DE1056488B - Federorgan, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge, mit einem Luftpolster als Federelement - Google Patents

Federorgan, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge, mit einem Luftpolster als Federelement

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DE1056488B
DE1056488B DEK31606A DEK0031606A DE1056488B DE 1056488 B DE1056488 B DE 1056488B DE K31606 A DEK31606 A DE K31606A DE K0031606 A DEK0031606 A DE K0031606A DE 1056488 B DE1056488 B DE 1056488B
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elastic
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Dipl-Ing Joachim Lanz
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FRIED KRUPP MOTOREN und KRAFTW
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/02Spring characteristics, e.g. mechanical springs and mechanical adjusting means
    • B60G17/04Spring characteristics, e.g. mechanical springs and mechanical adjusting means fluid spring characteristics
    • B60G17/048Spring characteristics, e.g. mechanical springs and mechanical adjusting means fluid spring characteristics with the regulating means inside the fluid springs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/02Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum
    • F16F9/04Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum in a chamber with a flexible wall
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16F9/00Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32Details
    • F16F9/44Means on or in the damper for manual or non-automatic adjustment; such means combined with temperature correction
    • F16F9/46Means on or in the damper for manual or non-automatic adjustment; such means combined with temperature correction allowing control from a distance, i.e. location of means for control input being remote from site of valves, e.g. on damper external wall
    • F16F9/461Means on or in the damper for manual or non-automatic adjustment; such means combined with temperature correction allowing control from a distance, i.e. location of means for control input being remote from site of valves, e.g. on damper external wall characterised by actuation means

Description

  • - Federorgan, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Luftpolster als Federelement Die Erfindung bezieht sich auf ein Federorgan, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Luftpolster als Federelement, dessen Volumenänderung bei einer Durchfederung durch die- Verformung einer elastischen Wandung eines das Luftpolster aufnehmenden Behälters, vorzugsweise Luftbalges, bewirkt wird und bei dem eine Regelvorrichtung das Luftpolstervolumen unabhängig von der Größe der jeweiligen ruhenden Belastung konstant hält.
  • Bisher sind Luftfederungen bekannt, bei denen der Abstand der Ladefläche über der Achse bei ruhender Belastung unabhängig von deren Größe konstant gehalten werden soll und bei denen zu diesem Zweck zwischen -diesen Bauteilen angeordnete Gestänge auf an bestimmten Stellen des Fahrzeuges angeordnete Ventile einwirken, wobei über diese Ventile Einwirkungen auf das Luftpolster erfolgen.
  • Diese Regelanlagen sind schwer und umfangreich, durch Steinschlag und Korrosion gefährdet und müssen zudem meist jeder Fahrzeugtype besonders angepaßt sein.
  • Es sind auch schon Luftfederbalge bekanntgeworden, bei denen ein Sicherheitsventil vorgesehen ist, durch welches verhindert werden soll, daß der Bald über ein bestimmtes, höchstzulässiges Maß hinaus gestreckt wird. Dieses im Kopf des Balges angeordnete und durch den Druck einer Feder normalerweise in geschlossenem Zustand gehaltene Ventil ist mittels einer Kette und unter Zwischenschaltung einer Feder mit dem Innenumfang einer Einschnürung eines Balges verbunden und wird bei Überschreiten eines höchst zulässigen Innendruckes in dem Balgen und einer entsprechenden Streckung desselben infolge der letzteren über die Kette geöffnet, so daß Luft aus dem Balg abströmen kann. Eine Regelvorrichtung, welche dazu dient, das Luftpolstervolumen und damit den Abstand zweier gegeneinander abzufedernder Teile voneinander unabhängig von der Größe der jeweiligen ruhenden Belastung konstant zu halten, ist bei der bekannten Vorrichtung nicht vorhanden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einheitliches, geschütztes Federorgan zu schaffen, dessen Luftpolstervolumen durch eine Regelvorrichtung unabhängig von der Größe der jeweiligen ruhenden, auf das Federorgan einwirkenden Belastung konstant gehalten wird, ohne daß hierzu außerhalb des Federorgans liegende Hilfsvorrichtungen, die beispielsweise durch Steinschlag oder Korrosion gefährdet sind, erforderlich sind.
  • Erfindungsgemäß wird hierzu in erster Linie vorgeschlagen, daß die das Luftpolstervolumen unabhängig von der Größe der jeweiligen ruhenden Belastung konstant haltende Regelvorrichtung über ein an einer elastischen Seitenwand des Behälters im Inneren desselben befestigtes Gestänge mit dieser verbunden ist, so daß ihre Betätigung durch die Formänderung der elastischen Seitenwand erfolgt.
  • Dabei kann bei Ausbildung der die Federbewegung aufnehmenden elastischen Wandung beispielsweise als Balg dieser direkt mit der als Polster dienenden Luft gefüllt sein; er kann aber auch mit einer Flüssigkeit gefüllt sein, die ihrerseits auf das Luftpolster drückt. In diesem Falle sind dann, wenn das Regelorgan unter dem Flüssigkeitsspiegel liegt, entsprechende Verbindungsleitungen zwischen Regelvorrichtung und Luftpolster vorzusehen.
  • Als Regelvorrichtung kann ein in einem Steuerzylinder verschiebbarer; über ein Gestänge von der Formänderung der elastischen inneren Seitenwand des die Federbewegung aufnehmenden Gliedes gesteuerter Steuerkolben vorgesehen sein. Als Regelvorrichtung können aber auch zusammenwirkende, über Gestänge von der Formänderung der elastischen inneren Seitenwand des die Federbewegung aufnehmenden Gliedes gesteuerte Ventile vorgesehen sein. In dem die Regelvorrichtung betätigenden Gestänge können elastische Glieder und Verzögerungsglieder angeordnet sein, die zusammen als Dämpfung dienen, so daß kurzzeitige Stöße nicht auf die Regelvorrichtung-einwirken. In manchen Fällen wird es besonders vorteilhaft sein, die durch die Regelvorrichtung verschlossenen Luftleitungen bezüglich ihrer Länge und ihres Durchmessers so zu dimensionieren, daß die in ihnen eingeschlossenen Luftsäulen so große Trägheiten haben, daß bei kurzzeitigem Öffnen der Regelvorrichtung infolge von auf das Federorgan einwirkenden Stößen nur geringe Luftmengen die Regelvorrichtung durchströmen. Hierbei kann vielfach auf eine besondere mechanische Dämpfungsvorrichtung im zu der Regelvorrichtung führenden Gestänge verzichtet werden.
  • Die die Regelvorrichtung betätigende Formänderung des Federbalges kann eine radiale Änderung des Balgdurchmessers an einer bestimmten Stelle der inneren Seitenwandung sein, wobei die Änderung der Entfernung eines bestimmten Punktes des Balges von einem festen Bezugspunkt innerhalb des Balges oder die Änderung des Balgumfanges die die Regelvorrichtung beeinflussende Größe ist. Die Änderung dieser Werte durch den sich mit der Belastung ändernden Balg-Innendruck ist bei geeigneten Balgarten vernachlässigbar. Wenn bei bestimmten Balgarten, bei denen beispielsweise das die elastische Seitenwand stützende Gewebe derart angelegt ist, daß die Änderung des Balgdurchmessers unter Einfluß des Innendruckes nicht vernachlässigbar klein ist gegenüber der Änderung des Durchmessers beim Zusammendrücken des Balges in axialer Richtung, kann dieser Einfluß dadurch ausgeglichen werden, daß in das die Regelvorrichtung steuernde Gestänge eine Drückmeßdose in geeigneter Weise eingeschaltet ist.
  • Als die Regelvorrichtung betätigende Formänderung des Federbalges kann aber auch die axiale Verschiebung eines Teiles der Wand oder die Änderung der Winkellage eines winkelsteif mit einem Hebel verbundenen Teiles der elastischen Wand des Federbalges dienen.
  • Fig. 1 bis 3 zeigen schematisch im Schnitt verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes. Dabei ist mit 1 der Rahmen und mit 2 die Achse des zu federnden Fahrzeuges bezeichnet, während der zwischen die Achse 2 und den Rahmen 1 geschaltete Federbalg mit 3 bezeichnet ist.
  • Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der als Regelvorrichtung ein im Zylinder 5 verschiebbarer Steuerkolben 4 vorgesehen ist. Die Luftleitung 7 führt von dem Steuerzylinder 5 aus ins Freie, während die Leitung 6 den nicht gezeichneten Druckluftspeicher mit dem Steuerzylinder 5 verbindet. An dem Steuerkolben 4 ist eine ringförmige Aussparung 11 vorgesehen, die in jeder Stellung des Steuerkolbens 4 die in den Luftpolsterraum führende Bohrung 9 im Steuerzylinder 5 freigibt. In der Ruhelage des Steuerkolbens 4 verschließen dessen Endteile 10 die zu den Leitungen 6 und 7 führenden Bohrungen im Steuerzylinder 5. Der Steuerkolben 4 ist über ein elastisches Verbindungsglied 8 mit der Innenwand des elastischen Federbalges 3 verbunden. Wird infolge höherer Belastung die Achse 2 dichter an den Rahmen 1 herangedrückt, so verformt sich der elastische Balg 3 in der strichpunktiert gezeichneten Art, wodurch über das elastische Verbindungsglied 8 der Steuerkolben 4 im Steuerzylinder 5 so verschoben wird, daß der Ringraum 11 die zur Leitung 6 führende Bohrung mit der Bohrung 9 verbindet, so daß die Luft aus dem Druckluftspeicher in den Luftpolsterraum im Federbalg 3 einströmen kann. Durch diese nachströmende Luft wird der Federbalg 3 wieder gestreckt, wobei der Steuerkolben 4 über das elastische Verbindungsglied 8 wieder in seine Normallage zurückgedrückt und dadurch die Luftleitung 6 wieder abgeschlossen wird. Wird im umgekehrten Falle der Federbalg 3 dadurch gestreckt, daß sich infolge Verringerung der -Belastung auf den Rahmen 1 dieser von der Achse 2 entfernt, so wird sich dadurch der Federbalg 3 so einschnüren, daß der Steuerkolben 4 über das Verbindungsglied 8 so weit verschoben wird, daß der Ringraum 11 im Steuerkolben 4 die Bohrung 9 mit der zur Leitung 7 führenden Bohrung verbindet und somit die Luft aus dem Luftpolster durch die Leitung 7 hindurch entweichen kann. Zwischen dem elastischen Verbindungsglied 8 und dem Steuerkolben 4 ist eine starre, mit dem Steuerkolben 4 verbundene Schubstange 12 angeordnet, die durch eine im Steuerzylinder 5 angeordnete Bohrung 14 so hindurchgeführt ist, daß zwischen der Schubstange 12 und der Wand der Bohrung 14 ein sehr enger Spalt besteht. Dadurch wird im vorderen Teil des Steuerzylinders 5 zwischen dessen die Bohrung 14 aufnehmende Stirnwand und dem Steuerkolben 4 ein Räum 13 gebildet, der nur durch den - engen Spalt in der Bohrung 14 mit dem Luftpolster im Federbalg 3 verbunden ist. Ebenso ist auf der anderen Stirnseite des Steuerzylinders 5 eine Kapillarbohrung 16 vorgesehen, so daß vor dem Steuerkolben, 4 ein Raum 17 besteht, der mit -dem Luftpolster im Federbalg 3 nur durch die Kapillarbohrung 16 verbunden ist. Aus den Räumen 17 und 13 wird daher die Luft bei einem Verschieben des Steuerkolbens 4 im Steuerzylinder 5 nur sehr langsam entweichen, so daß bei einer sehr kurzzeitigen Verformung des Federbalges 3 infolge von Stößen auf die Achse 2 der Steuerkolben 4 nur einen sehr kurzen Weg zurücklegen wird, während den Hauptteil des Verformungsweges der .Wand des Federbalges 3 das elastische Verbindungsglied 8 aufnimmt. Erst wenn die Verformung des Federbalges 3 längere Zeit andauert, d: h. durch eine dauernde Änderung der Belastung entstanden ist, wird sich der Druck in den Räumen 13 und 17 dem .Druck des Luftpolsters innerhalb des Federbalges 3 langsam anpassen und sich dadurch der Steuerkolben 4 unter Einwirkung des elastischen Gliedes 8 im Steuerzylinder 5 -verschieben.
  • In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der die an der elastischen inneren Seitenwand des Federbalges 3 angelenkten Schubstangen 18 mit einem Hebelsystem 19 so verbünden sind, daß bei einer Änderung des Durchmessers der elastischen Seitenwand des Federbalges 3 die Steuerstange 20 in vertikaler Richtung verschoben wird. Das Hebelsystem 19 ist an den Festpunkten 21 im Gehäuse angelenkt.-Wird infolge einer Erhöhung der Belastung auf dem Rahmen 1 der Federbalg 3 zusammengedrückt, so wird dieser in der strichpunktiert gezeichneten Art verformt. Dadurch werden die Schubstangen 1.8 äuseinandergezogen und somit über das Hebelsystem 1'9 die Schubstange 20 nach oben gedrückt. Dabei drückt die Schubstange 20 mit ihrem Bund 22 unter den Ventilkegel 23, der unter der Wirkung einer Schraubenfeder 24 in den Ventilsitz 25 gedrückt wird und nun von dem Bund 22 aus seinem Sitz abgehoben wird. Dadurch kann die Luft aus dem Druckspeicher über die Druckleitung 6 durch den geschlossenen Ventilraum 26 und durch das aus den Bauteilen 23 und 25 gebildete Ventil sowie durch die Bohrungen 27 hindurch, die in dem Teller 28 angeordnet sind, in den Luftpolsterraum strömen. Wenn bei umgekehrter Bewegung.die Steuerstange 20 nach unten gezogen wird, so hebt ihr Bund 22 den Teller 28 unter den im Gehäuse 29 angeordneten Kanälen 7 ab, so daß die Luft aus dem Luftpolster durch die Kanäle 7 entweichen kann. Die Feder 34 ist gegen den Bund 35 abgestützt und drückt in der Normallage den Teller 28 gegen die Bohrungen 7, so daß diese verschlossen sind. Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der zwei Steuerstangen 20' und 20" vorgesehen sind. Die Steuerstange 20' wird über die Hebel 30, 31 und 32 betätigt, wobei der Hebel 30 an der einen inneren Seitenwand des Federbalges 3 angelenkt ist, während der den Hebel 30 stützende Hebel 32 über das Gelenk 33 mit dem Fahrzeugrahmen verbunden ist. Die Steuerstange 20" wird über ein weiteres Hebelsystem, das aus den Hebeln 30', 31' und 32' besteht, betätigt, wobei der Hebel 30' wiederum mit der elastischen, diametral gegenüberliegenden inneren Seitenwand des Federbalges 3 und der Hebel 32' über das Gelenk 33' mit der Achse des Fahrzeuges verbunden ist. Die Schubstangen 20' und 20" sind in Führungen 42 geführt, so daß sie sich nur in vertikaler Richtung verschieben können. Wird die Schubstange 20" dadurch nach oben verschoben, daß sich infolge Zusammendrückens des Federbalges 3 die elastische Wandung verschiebt, so drückt der an der Schubstange 20" angeordnete Bund 22" von unten gegen den Ventilkegel 23' und hebt ihn entgegen dem Druck der Feder 24' von seinem Sitz 25' ab. Dadurch kann über die Leitung 6 Druckluft aus dem Druckluftspeicher durch den geschlossenen Veitilraum 26 und das aus den Bauteilen 23' und 25' gebildete Ventil hindurch in das Luftpolster einströmen. Die Schubstange 20" ist durch einen Zapfen 36 verlängert, der in einer Bohrung 37 im Ventilkörper 23' gleitet, .so daß eine Abwärtsbewegung der Schubstange 20" keinerlei Einfluß auf den Ventilkörper 23 ausübt.
  • Die Schubstange 20' ist mit einem Bund 22' versehen, der in einer mit einem Ventilkörper 38 verbundenen Hülse 44 gleitet. Wenn sich die Schubstange 20' nach unten bewegt, legt sich der Bund 22' gegen die Anlagefläche 41 der Hülse 42 und zieht dadurch den Ventilkörper 38 entgegen dem Druck der Feder 40 vom Ventilsitz 39 ab, so daß die Luft aus dem Luftpolster durch die die Feder 40 stützende Hülse 43 und das aus den Bauteilen 38 und 39 gebildete Ventil hindurch entweichen kann. Die Ventilsitze 39 und 25' sind fest in das Gehäuse 29 eingebaut. Wird die Schubstange 20' infolge Verschiebens der elastischen Wand des Federbalges 3 nach oben gedrückt, so. bleibt das ohne Einfluß auf den Ventilkörper 38, da der Bund 22' in der Hülse 42 nach oben hinreichend Bewegungsfreiheit hat, während jede Streckung des Federbalges, die eine Verringerung seines Innendurchmessers zur Folge hat, zu einem Öffnen des aus den Bauteilen 38 und 39 gebildeten Ventils und damit zu einem Abblasen von Luft aus dem Luftpolster führt.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Federorgan, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Luftpolster als Federelement, dessen Volumenänderung bei einer Durchfederung durch die Verformung einer elastischen Wandung eines das Luftpolster aufnehmenden Behälters, vorzugsweise Luftbalges, bewirkt wird und bei dem eine Regelvorrichtung das Luftpolstervolumen unabhängig von der Größe der jeweiligen ruhenden Belastung konstant hält, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung über ein an einer elastischen Seitenwand des Behälters im Inneren desselben befestigtes Gestänge mit dieser verbunden ist, so daß ihre Betätigung durch die Formänderung der elastischen Seitenwand erfolgt.
  2. 2. Federorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das an der elastischen Seitenwand eines Federbalges (3) im Innern desselben befestigte Gestänge (8, 12) die bei einer Durchfederung des Federorgans auftretende radiale und/oder axiale Verschiebung eines Teiles der elastischen Seitenwand auf eine in an sich bekannter Weise aus einem in einem Steuerzylinder (5) gleitenden Steuerkolben (4) bestehende Regelvorrichtung überträgt.
  3. 3. Federorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer aus zusammenwirkenden Ventilen (23', 25', 38 und 39) zum Nachfüllen bzw. Ablassen von Druckluft bestehenden Regelvorrichtung zum Steuern eines jeden dieser Ventile (23', 25', 38 und 39) je ein gesondertes, mit der elastischen inneren Seitenwand verbundenes Gestänge (30', 31', 32' und 30, 31, 32) vorgesehen ist.
  4. 4. Federorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da:ß zum Dämpfen der Einwirkungen kurzzeitiger Federbewegungen auf die Regelvorrichtung in dem an der elastischen inneren Seitenwand befestigten Gestänge in an sich bekannter Weise elastische (8) und Verzögerungsglieder (12, 15, 16 und 17) angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften USA.-Patentschriften Nr. 2 361575, 2 756 048.
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