-
- 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.