energetischen Systeme streben den Zustand geringster Energie an. Daher bewegt sich der Anker 16 gegen die Federkraft und gegen die Reibkraft zum Polstück 18, so dass der Luftspalt 52 verringert wird. Der magnetische Fluss 50 hat nun einen geringeren Widerstand zu überwinden, d. h. ein Zustand geringerer Energie ist eingenommen.

Da der Anker 16 mittels der Verbindungsstange 32 mit dem Ventilkörper 34 verbunden ist, wird der Ventilkörper 34 nach oben gezogen. Seine Dichtkante 54 wird gegen die Ventilsitzdichtung 38 gepresst. Nach Fig. 6b ist der Weg von der Luftfeder 2 zum Zusatzvolumen 6 versperrt. Es kann nur nach das Luftfedervolumen 4 am Federungsvorgang teilnehmen.

In diesem Zustand können nun durch Ein- und Ausfedern der Luftfeder 2 Druckänderungen entstehen. Damit der Ventilkörper 34 durch Druckkräfte nicht aus seiner Stellung gedrückt wird, müssen die oben und unten am Ventilkörper 34 angreifenden Druckkräfte gleich groß sein. Es handelt sich um einen Raum in welchem überall der gleiche Druck herrscht. Daher könnten unterschiedliche Druckkräfte nur entstehen, wenn die Druckflächen unterschiedlich groß wären. Um unterschiedlich große Druckflächen zu vermeiden, sind Ds (= Dichtsitz) und Dw (= Wirkdurchmesser) in Fig. 7 gleich groß. Die Druckkräfte sind also ausgeglichen.

Weiter wird nun im geschlossenen Zustand die Dichtmanschette 40 beansprucht. Sie muss verhindern, dass Luft aus dem Luftfedervolumen 4 um den Dichtsitz 38 herum zum Zusatzvolumen 6 gelangt. Dies gelingt dadurch, dass der Luftdruck die Dichtlippe 54 gegen den Ventilkörper 34 presst und somit abdichtet. Allerdings entsteht dabei auch die Reibkraft, deren Größe von der Anpresskraft und somit vom (stets schwankenden) Luftdruck abhängt. Dies ist einer der eingangs bezeichneten Nachteile.

Wird der Spulenstrom wieder abgeschaltet, weil die Regelung erkannt hat, dass kein stabilitätskritischer Fahrzustand mehr vorliegt und daher wieder in den komfortablen Luftfederzustand geschaltet werden soll, so drückt die Feder 28 den Anker 16 gegen die Reibkraft wieder nach unten. Das Ventil 12 ist wieder offen. Luftfedervolumen 4 und Zusatzvolumen 6 sind voll miteinander verbunden und beide Volumen 4, 6 können zum Federn benutzt werden, wodurch ein komfortables Federungsverhalten vorliegt.

Die Funktion des in Fig. 7 (7a bis 7d) gezeigten Aufbaues ist identisch mit der gemäß Fig. 6 (6a, 6b). Der Unterschied besteht jetzt lediglich darin, dass die reibungsbehafteten Manschettendichtung 40 durch zwei reibungsfreie Rollmembranen 56, 58 ersetzt wurde. Wie aus Fig. 7b ersichtlich ist, hat sich der Wirkdurchmesser Dw durch das Schließen nicht verändert. Die Membranen 56, 58 haben sich beim Schließen lediglich am Innern der Ventilgehäuse-Bohrung 62 und am Außendurchmesser des Ventilkörpers 34 abgerollt. Die unterschiedlichen Längen innen und außen lassen das erkennen.

Die Rollmembranen 56, 58 müssen mit Gewebeeinlage 64 gefertigt werden. Diese verleiht dem Gummi 66 Halt und überträgt die Kräfte auf Befestigungswülste 68, 70. Der Gummi 66 dichtet nur ab. Zur Herstellung muss Gewebe in Hutform gepresst werden, anschließend wird Gummi anvulkanisiert (Fig. 7c). Kritisch ist hier, dass der Gewebe-Hut nicht beliebig hoch sein kann, weil die Verformungsfähigkeit des Gewebes Grenzen setzt und daher eine größere Höhe zur Festigkeitsminderung führt.

Die Befestigung der Wülste 68, 7a ist in Fig. 7 (7a bis 7c) nicht dargestellt. Zur Positionssicherung müssen verschiedene Hülsen aufeinandergesetzt werden. Hierbei ist wichtig, dass Zwischenhülsen 72,74 so gestaltet sind, dass sie eine bestimmte Position einnehmen, sich also nicht in Abhängigkeit von der Wulstverformung axial bewegen. Zu diesem Zweck halten zwei (Befestigungs-)Hülsen 82, 84 die (Zwischen-)Hülsen 72, 74 in ihrer Position (Fig. 7d). Ohne die exakte Fixierung mittels Positionssicherung könnten sonst Spalten entstehen, welche zu Undichtigkeit führen würden.

Das Bezugszeichen 86 definiert eine luftdurchlässige Membran. Diese dichtet die Ventilgehäuse-Bohrung 62 derart ab, dass kein Schmutz und Wasser eindringen kann ohne jedoch den Luftaustausch wesentlich zu behindern. Schmutz und Wasser würden die Funktion beeinträchtigen und gegebenenfalls zusätzlich zu Korrosion führen.

Die in Fig. 8 gezeigte Konstruktion mit Doppelrollmembran 76 entspricht der in Fig. 7 dargestellten, aber statt eines hutförmigen Membrangewebes ist ein schlauchförmiges nötig. Der Vorteil einer solchen schlauchförmigen Membran 76 besteht darin, dass nur ein einziges Teil herzustellen und zu montieren ist. Insbesondere die Befestigung am Ventilkörper 34 ist viel einfacher.

Bezugszeichenliste

2

(Kraftfahrzeug-)Luftfeder

4

Luftfedervolumen

6

Zusatzvolumen

8

Leitung

10

Gesamtventil

12

Ventil

14

Betätigungseinrichtung, z. B. Elektromagnet

16

Anker

18

Polstück

20

Joch

22

Jochscheibe

24

Spulenträger

26

Spule

28

Feder

30

Führungsrohr

32

Verbindungsstange

34

Ventilkörper

36

Ventilgehäuse

38

Ventilsitzdichtung (Dichtsitz)

40

Dichtung (Dichtungsmanschette)

42

Anschlag

44

Hub

46

(Ventil-)Querschnitt (= Hub . Sitzdurchmesser = H . Ds)

48

Leitungsquerschnitt

50

magnetischer Fluss

52

Luftspalt

54

Dichtkante, Dichtlippe

56

,

58

Rollmembran

60

Zwischenraum

62

Ventilgehäuse-Bohrung

64

Gewebeeinlage

66

Gummi

68

,

70

Befestigungswulst (Wulst)

72

,

74

(Zwischen-)Hülse

76

Doppelrollmembran

78

Einlassöffnung

80

Auslassöffnung

82

,

84

(Befestigungs-)Hülse

86

Membran, luftdurchlässig

Claims (10)

1. Kraftfahrzeug-Luftfeder (2), dessen Luftvolumen in ein Luftfeder- (4) und ein Zusatzvolumen (6) aufgeteilt ist, wobei beide Volumina (4, 6) durch eine Leitung großen Querschnitts (8), dessen Querschnitt mittels eines Ventils (12) schaltbar oder stufenlos verstellbar ist, miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (12) zwei gegensinnig zueinander angeordnete Rollmembranen (56, 58) aufweist.

2. Kraftfahrzeug-Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (60) zwischen den beiden Rollmembranen (56, 58) mit der Atmosphäre in Verbindung steht.

3. Kraftfahrzeug-Luftfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Ventilkörper (34) als auch die Bohrung (62) des Ventilgehäuses (36) zylindrisch ausgebildet sind, so dass sich unabhängig von der Auslenkung des Ventilkörpers (34) ein konstanter Wirkdurchmesser Dw der Rollmembranen (56, 58) ergibt.

4. Kraftfahrzeug-Luftfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch zwei Zwischenhülsen (72, 74) zur Positionierung und Fixierung der beiden Rollmembranen (56, 58) auf Ventilkörper (34) und Ventilgehäuse (36).

5. Kraftfahrzeug-Luftfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden gegensinnig zueinander angeordneten Rollmembranen (56, 58) zu einer einzigen Doppelrollmembran (76) zusammengefasst sind.

6. Kraftfahrzeug-Luftfeder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppelrollmembran (76) durch Klemmen mit einem Klemmring auf dem Ventilkörper (34) befestigt und abgedichtet ist.

7. Kraftfahrzeug-Luftfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollmembranen (56, 58) bzw. die Doppelrollmembran (76) an den Ventilkörper (34) anvulkanisiert sind bzw. ist.

8. Kraftfahrzeug-Luftfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (12) elektromagnetisch betätigbar ist.

9. Kraftfahrzeug-Luftfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Ankers (16) ein Schrittmotor als Linearmotor, Piezo-Stapel-Aktor - auch mit Wegübersetzer - Piezo-Biegeelement-Aktor (Torque-Block), elektromagnetischer Aktor oder als pneumatischer Aktor (Vorsteuerventil) ausgebildet ist.

10. Kraftfahrzeug-Luftfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollmembranen (56, 58) dazu eingesetzt werden, ein Sterndüsen- oder Runddüsen-Ventil gegen Druckkräfte auszugleichen.