DE1049248B

DE1049248B - Luftfeder, insbesondere fuer Fahrzeuge

Info

Publication number: DE1049248B
Application number: DEF21697A
Authority: DE
Original assignee: Firestone Tire and Rubber Co
Current assignee: Bridgestone Firestone Inc
Priority date: 1955-11-28
Filing date: 1956-11-15
Publication date: 1959-01-22
Also published as: GB807535A

Description

DEUTSCHES

kl. 63 c 41

INTERNAT. KL. B 62 d

PATENTAMT

F21697 11/63c

A N M E L D E T A G : 15. NOVEMBER 1956

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 22. J A N U A R 1 9 5 9

Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftfeder, insbesondere für Fahrzeuge, bei welcher zwischen Rad und Fahrgestell ein luftgefüllter federnder Balg angeordnet ist.

Kraftfahrzeuge müssen heute eine Federung haben, die sowohl die kräftigen als auch die weniger starken Stöße im Betrieb aufnimmt, ohne derartige Stöße auf den Fahrzeugrahmen .und damit auf die Insassen des Fahrzeugs zu übertragen. Diese Wirkung soll im übrigen bei allen Ladebedingungen sichergestellt sein, wobei die Fahreigenschaften, gemessen durch die Eigenschwingungszahl der Federung, unabhängig von der Zahl der Insassen des Fahrzeugs sein soll.

Gemäß der Erfindung werden diese Anforderungen au die Fahreigenschaften erfüllt, indem eine Luftfeder der erwähnten Art zur Anwendung gelangt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Balg einen nicht dehnbaren zylindrischen Abschnitt beträchtlicher Länge und einen gleichfalls nicht dehnbaren Wulstrand aufweist, dessen Abmessungen in radialer Riehtung um so viel von denen des zylindrischen Abschnittes abweichen, daß der Wulstrand und der zylindrische Abschnitt bei den Arbeitsbewegungen der Luftfeder unter Umstülpen der Balgwandung teleskopartig übereinander hinweg bewegbar sind. Diese teleskopartige Bewegung regelt den wirksamen Bereich des Balges derart, daß bei normaler Balgstellung eine sehr sanfte Fahrweise mit geringer Schwingungszahl erreicht ist. Ein Fahrzeug, das mit derartigen Luftfedern ausgestattet ist, fährt ungewöhnlich weich und angenehm, gleichgültig, wie die jeweilige Beschaffenheit der Fahrbahn ist.

Die Luftfeder nach der Erfindung hat also sehr günstige Schwingungseigenschaften, ist gedrungen gebaut, läßt sich leicht und billig herstellen und ist im Betrieb zuverlässig und äußerst wirksam.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gelien aus der nachstehenden Beschreibung eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels der Erfindung hervor.

Fig. 1 zeigt in Stirnansicht die federnde Aufhängung des Hinterrades eines Kraftfahrzeuges unter Verwendung einer balgartigen Luftfeder gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist ein senkrechter Schnitt durch den Balg nach Fig. 1; sie zeigt in etwas größerem Maßstabe die Einzelheiten der Balgausführung und der Anbringung der Luftfeder;

Fig. 3 entspricht etwa der Fig. 2, zeigt jedoch den Balg in vollständig zusammengepreßter Stellung; in gestrichelten Linien ist die Strecklage veranschaulicht.

Im nachstehenden wird die Luftfeder nach der Erfindung in ihrer Anwendung zur Lagerung des rechten Hinterrades eines Kraftfahrzeuges be-Luftfeder, insbesondere für Fahrzeuge

Anmelder:

The Firestone Tire & Rubber Company, Akron, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt, Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 28. November 1955

schrieben; es leuchtet jedoch ein, daß derartige Luftfedern mit Vorteil auch zur Lagerung bzw. Abfederung anderer Fahrzeuge verwendet werden können, wie beispielsweise Zugmaschinen, Autobusse und Eisenbahnwagen. Wie Fig.' 1 erkennen läßt, ist ein Balg 10 zwischen einem Rahmenteil 11 des Kraftfährzeugs und einem Träger 13 angeordnet, der auf dem Gehäuse 14 der Hinterachse befestigt ist und sich zusammen mit dem Hinterrad 15 im Betrieb des Fahrzeugs in senkrechter. Richtung verstellt. Trifft das Rad auf einen Widerstand, so wird seine Bewegung ein Verstellen der Achse nach oben in Richtung auf den Rahmen des Kraftfahrzeugs zu bewirken; hierbei wird der Balg 10 zusammengedrückt und damit der Luftdruck im Balg erhöht. Die gewünschte Abfederung des Rades und damit die weiche Fahreigenschaft. des Kraftfahrzeuges beruhen auf der Änderung des Luftdrucks im Balg sowie des wirksamen Bereiches des Balges, wenn er in Abhängigkeit von der Bewegung des Rades verformt wird.

Der Balg bzw. die Luftfeder 10 besteht zweckmäßig aus einem zwei Wülste aufweisenden Körper aus zwei Lagen 16 eines gummierten, schußfädenarmen Gewebes, dessen Kordfäden in einem Winkel von etwa 15° bis 30° gegenüber der Längsachse des Balgs verlaufen; die Kordfäden der einen Gewebelage kreuzen hierbei die Fäden der anderen Gewebelage unter einem Winkel. Zweckmäßig bestehen die Kordfäden aus Kunstseide, sie können aber auch aus Nylon oder einem anderen geeigneten .Werkstoff hergestellt, sein: Im Innern weist der Balg ein Kautschukfutter 17 auf,

805 730/272

das zweckmäßig aus Neopren besteht, weil dieses insbesondere gegenüber dem öl sehr widerstandsfähig ist; das Kautschukfutter 17 hat den Zweck, die im Balg eingeschlossene Luft darin festzuhalten, die für gewöhnlich unter einem Druck von etwa 1,4 bis 7,0 kg/cm² steht. Die Enden der Gewebelagen sind um ein Paar ringförmiger Wülste 20 und 21 herumgelegt und mit ihnen verankert; diese Wülste sind durch Einlagen 22 bzw..23 aus Stahldraht verstärkt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel hat die obere Wulst 20 einen Außendurchmesser von etwa 10 cm und einen Innendurchmesser von ungefähr 7,6 cm; die gleichen Abmessungen weist auch die untere Wulst 21 auf. Der Balg hat im gestreckten Zustand eine Länge von etwa 32,5 cm, von Wulst zu Wulst gemessen. In der in Fig. 1 und 2 veranschaulichten Stellung hat der Balg, von Wulst zu Wulst gemessen, eine Gesamtlänge von 16,3 cm.

Wie die Zeichnung erkennen läßt, sind die beiden Wölbungen 24 und 25 des Balges durch einen zylindrischen Abschnitt 26 erheblicher Länge miteinander verbunden; beim vorliegenden Ausführungsbeispiel hat dieser zylindrische Teil eine Länge von etwa 8,6 cm; der Zylinderabschnitt ist gegen eine radiale Ausdehnung durch einen Ringgürtel 28 gesichert, der zweckmäßig aus gepreßtem Stahl besteht und dessen Enden leicht abgerundet sind, so daß das Scheuern zwischen dem Ringgürtel und dem Balg bei den Bewegungen des letzteren auf ein Mindestmaß herabgesetzt ist. Gegebenenfalls kann der Ringgürtel mit dem Balg durch ein Bindemittel oder durch Vulkanisieren verbunden sein; dies ist jedoch im allgemeinen nicht notwendig, da der Ringgürtel beim Aufblasen der Luftfeder durch die Balgwölbungen in seiner Lage gesichert ist. Der zylindrische Abschnitt 26 des Balges hat einen Innendurchmesser von 15,2 cm, so daß die Balgenden teleskopartig in den zylindrischen Abschnitt eindringen können, wenn der Balg zusammengepreßt wird, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.

Die Wülste der Luftfeder sind an ihren Tragorganen mit Hilfe von Einrichtungen befestigt, die hinsichtlich ihrer Wirkungsweise einander ähnlich sind. Die untere Wulst 21 wird zwischen einem kappenartigen Glied 32 einerseits, das auf einem mit dem Achsgehäuse 14 verschweißten Träger 13 angeordnet ist, und einem kegelförmigen Teil 33 andererseits eingeklemmt; dieser Teil 33 hat eine sich nach unten erweiternde Oberfläche 31. Der kegelförmige Teil 33 ist lösbar mit dem Träger durch Bolzen 34 verbunden, die durch einen Flansch 35 und den Träger hindurchragen, wie aus der Zeichnung zu erkennen ist. Der kegelförmige Teil 33 läuft in einen nach innen umgebogenen Rand 36 aus, der mit der Wulst 21 zusammenwirkt und diese gegen den Endflansch 37 des kappenartigen Teils 32 preßt. Bei dieser Anordnung steht das Innere des kappenartigen Teiles mit dem Inneren des Balges in Verbindung, so daß der Kappeninhalt eine Vergrößerung des Fassungsvermögens des Balges bildet.

. Die obere Wulst 20 ist in ähnlicher Weise an dem Fahrzeugrahmen befestigt und zwar mittels eines kegelförmigen Teiles 40 und eines kappenartigen Teiles 41; der kappenartige Teil 41 ist an einem Flansch des Fahrzeugrahmens 11 befestigt; der kegelförmige Teil ist mittels Bolzen am Rahmen gesichert. Der abgebogene Rand 43 des kegelförmigen Teiles drückt die Wulst gegen den nach innen gerichteten Flansch 44 des kappenartigen Teiles 41. Auch diesel kappenartige Teil 41 steht mit dem Balginneren in Verbindung'; sein Rauminhalt wirkt als Zusatzbehälter für den Balg, und zwar in der gleichen Weise wie der kappenartige Teil 32; der Gesamtrauminhalt beträgt etwa 8200 cm³, d. h. etwa 2V2mal das Volumen des Balges selbst. Eine geeignete, in der Zeichnung nicht veranschaulichte Druckluftquelle versorgt den Balg mit Druckluft. Die Anordnung ist so getroffen, daß der Balg im Betrieb eine neutrale bzw. mittlere Stellung einnimmt, wie sie in Fig. 2 veranschaulicht ist; in dieser Stellung hat der Balg eine wirksame

ίο Oberfläche von ungefähr 180 cm²; die in ihm eingeschlossene Luft steht dabei unter einem Druck von etwa 2,5 kg/cm² bei einer Radbelastung von ungefähr 454 kg. Trifft das Rad auf der Fahrbahn gegen einen Widerstand, so wird der Balg zusammengepreßt, und die Balgwülste werden nach innen in Richtung auf den mittleren zylindrischen Balgabschnitt zusammengedrückt. Ist der Aufprall stark genug, so werden die Wülste teleskopartig in den zylindrischen Balgabschnitt eindringen, bis der Balg etwa die in Fig. 3 veranschaulichte Stellung erreicht hat, bei der die Wülste einander berühren und so ein weiteres Zusammenpressen des Balges begrenzen. Wird eier Balg aus seiner gestreckten Lage heraus zusammengepreßt, so vergrößert sich seine wirksame Oberfläche in abnehmendem Maße. Diese Veränderung der wirksamen Oberfläche ist die Folge der teleskopartigen Bewegung der Balgwülste in den mittleren Balgabschnitt hinein. Bei dieser Bewegung steigt der Luftdruck im Inneren des Balges, da dessen Rauminhalt abnimmt; am Ende des Arbeitshubes wird der Druck auf etwa 3,85 kg/cm² angestiegen sein. Das Ansteigen des Luftdruckes hat zur Folge, daß die Federkraft des Balges bis zum Ende seines Arbeitshubes zunimmt.

Um die Stabilität und Federkraft des Balges zu verbessern, ist es häufig zweckmäßig, die bereits erwähnten Kegelflächen 30 und 31 vorzusehen, die das Einbiegen der Balgwölbungen regeln. Diese. Kegelflächen sind nicht in allen Fällen notwendig; so kann beispielsweise, wie in Fig. 2 mit gestrichelten Linien veranschaulicht ist, auch ein zylindrisches Tragglied 50 zur Verwendung kommen. Was die Fahreigenschaften anbelangt, so werden diese durch den Unterschied zwischen der zylindrischen und der kegelförmigen Bauart nur geringfügig beeinflußt; die Kegelflächen haben zur Folge, daß die Federkraft des Balges bei seiner Verformung etwas rascher zunimmt.

Claims

Patentansprüche;

1. Luftfeder, insbesondere für Fahrzeuge, bei welcher zwischen Rad und Fahrgestell ein luftgefüllter federnder Balg angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (10) einen nicht dehnbaren zylindrischen Abschnitt (26) beträchtlicher Länge und einen gleichfalls nicht dehnbaren Wulstrand (20 bzw. 21) aufweist, dessen Abmessungen in radialer Richtung um so viel von denen des zylindrischen Abschnittes abweichen, daß der Wulstrand und der zylindrische Abschnitt bei den Arbeitsbewegungen der Luftfeder unter Umstülpen der Balgwandung teleskopartig übereinander hinweg bewegbar sind.

2. Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (10) auf beiden Seiten seines nicht dehnbaren zylindrischen Abschnittes (26) je einen Wulstrand (20 und 21) aufweist, dessen Abmessungen in radialer Richtung gegenüber denen des mittleren Abschnittes um so viel abweichen, daß beide Wulstränder bei den Arbeits· bewegungen der Feder gegenläufig und teleskop-

artig gegenüber dem mittleren Abschnitt zueinander verstellbar sind.

3. Luftfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen (Durchmesser) des Wulstrandes (20 bzw. 21) kleiner sind als das Innenmaß des nicht dehnbaren zylindrischen Balgabschnittes (26) und der Wulstrand bei den Arbeitsbewegungen der Luftfeder untei Einstülpen der Balgwandung teleskopartig in das Innere des zylindrischen Balgabschnittes eindringt.

4. Luftfeder nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Balg zwischen dem zylindrischen Balgabschnitt (26) und dem Wulstrand (20 bzw. 21) über den Durchmesser des zylindrischen Balgabschnittes hinaus nach außen wölbt (16, 25).

5. Luftfeder nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Balgabschnitt (26) von einer nicht dehnbaren Hülse (28) gestützt wird.

6. Luftfeder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht dehnbare Hülse (28) den zylindrischen Balgabschnitt (26) umschließt.

7. Luftfeder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der den zylindrischen Balgabschnitt umschließenden Hülse (28) radial nach außen umgebogen sind.

8. Luftfeder nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch kegelförmige Halteglieder (30 und 31) für die Balgwülste, gegen deren Kegelflächen sich die Balgwändungen bei der teleskopartigen Einwärtsbewegung der Balgwülste (20 bzw. 21) abstützen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 556 126;
USA.-Patentschrift Nr. 2 221 470;
deutsche Patentanmeldung H 15887 II/63 c
kanntgemacht am 8. Juli 1954).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen