-
Die
Erfindung betrifft eine Luftfeder für ein Kraftfahrzeug mit einem
von einem Luftfederbalg umschlossenen Luftvolumen, einem Abrollkolben,
an welchem ein Ende des Luftfederbalges gasdicht befestigt ist,
einer am Fahrzeugaufbau befestigten Befestigungseinrichtung, mit
welcher das andere Ende des Luftfederbalges gasdicht verbunden ist,
und einem abschaltbaren Zusatzvolumen, welches in einem Hohlraum
im Abrollkolben angeordnet ist.
-
Bei
einer derartigen aus der
DE
40 18 712 A1 bekannten Luftfeder ist zur schaltbaren Verbindung oder
Trennung des Zusatzvolumens und des vom Luftfederbalg umschlossenen
Luftvolumens eine steuerbare Ventilvorrichtung vorgesehen.
-
Aus
der
DE 23 07 690 A ist
eine Luftfeder mit zwei miteinander in Verbindung stehenden Lufträumen bekannt,
deren Verbindungsöffnungen
in Abhängigkeit
von der Federbelastung durch den Mantel einer den Federweg begrenzenden
hohlen rotationssymmetrischen offenen Gummifeder verschließbar sind.
-
Bei
einer aus der
DE 32
33 160 A1 bekannten Luftfeder eines Luftfederpaares ist
das abschaltbare Zusatzvolumen im Abrollkolben in mehrere Teilvolumina
aufgeteilt.
-
Durch
eine gesteuerte Drehschieberbewegung können die Teilvolumina des Zusatz
volumens sukzessiv abgeschaltet werden. Zur gesteuerten Drehschieberbewegung
wird der Druckanstieg in der höher
belasteten Luftfeder des Luftfederpaares zur Steuerung der Drehschieberbewegung
ausgenützt.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Luftfeder der eingangs genannten Art
zu schaffen, bei welcher das Zusatzvolumen auf einfache Weise abschaltbar ist.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
-
Die
Unteransprüche
beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
-
Bei
der Erfindung wird nach einem bestimmten Einfederweg der Luftfeder,
der geringer ist als der durch einen Anschlag begrenzte gesamte
Einfederweg der Luftfeder, zum Verschließen einer Verbindungsöffnung zwischen
dem Luftvolumen des Luftfederbalges und dem Zusatzvolumen eine Dichtung auf
einer Kontaktfläche
in einen gasdichten Dichtsitz gebracht, durch den das gesamte Zusatzvolumen abgeschaltet
wird. Vorzugsweise wird dabei die Dichtung durch die Bewegung des
Einfederns auf die Kontaktfläche
in den gasdichten Dichtsitz gebracht. Die Dichtung bewegt sich dabei
mit der Einfederbewegung in den Dichtsitz auf der Kontaktfläche.
-
Hierdurch
wird eine Luftfeder mit mechanisch abschaltbarem Zusatzvolumen für ein Kraftfahrzeug,
vorzugsweise für
ein Nutzfahrzeug geschaffen. Das abschaltbare Zusatzvolumen wird raumsparend
in einem Hohlraum des Abrollkolbens angeordnet. Wenn der Abrollkolben
am oberen Ende eines Federbeines bei einer Luftfeder mit integriertem
Schwingungsdämpfer,
wie beispielsweise im deutschen Gebrauchsmuster
DE 93 05 390 U1 beschrieben,
angeordnet ist, kann das Zusatzvolumen auch in einem Hohlraum des
Federbeines und/oder im um dieses angeordneten Abrollkolben angeordnet sein.
-
Im
normalen Fahrbetrieb wird bei zugeschaltetem Zusatzvolumen ein gutes
Anfederverhalten und ein Absenken der Eigenfrequenz und damit eine Komfortverbesserung
erreicht. Wenn schnelle Wank- und Nickbewegungen des Fahrzeugaufbaus
auftreten, wird bei der Erfindung nach einem definierten Einfederweg
das Zusatzvolumen abgeschaltet, wodurch eine bedeutend höhere Federrate
erreicht wird. Die Wank- und
Nickwinkel sind dann bei gleichen Beschleunigungswerten wesentlich
geringer, da das kleinere zur Verfügung stehende Luftvolumen einen
progressiveren Verlauf der Federkennlinie bewirkt.
-
In
vorteilhafter Weise weist die Dichtung einen Dichtungskörper in
Form eines abdichtenden Deckels oder Tellers auf. Die Dichtung verschließt beim
Abschalten des Zusatzvolumens die Verbindungsöffnung zwischen dem Luftvolumen,
welches vom Luftfederbalg umgeben ist, und dem Zusatzvolumen. Das
Zusatzvolumen wird dabei vollständig
vom Luftvolumen, welches vom Luftfederbalg umhüllt wird, abgetrennt. Beim
normalen Fahrbetrieb sind das Zusatzvolumen und das vom Luftfederbalg
umschlossene Luftvolumen über
die Verbindungsöffnung
miteinander verbunden.
-
Der
abdichtende Deckel oder Teller ist wenigstens an seinem Rand abdichtend
ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, den gesamten Dichtungskörper aus
einem federnd nachgiebigen Material herzustellen.
-
Die
Kontaktfläche,
welche die Verbindungsöffnung
umgibt, kann zwischen dem abdichtenden Deckel und dem Luftfederbalg
im Bereich seiner Verbindungsstelle mit dem Abrollkolben oder zwischen dem
Deckel und dem Dichtsitz, an welchem der Luftfederbalg gasdicht
mit dem Abrolldeckel verbunden ist oder aus einem Kombination aus
beiden gebildet werden.
-
Dadurch,
dass der bis zum Wirksamwerden des Dichtdeckels zurücklegbare
Einfederweg X geringer ausgebildet ist als der durch den Anschlag
begrenzte gesamte Einfederweg der Luftfeder kann der weitere Einfederweg
der Luftfeder nach dem Abschalten des Zusatzvolumens bis zum Endanschlag nicht
behindert werden. Die Dichtwirkung an der Kontaktfläche wird
dabei weiterhin aufrechterhalten, da das Druckniveau im abgeschalteten
Zusatzvolu men konstant bleibt und das Druckniveau im Luftfederbalg ansteigt.
Durch den Druckunterschied wird die Dichtwirkung aufrechterhalten.
-
Die
Dichtung wird vorzugsweise mit Hilfe eines federnden Dichtungshalters
im normalen Fahrbetrieb im Abstand von der Kontaktfläche gehalten. Vorzugsweise
ist die Dichtung über
den federnden Dichtungshalter an der Befestigungseinrichtung, welche
als Befestigungsplatte oder dergleichen ausgebildet sein kann, befestigt.
Der federnde Dichtungshalter ist vorzugsweise als Schraubenfeder
ausgebildet. Mittels des federnden Dichtungshalters kann die Dichtung
auch am Abrollkolben während
des normalen Fahrbetriebes abgestützt sein. Da der abdichtende
Deckel vorzugsweise aus einem federnd nachgiebigen Material besteht,
wird der Einfederweg auch bei dieser Ausführungsform bis zum Endanschlag nicht
beeinträchtigt.
-
Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann in die Dichtung selbst
ein federnder Dichtungshalter integriert sein. So kann die Dichtung aus
einem federnden Material, beispielsweise einem Kunststoff mit bestimmter
Elastizität
gefertigt sein oder in die Dichtung kann ein Dichtungshalter eingebaut
sein, beispielsweise ein aus einem Kunststoff oder einem Metall
bestehendes Stützkorsett
oder dergleichen.
-
Die
Dichtung, insbesondere in Form des abdichtenden Deckels kann auch
auf einen an der Befestigungseinrichtung verbauten Endanschlagpuffer luftdicht
aufgesteckt, aufgeklemmt oder aufgeclipst sein.
-
Anhand
der Figuren wird an einem Ausführungsbeispiel
die Erfindung noch näher
erläutert.
-
Es
zeigt
-
1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
bei normalen Fahrbetrieb;
-
2 das
erste Ausführungsbeispiel
mit abgeschaltetem Zusatzvolumen;
-
3 ein
zweites Ausführungsbeispiel
bei normalem Fahrbetrieb;
-
4 das
zweite Ausführungsbeispiel
bei abgeschaltetem Zusatzvolumen;
-
5 ein
drittes Ausführungsbeispiel
bei normalen Fahrbetrieb;
-
6 das
dritte Ausführungsbeispiel
bei abgeschaltetem Zusatzvolumen;
-
7 ein
viertes Ausführungsbeispiel
einer Luftfeder mit integriertem Stoßdämpfer im normalen Fahrbetrieb;
und
-
8 das
vierte Ausführungsbeispiel
bei abgeschaltetem Zusatzvolumen.
-
Die
dargestellten Ausführungsbeispiele
zeigen Luftfedern für
ein Kraftfahrzeug, welche vorzugsweise bei einem Nutzfahrzeug zum
Einsatz kommen. Die dargestellten Ausführungsbeispiele besitzen einen
Luftfederbalg 1, welcher ein Luftvolumen 2 umschließt. Am einen
Ende ist der Luftfederbalg 1 mit einem umlaufenden Dichtungsrand
oder Dichtungswulst 14 in einem Dichtsitz 13 mit
einem Abrollkolben 3 gasdicht verbunden. Bei den dargestellten
Ausführungsbeispielen
handelt es sich um das untere Ende des Luftfederbalges 1.
Das andere Ende (obere Ende) des Luftfederbalges 1 ist
gasdicht mit einer Befestigungseinrichtung 4 verbunden.
Die Befestigungseinrichtung 4 kann als Befestigungsplatte
oder dergleichen ausgebildet sein und ist mit dem Fahrzeugaufbau
fest, starr (1 bis 6) oder
gelenkig (7 und 8) verbunden.
-
Bei
den Ausführungsbeispielen
der 1 bis 8 befindet sich in einem Hohlraum
innerhalb des Abrollkolbens 3 ein Zusatzvolumen 5.
Im normalen Fahrbetrieb der Ausführungsbeispiele
(1, 3, 5 und 7)
ist dieses Zusatzvolumen 5 dem Luftvolumen 2 zugeschaltet,
wodurch eine Komfortverbesserung im normalen Fahrbetrieb und eine niedrige
Eigenfrequenz der Luftfeder erreicht wird. Die Verbindung von Luftvolumen 2 und
Zusatzvolumen 5 erfolgt über eine Verbindungsöffnung 8 an
der Oberseite des Hohlraumes, in welchem das Zusatzvolumen 5 sich
befindet.
-
Für das Zusatzvolumen 5 kann
ein Teil oder der gesamte Innenraum des Abrollkolbens 3 ausgenützt werden.
-
Bei
dem Ausführungsbeispiel
der
7 und
8 befindet sich das Zusatzvolumen
5 im
oberen Teil eines Federbeines
10 eines Stoßdämpfers,
welcher, wie es beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster
DE 93 05 390.8 U1 bekannt
ist, in die Luftfeder integriert ist. Jedoch kann auch der Hohlraum
des Abrollkolbens ganz oder teilweise für das Zusatzvolumen
5 zur
Verfügung
stehen. Das Zusatzvolumen
5 kann auch bei diesem Ausführungsbeispiel
nur im Abrollkolben
3 angeordnet sein. Auf diese Weise
erreicht man ebenfalls eine raumsparende Anordnung des Zusatzvolumens
5.
Dieses Zusatzvolumen steht ebenfalls über eine Verbindungsöffnung
8 im
normalen Fahrbetrieb mit dem Luftvolumen
2, welches vom
Luftfederbalg
1 umgeben wird, in Verbindung. Bei dem in
1 bis
6 ist
der federnde Dichtungshalter
9 als Schraubenfeder ausgebildet. Bei
den Ausführungsbeispielen
der
7 und
8 ist ein federnder Dichtungshalter
17 in
die Dichtung
6 integriert.
-
Die
Größe des Zusatzvolumens 5 und
damit der Federkennlinienänderung
beim Abschalten kann durch entsprechende Dimensionierung des Abrollkolbens 3,
insbesondere seiner Länge
eingestellt werden.
-
Jedes
der dargestellten Ausführungsbeispiele
besitzt eine Dichtung 6. Die jeweiligen Dichtungen 6 sind
in den 1 bis 4 und 7, 8 als abdichtende
Deckel und in den 5, 6 als abdichtende
Teller ausgebildet, welche die Verbindungsöffnung 8 vollständig gasdicht
abdecken können.
Dies erfolgt dann, wenn beispielsweise bei Wank- und Nickbewegungen
des Fahrzeugaufbaus ein vorbestimmter Einfederweg X, bei welchem
sich der Fahrzeugaufbau und damit die Befestigungseinrichtung 4 mit
dem Einfederweg X oder darüber
hinaus auf den Abrollkolben 3 zubewegt. Bei dieser Einfederung
wird die Dichtung 6 mitbewegt, so dass ringförmige Dichtungsflächen 15 an
der Dichtung 6 und am Abrollkolben 3 in einer
Kontaktfläche 7 (2, 4, 6, 8),
welche die Verbindungsöffnung 8 umschließt, dicht
aufeinander zu liegen kommen. Dieser gasdichte Dichtungssitz wird bei
den Ausführungsbeispielen
der 1 bis 4 zwischen der Dichtungsfläche 15 einer
umlaufenden Dichtungslippe an der Dichtung 6 und einem
im Dichtsitz 13 liegenden Dichtungswulst 14 des
Luftfederbalges 1 gebildet. Beim Ausführungsbeispiel der 7, 8 wird
die Kontaktfläche 7,
an welcher der gasdichte Dichtungssitz stattfindet, zwischen der Dichtungsfläche 15 an
einer umlaufenden Dichtlippe am unteren Rand der deckelförmigen Dichtung 6 und einem
umlaufenden Dichtungswulst 14 des Luftfederbalges 1 gebildet.
Bei diesen Ausführungsbeispielen
kann die Kontaktfläche
jedoch auch an dem sich an den Dichtungswulst 14 anschließenden Teil des
Luftfederbalges 1 allein oder zusammen mit dem Dichtungswulst 14 gebildet
werden.
-
Bei
dem Ausführungsbeispiel
der 5 und 6 wird die Kontaktfläche 7 für den gasdichten Dichtungssitz
zwischen der Dichtungsfläche
an einem umlaufenden Dichtungsrand an der tellerförmigen Dichtung 6 und
einer Kante am Dichtsitz 13, welche die Verbindungsöffnung 8 umgibt,
gebildet (6). Die tellerförmige Dichtung 6 ist
zumindest am umlaufenden Dichtungsrand, welcher in der Kontaktfläche 7 den
gasdichten Dichtungssitz vermittelt, elastisch federnd nachgiebig
ausgebildet. Es kann jedoch auch der gesamte tellerförmige Dichtungskörper aus
einem federnd nachgiebigen Material gebildet sein.
-
Bei
den Ausführungsbeispielen
der 1 bis 6 ist die Dichtung 6 über einen
federnden Dichtungshalter 9 an der Befestigungseinrichtung 4 und damit
gegenüber
dem Fahrzeugaufbau federnd abgestützt. Durch den federnden Dichtungshalter 9 wird die
Dichtung 6 im normalen Fahrbetrieb im Abstand von der Verbindungsöffnung 8 gehalten,
so dass sowohl der Luftraum 2 als auch das Zusatzvolumen 5 die
Federrate der Luftfeder bestimmen (1, 3, 5).
Wenn bei einem Einfederweg X oder bei Überschreiten dieses Einfederweges
die Verbindungsöffnung 8 durch
die Dichtung 6 gasdicht abgeschlossen ist, verbleibt ein
weiterer Einfederweg, bis ein Endanschlag erreicht ist. Dieser Endanschlag kann
durch einen Anschlagpuffer 11 und einen Gegenanschlag 16 im
Bereich des Abrollkolbens 3 (1, 2 und 7, 8)
gebildet sein. Der federnde Dichtungshalter 9 kann direkt
an der Befestigungseinrichtung 4 befestigt sein. Es ist
jedoch auch möglich,
den Dichtungshalter 9 am Endanschlagpuffer 11 durch
Klemmsitz oder auf andere Art und Weise zu befestigen. Vorzugsweise
ist der federnde Dichtungshalter 9 als Schraubenfeder ausgebildet,
wie es in den Ausführungsbeispielen
der 1 bis 6 gezeigt ist.
-
Eine
mechanische Abschaltung des Zusatzvolumens 5 erreicht man
auch bei dem Ausführungsbeispiel
der 7, 8. Wenn die im Federbein 10 geführte Kolbenstange 12 den
Einfederweg X erreicht oder überschritten
hat, wird die Verbindungsöffnung 8 vollständig von
der Dichtung 6 abgedeckt, wodurch das Zusatzvolumen 5 abgeschaltet
wird. Es verbleibt, wie die 8 zeigt,
noch ein Resteinfederweg, bei welchem die Federrate der Luftfeder
durch das Luftvolumen 2, welches vom Luftfederbalg 1 umschlossen
wird, bestimmt wird. Aufgrund der elastisch federnden Ausbildung
der deckelförmigen
Dichtung 6, die durch gasdichtes Aufstecken, Klemmen oder
Clipsen auf dem Anschlagpuffer 11 befestigt sein kann,
wird der Resteinfederweg bis zum Endanschlag nicht beeinträchtigt.
-
Wie
die dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen,
erreicht man bei der Erfindung eine mechanische Abschaltung des
Zusatzvolumens 5 bei Erreichen oder Überschreiten eines bestimmten
Einfederweges X. Dabei wird das gesamte Zusatzvolumen 5 abgeschaltet.
Die dargestellte Abschaltung lässt
sich platzsparend, kostengünstig
und in robuster Ausführungsform
verwirklichen. Die Größe des bestimmten Einfederweges
X wird in Abhängigkeit
vom Fahrzeugtyp und dem Einsatzbereich, insbesondere des Nutzfahrzeugs
gewählt.
-
- 1
- Luftfederbalg
- 2
- Luftvolumen
des Luftfederbalges
- 3
- Abrollkolben
- 4
- Befestigungseinrichtung
- 5
- Zusatzvolumen
- 6
- Dichtung
- 7
- Kontaktfläche
- 8
- Verbindungsöffnung
- 9
- Dichtungshalter
- 10
- Federbein
- 11
- Anschlagpuffer
- 12
- Stoßdämpferkolbenstange
- 13
- Dichtsitz
- 14
- Dichtungswulst
- 15
- Dichtungsflächen
- 16
- Gegenanschlag
- 17
- Dichtungshalter,
integriert