DE10250143A1 - Luftfederungssystem eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Luftfederungssystem eines Kraftfahrzeuges

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Abstract

Luftfederungssystem eines Kraftfahrzeuges, aufweisend einen vertikal expandierenden Balg (34), einen Ventilkörper (38), der an einem inneren oberen Abschnitt des Balges (34) montiert ist und mit Verbindungsdurchlässen (40, 42, 44) zum Zuführen von Druckluft in den (34) oder zum Auslassen der Druckluft aus dem Balg (34), einen Kolben (32), der unterhalb des Balges (34) installiert ist, und ein Ventilbetätigungsmittel zum Schalten eines Öffnungs- und Schließzustands der Verbindungsdurchlässe (40, 42, 44) in Erwiderung auf die Relativbewegung des Kolbens (32) zu dem Ventilkörper (38).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Luftfederungssystem eines Kraftfahrzeuges, und insbesondere ein Luftfederungssystem, bei dem eine Luftfeder als Niveauventil zur angemessenen Steuerung des Ein- und Ausströmens von Druckluft in Erwiderung auf eine von einem unebenen Gelände oder einer Traglast des Kraftfahrzeuges übertragenen Belastung oder Vibration vorgesehen ist, wodurch die Bauteile des Luftfederungssystems vereinfacht werden und der damit verbundene Arbeitsprozeß reduziert wird.
  • Ein Federungssystem eines Fahrzeuges wurde hauptsächlich im Hinblick auf eine Verminderung von Stößen entwickelt, die von einem unebenen Gelände auf die Fahrzeugkarosserie übertragen werden, um dadurch die Sicherheit und Bequemlichkeit des Fahrens in einem Fahrzeug zu verbessern. Eines der Federungssysteme zum Erreichen des vorgenannten Zweckes ist ein Luftfederungssystem zum Einstellen des Zu- und Abführens von Druckluft, um die Höhe des Fahrzeuges in Erwiderung auf die Traglast angemessen zu steuern und die Änderung der Position eines Fahrzeuges zu verhindern, um eine Stabilität während der Bewegung des Fahrzeuges zu schaffen.
  • Bei einem herkömmlichen Luftfederungssystem, wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind Luftfedern 1 an jedem Vorder- und Hinterrad mit Druckausgleichbehältern unabhängig voneinander montiert, wobei jede Luftfeder 1 über einen Luftströmungsdurchlaß 3 mit einem Drucksteuerventil 4 verbunden ist. Das Drucksteuerventil 4 ist seinerseits mit einem Luftverdichter 5 zum Aufnehmen von Außenluft verbunden, um diese auf einen hohen Druck zu verdichten, und der Luftströmungsdurchlaß 3 ist jeweils mit einem Reservebehälter 6 und einem Trockner 7 verbunden.
  • Infolgedessen tritt von dem Luftverdichter 5 verdichtete Luft durch das Drucksteuerventil 4 hindurch, wird auf einen vorbestimmten Druck eingestellt, und wird in den Druckausgleichbehälter 2 gelassen, der über den Luftströmungsdurchlaß 3 an jedem Rad montiert ist. Die in den Druckausgleichbehälter 2 eingelassene Druckluft wird von einem Niveauventil (Fig. 2) gesteuert, um angemessen in die Luftfeder 2 eingeführt zu werden, wodurch die Höhe der Fahrzeugkarosserie stabil aufrechterhalten wird und Stöße von einem unebenen Gelände reduziert werden.
  • Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist das Niveauventil 10, das an jedem Rad zum steuerbaren und genauen Zuführen der Druckluft aus dem Druckausgleichbehälter 2 in die Luftfeder 1 vorgesehen ist, an einer Seitenfläche eines Rahmenlängsträgers 12 montiert. Das Niveauventil 10 ist an einer Schwingenseite mit einem Ende eines Hebels 14 verbunden, dessen anderes Ende mit einem Ende einer Stange 16 verbunden ist, deren anderes Ende an einem Achsträger 20 befestigt ist, an dem eine Achse 18 montiert ist. Zwischen dem Rahmenlängsträger 12 und dem Achsträger 20 ist die Luftfeder 1 montiert, um die Druckluft von dem Niveauventil 10 aufzunehmen, um einen Abstand zwischen dem Rahmenlängsträger 12 und dem Achsträger 20 einzustellen.
  • Das Niveauventil 10 weist eine Einlassöffnung 10a, die über den Luftströmungsdurchlaß 3 mit dem Druckausgleichbehälter 2 zum Aufnehmen der Druckluft daraus verbunden ist, eine Auslassöffnung 10b zum Zuführen der Druckluft, die von der Einlassöffnung 10a in die Luftfeder 1 gelassen wird, und einen Auslaß 10c zum Auslassen der in der Luftfeder 1 befindlichen Druckluft in die Atmosphäre auf.
  • Das Niveauventil 10 ist darin mit einer Schwinge (nicht gezeigt), die in Erwiderung auf die Schwenkbewegung des Hebels 14 schwenkt, einem Arm zum angemessenen Öffnen und Schließen der Einlassöffnung 10a, der Auslassöffnung 10b und des Auslasses 10c in Erwiderung auf die Schwenkbewegung der Schwinge, und einem Kolben (nicht gezeigt) versehen. Zwischen der Auslassöffnung 10b des Niveauventils 10 und der Luftfeder 1 ist ein Luftströmungsdurchlaß 3 zum Zirkulieren der Druckluft angeschlossen.
  • Ein Fahrzeugrad 22 ist an der Achse 18 in direktem Kontakt mit der Straße montiert, und ein gummiartiger Stoßfängeranschlag 24 aus weichem Material ist an der Bodenfläche des Rahmenlängsträgers 12 montiert, um in direkten Kontakt mit dem Achsträger 20 zu gelangen, wenn die Fahrzeugkarosserie während der Bewegung des Fahrzeuges vollständig durchgefedert wird, wodurch ein minimierter Abstand zwischen dem Rahmenlängsträger 12 und dem Achsträger 20 gewährleistet wird.
  • Jedoch gibt es bei dem oben beschriebenen Luftfederungssystem nach dem Stand der Technik das Problem, dass dieses System zwangsläufig mit den Bauteilen ausgestattet ist, wie dem Niveauventil 10, dem mit der Schwinge des Niveauventils 10 verbundenen Hebel 14, und der mit dem Hebel 14 und dem an der Achse 18 montierten Achsträger 20 verbundenen Stange 16, wobei das Niveauventil 10 in Erwiderung auf die von einem unebenen Gelände oder von der Traglast eines Fahrzeuges verursachte Belastung während der Bewegung des Fahrzeuges die Druckluft in die Luftfeder 1 einlassen oder aus dieser auslassen muß.
  • Ein anderes Problem besteht darin, dass das derartig konstruierte Luftfederungssystem die Beeinflussung zwischen den entsprechenden Teilen des Hebels 14 und der Stange 16 und den um diese herum zugeordneten Teilen beim Installieren des Niveauventils 10 berücksichtigen muß, woraus sich Schwierigkeiten im Hinblick auf die Anordnung der Bauteile und deren Gestaltung ergeben.
  • Mit der Erfindung wird ein Luftfederungssystem eines Kraftfahrzeuges geschaffen, bei dem eine Niveauventilwirkung auf eine Luftfeder zur angemessenen Steuerung des Ein- und Ausströmens von Druckluft in Erwiderung auf eine von einem unebenen Gelände oder einer Traglast des Fahrzeuges während dessen Bewegung übertragene Belastung oder Vibration vorgesehen ist, wodurch der Montagevorgang für ein Luftfederungssystem durch Integration von Teilen vereinfacht wird und das bei der Gestaltung der Peripherieteile einbezogene Anordnungsproblem verringert wird.
  • Dies wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erreicht durch ein Luftfederungssystem eines Kraftfahrzeuges, aufweisend einen vertikal expandierenden Balg und einen Ventilkörper, der an einem inneren oberen Abschnitt des Balges montiert ist und mit Verbindungsdurchlässen zum Zuführen von Druckluft in den Balg oder zum Auslassen der Druckluft aus dem Balg versehen ist. Ein Kolben ist unterhalb des Balges installiert. Ein Ventilbetätigungsmittel ist zum Schalten eines Öffnungs- und Schließzustands der Verbindungsdurchlässe in Erwiderung auf die Relativbewegung des Kolbens zu dem Ventilkörper vorgesehen.
  • Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
  • Fig. 1 ein Blockschema eines Luftfederungssystems nach dem Stand der Technik;
  • Fig. 2 eine Seitenansicht einer an einer Fahrzeugkarosserie montierten Luftfeder des Luftfederungssystems aus Fig. 1;
  • Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Luftfederungssystems eines Kraftfahrzeuges gemäß der Erfindung;
  • Fig. 4 einen Schnitt der Struktur einer Luftfeder des Luftfederungssystems aus Fig. 3;
  • Fig. 5 einen Schnitt der Luftfeder aus Fig. 4 im zusammengedrückten Zustand; und
  • Fig. 6 einen Schnitt der Luftfeder aus Fig. 4 im expandierten Zustand.
  • Mit Bezug auf die Zeichnung wird ein Luftfederungssystem nach einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
  • In der nachfolgenden Beschreibung werden Teile, die denen nach dem Stand der Technik entsprechen, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine ausführliche Erläuterung dieser Teile wird weggelassen.
  • Das Luftfederungssystem gemäß der Erfindung weist, wie aus Fig. 3 ersichtlich, Luftfedern 1 auf, die an jedem Vorder- und Hinterrad zwischen einem Rahmenlängsträger 12 und einem Achsträger 20 montiert sind. Jede Luftfeder 1 nimmt unter einem hohen Druck komprimierte Luft, die in einem Druckausgleichbehälter 2 gespeichert ist, über einen Luftströmungsdurchlass 3 auf.
  • Wie aus Fig. 4 ersichtlich, weist die Luftfeder 1 eine Montageplatte 30, die an dem Rahmenlängsträger 12 fixiert ist, einen Kolben 32, der an dem Achsträger 20 fixiert ist, und einen Balg 34 auf, der an dessen oberen und unteren Abschnitt mit der Montageplatte 30 und dem Kolben 32 luftdicht gekuppelt ist, um einen geschlossenen Raum darin zu bilden.
  • In der Luftfeder 1 ist ein Ventilkörper 38 und ein Ventilbetätigungsmittel zum genauen Einlassen der in dem Druckausgleichbehälter 2 gespeicherten hochkomprimierten Luft in die Luftfeder 1 oder zum angemessenen Auslassen der in der Luftfeder 1 befindlichen hochkomprimierten Luft in die Atmosphäre bei vertikalen Stößen und Rückstößen des Achsträgers 20 vorgesehen, wodurch eine vertikale Höhe auf einem genauen Niveau gehalten wird.
  • In anderen Worten weist der Ventilkörper 38, der unterhalb der Montageplatte 30, d. h. an einem inneren oberen Abschnitt des Balges 34 angeordnet ist, eine Einlassöffnung 38a, die mit dem Luftströmungsdurchlass 3 verbunden ist, der seinerseits auch mit dem Druckausgleichbehälter 2 verbunden ist, eine Auslassöffnung 38b, die mit Außenluft verbunden ist, einen ersten Verbindungsdurchlass 40, der zum Einlassen der hochkomprimierten Luft aus der Einlassöffnung 38a in den Ventilkörper 38 ausgebildet ist, einen zweiten Verbindungsdurchlass 42, der von der Auslassöffnung 38b mit dem Inneren des Ventilkörpers 38 und dem ersten Verbindungsdurchlass 40 verbunden ist und derart ausgebildet ist, dass es möglich ist, dass das Ventilbetätigungsmittel gleitend darin eingesetzt werden kann, und einen dritten Verbindungsdurchlass 44 auf, der von dem zweiten Verbindungsdurchlass 42 an einer Stelle abzweigt, die höher als eine Stelle liegt, wo der zweite Verbindungsdurchlass 42 mit dem ersten Verbindungsdurchlass 40 verbunden ist, um dadurch mit dem Inneren des Balges 34 verbunden zu sein.
  • Das Ventilbetätigungsmittel weist eine Verbindungsstange 48, die an ihrem oberen Ende gleitend in den zweiten Verbindungsdurchlass 42 eingesetzt ist und an ihrem unteren Ende mit einem unteren Abschnitt des Kolbens 32 verbunden ist, ein Blockierteil 46, das aus einer oberen und einer unteren Dichtungseinheit 46a und 46b zusammengesetzt ist und an einem oberen Ende der Verbindungsstange 48 montiert ist, um in Richtung nach oben und nach unten einen Bereich zu blockieren, wo der dritte Verbindungsdurchlass 44 und der zweite Verbindungsdurchlass 42 abgezweigt sind, wenn die Luftfeder 1 im Normalzustand betrieben wird, und ein Dichtungsteil 50 auf, das an einer inneren unteren Fläche des zweiten Verbindungsdurchlasses 42 zum Blockieren eines Spaltes zwischen dem zweiten Verbindungsdurchlass 42 und der Verbindungsstange 48 montiert ist.
  • Die Verbindungsstange 48 ist an ihrem unteren Ende über einen Montagebock 52 mit einer Bodenfläche des Kolbens 32 schwenkbar verbunden und an ihrem Mittelabschnitt mit einem Gelenk 48a verbunden, um zu ermöglichen, dass ein oberer und ein unterer Abschnitt der Verbindungsstange 48 jeweils in einem vorbestimmten Winkel zueinander geschwenkt werden können, so dass das an dem oberen Ende der Verbindungsstange 48 montierte Blockierteil 46 eine genaue Funktion innerhalb des zweiten Verbindungsdurchlasses 42 ausüben kann, selbst wenn der Kolben 32 relativ zu dem Rahmenlängsträger in Erwiderung auf das Schwenken der Fahrzeugkarosserie während der Kurvenfahrt des Fahrzeuges geneigt ist.
  • Daher wird, wie in Fig. 4 gezeigt, die hochkomprimierte Luft, die über die in dem Ventilkörper 38 ausgebildete Einlassöffnung 38a in den ersten Verbindungsdurchlass 40 eingelassen wird, von der äußeren Atmosphäre und von dem dritten Verbindungsdurchlass 44 durch das Blockierteil 46 blockiert, das an dem oberen Ende der Verbindungsstange 48 angeordnet ist, die in den zweiten Verbindungsdurchlass 42 eingesetzt ist. Die hochkomprimierte Luft wird auch von dem durch den Balg 34 gebildeten geschlossenen Raum von dem in dem unteren Endabschnitt des zweiten Verbindungsdurchlasses 42 installierten Dichtungsteil 50 blockiert, wenn die Luftfeder 1 im Normalzustand arbeitet.
  • Im Vergleich dazu wird, wenn das Fahrzeug einem Stoß ausgesetzt ist, der Balg 34 an der Luftfeder 1 infolge der auf die Montageplatte 30 ausgeübten Belastung zusammengedrückt, wie aus Fig. 5 ersichtlich ist.
  • Infolgedessen bewegt sich das an dem oberen Ende der Verbindungsstange 48 montierte Blockierteil 46 innerhalb des zweiten Verbindungsdurchlasses 42 nach oben, um eine Verbindung zwischen dem zweiten Verbindungsdurchlass 42 und dem dritten Verbindungsdurchlass 44 zu ermöglichen, so dass die hochkomprimierte Luft, die durch die Einlassöffnung 38a hindurch in den ersten Verbindungsdurchlass 40 gelassen wird, wieder über den zweiten und den dritten Verbindungsdurchlass 42 und 44 in den von dem Balg 34 gebildeten geschlossenen Raum gelassen wird, um die Luftfeder 1 zu expandieren, wodurch die Höhe des Fahrzeuges auf ein normales Niveau zurückgebracht wird.
  • Wenn der Balg 34 infolge des Zurückstoßens während der Bewegung des Fahrzeuges expandiert wird, bewegt sich das an dem oberen Ende der Verbindungsstange 48 installierte Blockierteil 46 innerhalb des zweiten Verbindungsdurchlasses 42 nach unten, wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, wobei das Blockierteil 46 dazu dient, die Verbindung zwischen dem zweiten Verbindungsdurchlass 42 und dem dritten Verbindungsdurchlass 44 zu ermöglichen, wodurch die hochkomprimierte Luft, die sich in dem von dem Balg 34 gebildeten geschlossenen Raum befindet, durch den dritten und zweiten Verbindungsdurchlass 44 und 42 hindurchtritt, um über die Auslassöffnung 38b in die Atmosphäre ausgelassen zu werden.
  • Das Blockierteil 46 der Verbindungsstange 48 blockiert einen Durchlass zwischen dem ersten Verbindungsdurchlass 40, der mit der Einlassöffnung 38a verbunden ist, und dem dritten Verbindungsdurchlass 42, wodurch der Zustrom der hochkomprimierten Luft in den geschlossenen Raum in der Luftfeder 1 unterbrochen wird. Daher wird der Balg 34 an der Luftfeder 1 zusammengedrückt, wodurch es möglich ist, die Höhe des Fahrzeuges in die normale Position zurückzubringen.
  • Infolgedessen, dass der an der Innenseite der Luftfeder 1 montierte Ventilkörper und das Ventilbetätigungsmittel die Funktion eines Niveauventils aus dem Stand der Technik ersetzen können, besteht kein Bedarf an einer separaten Installation eines Niveauventils, an Rohren für einen mit diesem verbundenen Luftverbindungsdurchlass 3, und an einem Hebel und einer Stange, die für den Betrieb des Niveauventils benötigt werden, so dass das Luftfederungssystem in seiner Konstruktion vereinfacht werden kann und der Montageprozeß reduziert werden kann.
  • Wie aus dem vorhergehenden ersichtlich, besteht ein Vorteil des oben beschriebenen Luftfederungssystems gemäß der Erfindung darin, dass eine bestimmte Menge an Druckluft, die in die Luftfeder 1 eingelassen wird oder aus dieser ausgelassen wird, mittels eines Ventilkörpers und Ventilbetätigungsmitteln, mit denen die Luftfeder 1 ausgestattet ist, eingestellt werden kann, wenn der Achsträger 20 durch eine Belastung, die von einem unebenen Gelände und einer Traglast des Fahrzeuges während dessen Bewegung übertragen wird, angestoßen oder zurückgestoßen wird, wodurch die Anzahl an Bauteilen des Luftfederungssystems verringert wird.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Montageprozeß infolge der vereinfachten Bauteile des Luftfederungssystems reduziert werden kann, und eine Beeinflussung der Peripherieteile während der Gestaltung des Luftfederungssystem braucht nicht berücksichtigt zu werden, wodurch die Freiheit bei der Gestaltung des Luftfederungssystems gefördert wird.

Claims (4)

1. Luftfederungssystem eines Kraftfahrzeuges, aufweisend:
einen vertikal expandierenden Balg (34);
einen Ventilkörper (38), der an einem inneren oberen Abschnitt des Balges (34) montiert ist und mit Verbindungsdurchlässen (40, 42, 44) zum Zuführen von Druckluft in den Balg (34) oder zum Auslassen der Druckluft aus dem Balg (34) versehen ist;
einen Kolben (32), der unterhalb des Balges (34) installiert ist; und
ein Ventilbetätigungsmittel zum Schalten eines Öffnungs- und Schließzustands der Verbindungsdurchlässe (40, 42, 44) in Erwiderung auf die Relativbewegung des Kolbens (32) zu dem Ventilkörper (38).
2. Luftfederungssystem nach Anspruch 1, wobei der Ventilkörper (38) aufweist:
eine Einlassöffnung (38a), zum Aufnehmen der Druckluft; eine Auslassöffnung (38b) zum Verbinden mit der Atmosphäre;
einen ersten Verbindungsdurchlass (40), der derart ausgebildet ist, dass dieser die Druckluft von der Einlassöffnung (38a) in den Ventilkörper (38) hineinlässt;
einen zweiten Verbindungsdurchlass (42), der von der Auslassöffnung (38b) mit dem Inneren des Ventilkörpers (38) zum Verbinden mit dem ersten Verbindungsdurchlass (40) verbunden ist und derart ausgebildet ist, dass ermöglicht wird, das Ventilbetätigungsmittel gleitend darin einzusetzen; und
einen dritten Verbindungsdurchlass (44), der von dem zweiten Verbindungsdurchlass (42) an einer Stelle abgezweigt ist, die höher als eine Stelle ist, wo der zweite Verbindungsdurchgang (42) mit dem ersten Verbindungsdurchgang (40) verbunden ist, um dadurch mit dem Inneren des Balges (34) verbunden zu sein.
3. Luftfederungssystem nach Anspruch 2, wobei das Ventilbetätigungsmittel aufweist:
eine Verbindungsstange (48), die an ihrem unteren Ende mit einer Bodenfläche des Kolbens (32) verbunden ist und an ihrem oberen Ende gleitend in den zweiten Verbindungsdurchlass (42) eingesetzt ist;
ein Blockierteil (46), das aus einer oberen und einer unteren Dichtungseinheit (46a, 46b) zusammengesetzt ist, die an einem oberen Ende der Verbindungsstange (48) montiert ist, um in Richtung nach oben und nach unten einen Bereich zu blockieren, wo der dritte Verbindungsdurchlass (44) und der zweite Verbindungsdurchlass (42) abgezweigt sind, wenn die Luftfeder (1) im Normalzustand betrieben wird; und
ein Dichtungsteil (50), das an einer inneren unteren Fläche des zweiten Verbindungsdurchlasses (42) zum Blockieren eines Spaltes zwischen dem zweiten Verbindungsdurchlass (42) und der Verbindungsstange (48) montiert ist.
4. Luftfederungssystem nach Anspruch 3, wobei die Verbindungsstange (48) an ihrem unteren Ende mit einer Bodenfläche des Kolbens (32) schwenkbar verbunden ist und an ihrem Mittelabschnitt mit einem Gelenk (48a) versehen ist, um zu ermöglichen, dass ein oberer und ein unterer Abschnitt der Verbindungsstange (48) jeweils in einem vorbestimmten Winkel zueinander geschwenkt werden können.
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