DE1067316B - Verfahren und Vorrichtung zum Regeln der im Luftpolster einer Luftfederung eingeschlossenen Luftmenge, insbesondere bei Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

kl. 63 c 41

INTERNAT. KL. B 62 d

PATENTAMT

ANMELDE TAG:

A 27923 II/63 c

18. SEPTEMBER 1957

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 15. O KTO B E R 1959

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Regeln der im Luftpolster einer Luftfederung eingeschlossenen Luftmenge mittels eines den Zufluß von Luft aus einem Druckluftspeicher in das Luftpolster bzw. den Abfluß von Luft aus dem Luftpolster regelnden Regelorgans und eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens, wobei mit der Regelung der Luftmenge eine bestimmte Streckung des Federorgans und damit bei Fahrzeugen die Höhe der abgefederten Teile über der Fahrbahn in bestimmter, Abhängigkeit von der Belastung oder auch unabhängig von derselben erzielt werden soll.

Es ist bereits ein Luftfederorgan bekanntgeworden, welches im wesentlichen aus zwei ineinander angeordneten, zwischen den gegeneinander abzufedernden Teilen vorgesehenen Luftbalgen besteht. Hierbei weist der innere Balg einerseits einen durch ein Rückschlagventil verschlossenen, in die Atmosphäre führenden Kanal und andererseits eine ebenfalls durch ein Rückschlagventil verschlossene, in den Innenraum des ao Außenbalges führende Öffnung auf. Der Außenbalg selbst weist ebenfalls eine in die Atmosphäre mündende Öffnung auf, welche durch einen Teil des inneren Balges normalerweise verschlossen ist. Bei Erreichen einer gewissen Streckung dieses Federorgans öffnet sich die Öffnung im äußeren Balg, so daß Luft aus demselben ins Freie entweichen kann. Somit kann eine unzulässige große Streckung des Federorgans vermieden werden. Bei Zusammendrükken des Federorgans treten andererseits Druckunterschiede zwischen dem inneren und dem äußeren Balg auf, was zur Folge hat, daß Luft vom inneren in den äußeren Balg durch das geöffnete Ventil hindurchströmen kann. Ferner soll bei Streckbewegungen des Federorgans Luft aus der Atmosphäre in den inneren Balg angesaugt werden; jedoch kann dies nur dann der Fall sein, wenn infolge der Streckung der Druck innerhalb des inneren Balges unter den Atmosphärendruck sinkt. Berücksichtigt man aber, daß eine Strekkung und damit eine Volumenänderung des Balges nur in verhältnismäßig engen Grenzen möglich ist und daß der durch die ruhende Last bestimmte normale Innendruck des Balges beträchtlich ist, so wird diese Wirkung mit Sicherheit nicht eintreten. Auf diese Weise ist es zwar möglich, eine gewisse Dämpfungswirkung bei Federbewegungen zu erzielen, jedoch läßt sich mit dem bekannten Federorgan die Höhe des abgefederten Teiles gegenüber einer Unterlage unabhängig von der darauf ruhenden Belastung nicht konstant halten, wenn das Federorgan keinerlei Bewegung, beispielsweise bei stehendem Fahrzeug, erfährt. Darüber hinaus ist bei dem bekannten Federorgan nicht die Möglichkeit gegeben, die Kraft, die durch die auf das Federorgan einwirkende Belastung her-Verfahren und Vorrichtung zum Regeln
der im Luftpolster einer Luftfederung

eingeschlossenen Luftmenge,
insbesondere bei Kraftfahrzeugen

Anmelder:

Fried. Krupp Motoren-

und Kraftwagenfabriken G.m.b.H.,

Essen

Dipl.-Ing. Jürgen Helling, Essen,
ist als Erfinder genannt worden

vorgerufen wird, unmittelbar zu messen und als die Einstellung des Federorgans bestimmende Größe zu verwenden; sondern es wird nur der Abstand zwischen den beiden abzufedernden Teilen abgegriffen, wobei auftretende Abstandsänderungen zur Folge haben, daß sich ein vorbestimmter Abstand zwischen den abzufedernden Teilen einstellt.

Bisher bekannt sind ferner Vorrichtungen, die über ein neben dem Luftfederorgan angebrachtes Gestänge die Länge des Luftfederorgans abtasten und durch dieses Gestänge ein Regelorgan beeinflussen, das die im Luftpolster eingeschlossene Luftmenge derart beeinflussen soll, daß die Länge des Federorgans unabhängig von der auf diesem ruhenden statischen Belastung konstant bleibt. Mit der Erfüllung dieser Aufgabe erschöpfen sich die mit derartigen Konstruktionen möglichen Ergebnisse; zudem sind die Gestänge unter dem Fahrgestell durch Steinschlag und Korrosion gefährdet und bedürfen erheblicher Wartung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Federorgane unter Vermeidung der Mängel derselben weiterzuentwickeln.

Erfindungsgemäß dient hierzu in erster Linie ein Verfahren, bei dem das Regelorgan einerseits von einer die durch eine Belastung hervorgerufene Kraft praktisch weglos messenden Vorrichtung und andererseist durch den Druck der im Federorgan eingeschlossenen Luft in einer Gleichgewichtslage gehalten und bei Überwiegen der Kraft in einer ein Zuströmen von Luft in das Luftpolster bewirkenden Richtung und bei Überwiegen des Druckes in eine das Abströmen von

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Luft aus dem Luftpolster bewirkende Richtung verstellt wird. Besonders zweckmäßig ist es hierbei, wenn der Druck innerhalb einer Druckmeßdose entsprechend der von der Belastung des Federorgans auf dieselbe ausgeübten Kraft auf die eine Seite und der Druck der Luft innerhalb des Luftpolsters auf die andere Seite eines den Zu- oder Abfluß von Luft in das bzw. aus dem Luftpolster regelnden Steuerkolbens wirken.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis des Zusammenhanges zwischen Belastung, Zusammendrükkung und Luftpolsterdruck eines Federbalges sowie auf der bisher vernachlässigten Tatsache, daß eine elastische Wandung, beispielsweise eine Membran oder ein Balg, nur dann eine senkrecht darauf wirkende Druckkraft, beispielsweise eine aus einem Gasdruck resultierende Kraft, aufzunehmen vermag, wenn — bezogen auf ein beliebiges Querschnittselement — auf die Randbegrenzung der elastischen Wandung eine etwa senkrecht zu der an der betreffenden Stelle aufzunehmenden Druckkraft wirkende Zugkraft wirkt und daß bei konstanter Druckkraft die Größe dieser Zugkraft von der Durchwölbung der elastischen Wandung abhängig ist. In der Ebene hat dieses Problem eine Analogie im durchhängenden Seil. Ein beispielsweise horizontal ausgespanntes Seil übt auf seine Aufhängungen horizontale Zugkräfte aus. Bei gleicher Belastung des Seiles sind diese horizontalen Zugkräfte abhängig von dem Maß, um das das Seil durchhängt, also bei gegebener Seillänge von der Entfernung der Aufhängepunkte voneinander.

Ein Luftfederbalg einer Luftfederung hat eine bestimmte Bodenfläche, an die der elastische Balg angeschlossen ist. Das Produkt aus dieser Fläche und dem auf sie wirkenden Luftdruck des Luftpolsters ergibt die auf diese Fläche wirkende Kraft. Der Druck des Luftpolsters wirkt ebenfalls auf die elastische Wandung des Balges. Die Durchwölbung dieser elastischen Wand ist, insbesondere wenn die Länge der elastisehen Wand konstant ist, abhängig von dem Maß, um das der Balg in axialer Richtung zusammengedrückt wird. Auf jedes Flächenelement der Balgwand wirkt eine Gaskraft, die am Rand des Flächenelementes im Balgmaterial wirkende Zugspannungen, die einen Winkel miteinander einschließen, also eine Wölbung der, Balgwand bedingen, hervorruft. In dem an der Bodenfläche befestigten Rand des elastischen Balges wirkt also eine Zugkraft, deren Größe und Richtung vom Überdruck des Luftpolsters über dem Umgebungsdruck und von der Durchkrümmung der Wandung, also der Zusammendrückung des Balges in axialer Richtung, abhängig ist und über die Befestigung auf die Bodenfläche übertragen wird. Diese Kraft wirkt der auf die Bodenfläche wirkenden Druckkraft entgegen, so daß die Belastung, die der Luftfederbalg zu tragen vermag, bei konstantem Luftpolsterdruck von der Zusammendrückung in axialer Richtung abhängt, und die um so größer ist, je weiter der Balg zusammengedrückt ist. Umgekehrt ist bei konstanter, auf dem Federbalg ruhender Last der Druck der Luft des Luftpolsters abhängig von der Zusammendrückung des Federbalges.

Das Regelorgan bewirkt also bei Änderung der Belastung eine Änderung der eingeschlossenen Luftgewichtsmenge und damit eine Änderung der Zusammendrückung des Balges sowie des Druckes des Luftpolsters, so daß eine Rückstellwirkung der Regelgröße erzielt wird und der Regelvorgang auf einen neuen Gleichgewichtszustand, beispielsweise bei der gleichen Balghöhe wie vor Änderung der Belastung, einspielt und bei Erreichen desselben beendet wird. Insbesondere kann auch das Verhältnis zwischen dem Druck der Luft des Luftpolsters und der Kraft, welche durch die auf das Federorgan einwirkende Belastung hervorgerufen wird, durch das Regelorgan in bestimmter Weise abhängig von der Belastung geregelt, insbesondere konstant gehalten werden. Dabei kann dieses Verhältnis durch konstruktive Größen nach bestimmten Gesichtspunkten beliebig gewählt oder auch bei einer gegebenen Konstruktion durch bestimmte Beeinflussungen nachträglich verändert werden. Insbesondere kann dieses Verhältnis derart gewählt werden, daß das Regelorgan entweder

a) auf konstante Länge des Balges und damit konstante Höhe der Ladefläche über der Fahrbahn unabhängig von der Belastung oder

b) auf konstante Eigenschwingungsfrequenz unabhängig von der Beladung des Fahrzeuges oder

c) auf konstante Dämpfung der Feder bei Federungen, bei denen die Dämpfung durch Drosseln der im Federorgan eingeschlossenen Luft bewirkt wird

oder auf einen beliebigen Kompromiß zwischen diesen Funktionen einregelt.

Der Druck des Luftpolsters bestimmt bei gegebener Balggröße die Federkennung, d. h. die Zunahme der Tragkraft bei einer bestimmten Zusammendrückung. Die Schwingfrequenz wird durch das Verhältnis von Federkennung zu der abzufedernden Masse bestimmt. Da die Erdbeschleunigung (zumindest auf einem Breitengrad der Erde) konstant ist, ist die Eigenschwingungsfrequenz dann konstant, wenn das Verhältnis von Federkennung zu abgefedertem Gewicht, d. h. auf der Feder liegender Belastung, konstant ist.

Die Dämpfung der Schwingungen ist gegeben durch den Strömungswiderstand des durch eine Drosselstelle hindurchströmenden Mediums, also — bei Luftfederungen, bei denen die Dämpfung durch Drosselung der im Federorgan eingeschlossenen Luft bewirkt wird — der durch die Drosselstelle hindurchströmenden Luft. Der Strömungswiderstand ist proportional der Dichte der Luft, und diese ist abhängig vom Druck. Somit kann durch Beeinflussen des Druckes der Luft im Luftpolster die Dämpfung geregelt werden.

In einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung wird zwischen dem Luftfederorgan und dem von diesem getragenen Bauteil eine Druckmeßdose angeordnet und das Regelorgan als ein in einem Steuerzylinder gleitender Steuerkolben ausgebildet, der die Verbindungen zwischen dem Luftpolster und einem Druckluftspeicher einerseits sowie dem Luftpolster und der freien Atmosphäre andererseits freigibt oder abschließt und dessen eine Seite von dem Druck in der Druckmeßdose beaufschlagt ist, während die andere Seite durch den Druck des Luftpolsters beaufschlagt ist. Wenn dieser Steuerzylinder als glatter durchgehender Zylinder ausgebildet und dementsprechend die beiden von dem Druck im Druckraum der Druckmeßdose einerseits und dem Luftpolster andererseits beaufschlagten Flächen gleich groß sind, dann ist das Druckverhältnis, auf das das Regelorgan eingeregelt ist, gegeben durch die Querschnittfläche der Druckmeßdose, durch die Bodenfläche des Balges und durch dessen Wandeigenschaften.

Gemäß einem weiteren Schritt der Erfindung wird dieses Verhältnis zwischen Belastung und Luftpolsterdruck zusätzlich durch eine elastische Stützung beeinflußt, die einen Teil der auf der Druckmeßdose lastenden Belastung aufnimmt und dadurch die Druck-

meßflüssigkeit ent- oder belastet. Zweckmäßigerweise wird eine derartige, mit den beiden gegeneinander beweglichen Teilen verbundene elastische Stützung derart ausgebildet, daß sie gleichzeitig als Dichtung zwischen diesen Teilen dient. Eine derartige elastische Dichtung kann beispielsweise als Metallfaltenbalg oder als Gummiring ausgebildet sein.

In besonders zweckmäßiger Weise wird eine derartige elastische Stützung derart ausgebildet, daß sie in Normallage der verschiebbaren Druckfläche, also bei normaler Füllung der Druckmeßdose, keine Kräfte bei kleinen Verschiebungen der verschiebbaren Druckfläche gegenüber dem Gehäuse der Druckmeßdose aufnimmt, jedoch bei einer durch Ändern der Füllung bewirkten größeren Verschiebung eine zusätzliche Kraft auf die Druckflüssigkeit im Druckraum der Druckmeßdose ausübt. Dadurch läßt sich das Verhältnis zwischen dem Druck im Luftpolster und der auf dem Federorgan ruhenden Belastung verändern, indem durch Veränderung der Füllung der Druckmeßdose über die elastische Stützung eine zusätzliche Kraft auf die Druckflüssigkeit ausgeübt wird. Um auf diese Weise regeln zu können, ist der Druckraum der Druckmeßdose einerseits über ein Absperrventil mit einer Pumpe, mittels derer eine größere Flüssigkeitsmenge in den Druckraum der Druckmeßdose gedrückt werden kann, und andererseits über ein weiteres Absperrventil mit einer Ablaßleitung verbunden.

Während der Fahrt treten durch Stöße dynamische Belastungen, also kurzzeitig zusätzlich wirkende Kräfte, auf. Auf diese kurzzeitigen Laständerungen soll das Regelorgan nicht ansprechen. Um die deshalb erforderliche Trägheit des Regelorgans zu erzielen, wird zwischen dem Druckraum der Druckmeßdose und dem von der Druckflüssigkeit beaufschlagten Raum des Steuerzylinders in dem Weg der Druckflüssigkeit oder zwischen dem Luftpolsterraum und dem vom Druck in diesem beaufschlagten Raum des Steuerzylinders, vorzugsweise an beiden Stellen gleichzeitig, eine Drosselstelle angeordnet.

Der Druckraum der Druckmeßdose kann mit einem beispielsweise im Fahrerhaus angeordneten Druckmeßgerät oder Druckanzeiger verbunden werden. Dieses Druckmeßgerät kann in Tonnen Radlast oder Tonnen Achslast oder Tonnen Nutzlast geeicht werden. Für den Normalfall, in dem die elastische Stützung der Druckmeßdose keine Zusatzkraft aufnimmt, läßt sich also mit diesem Druckmeßgerät unmittelbar die Achslast oder die geladene Nutzlast messen. Insbesondere kann ein solches Druckanzeigegerät als Höchstwertwarnsignal ausgebildet sein, das dann warnt, wenn die mit Rücksicht auf die Reifen oder mit Rücksicht auf die Polizeivorschriften höchstzulässige Achslast überschritten wird.

Der Druckraum der Druckmeßdose kann auch mit einem weiteren Regelorgan verbunden sein, das den Luftdruck in dem Reifen des zu dem Federorgan gehörenden Rades in zweckmäßiger Weise der jeweiligen Belastung angepaßt regelt. Weiterhin kann der Druckraum der Druckmeßdose mit einem Regelorgan verbunden sein, das den Bremsdruck einer auf die Räder der Achse, zu der das jeweilige Federorgan gehört, wirkenden Bremse derart einregelt, daß das bei der jeweiligen Belastung größtmögliche, ohne Blockiergefahr des Rades erreichbare Bremsmoment erzielt wird.

Gemäß einem weiteren Schritt der Erfindung wird der von dem Druck im Luftpolster beaufschlagte Teil des Steuerkolbens als Stufenkolben ausgebildet, so daß eine zentrale Kolbenfläche und eine ringförmige Kolbenfläche von dem Druck der Luft beaufschlagt werden und die ringförmige Kolbenfläche dabei von dem Druck in einem besonderen ringförmigen Raum, der durch einen Verbindungskanal mit dem Luftpolster verbunden ist, beaufschlagt wird. Der Verbindungskanal zwischen dem Luftpolster und dem Ringraum, der einen Teil des Stufenkolbens beaufschlagt, wirkt als Drosselstelle. Gemäß einem weiteren Schritt der Erfindung kann dieser das Luftpolster mit dem

ίο Ringraum, dessen Druck den ringförmigen Teil des Stufenkolbens beaufschlagt, verbindende Kanal durch ein willkürlich schaltbares Ventil absperrbar sein und der Ringraum durch ein weiteres, ebenfalls willkürlich schaltbares Ventil mit einem beliebigen anderen Druck beaufschlagt werden. Beispielsweise kann der Druck in dem Ringraum, der den ringförmigen Teil des Stufenkolbens beaufschlagt, durch eine besondere Vorrichtung derart eingestellt werden, daß dieser Druck das Regelorgan, das die im Luftfederorgan ein-

ao geschlossene Luftmenge regelt, derart verstellt, daß das Federorgan auf größtmögliche Streckung einreguliert wird. Das kann z. B. sehr zweckmäßig sein, wenn bei Sattelschleppern der Auflieger durch Ändern der Höhenlage des Sattelschleppers auf- oder abgesattelt werden soll.

Die Vorrichtung nach der Erfindung übt insbesondere dann, wenn sie derartig abgestimmt ist, daß sie auf konstante Länge des Federorgans unabhängig von der Belastung einregelt, grundsätzlich eine Gegenwirkung gegen das nach Außenneigen unter der Wirkung einer auf das Fahrzeug wirkenden Querkraft, z. B. einer Fliehkraft bei Kurvenfahrt, aus. Fernerhin bewirkt diese Vorrichtung ein einwandfreies Halten der Normallage nach Beendigung der Kurvenfahrt, sofern nur die Drosselstellen an dem Steuerzylinder der Trägheit des Fahrzeugaufbaues um die Fahrzeuglängsachse bzw. den Momentanpol entsprechend gewählt sind. Diese Wirkung des Ausgleichens einer auf den Fahrzeugaufbau wirkenden Querkraft kann verstärkt werden, wenn der Druck in dem den ringförmigen Teil des Stufenkolbens beaufschlagenden Ringraum durch eine geeignete Regelvorrichtung derart von der Größe der auf den Fahrzeugaufbau wirkenden Querkraft abhängig geregelt wird, daß er den Steuerkolben zweckmäßig derart beeinflußt, daß dieser über dieses Regelorgan den Druck im Luftpolster so bestimmt, daß die Federung der Querkraft in günstigster Weise entgegenwirkt.

Insbesondere für Fahrzeuge, die vorwiegend durch eine zentrale Kraft belastet werden, z. B. für Sattelschlepper, kann es zweckmäßig sein, daß die Drücke in den Druckräumen der Druckmeßdosen der beiden an einer Achse angeordneten Federorgane über Leitungen gemeinsam auf den gleichen Steuerzylinder wirken und die andere Seite dieses Steuerzylinders über Leitungen mit den Luftpolstern in den mit elastischen Wänden versehenen Teilen oder in den Zusatzbehältern der beiden Federorgane verbunden ist, so daß ein Steuerzylinder beide Federorgane der gleichen Achse in gleicher Weise beeinflußt. Ein derartiger Steuerzylinder, der über Leitungen mit den Druckräumen der Druckmeßdosen und mit den Luftpolstern verbunden ist, kann an einer beliebigen dafür'geeigneten Stelle des Fahrzeuges angeordnet werden. Bei mehrachsigen Fahrzeugen können in dieser Weise auch die Federungen mehrerer gemeinsamer Achsen, z. B. bei 3achsigen Fahrzeugen die Federungen der beiden nebeneinanderliegenden hinteren Achsen, durch einen gemeinsamen Steuerzylinder geregelt werden.

Es sind Luftfederungen bekannt, bei denen der mit einer elastischen Wandung versehene Teil der Luftfederung mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, die über eine Drosseleinrichtung in einen Zusatzbehälter strömt, wobei sich das Luftpolster in diesem Zusatzbehälter befindet und die von der Feder aufgenommenen Bewegungen und Kräfte durch die Übertragungsflüssigkeit auf das Luftpolster übertragen werden. Da bei derartigen Luftfedern die Luft nicht durch Drosseleinrichtungen hindurchströmt, ist die Dämpfung auch nicht von der Dichte der Luft abhängig. Um dennoch die Dämpfung an die Belastung der Federung anzupassen, kann es zweckmäßig sein, die im Wege der Übertragungsflüssigkeit liegende Drosseleinrichtung verstellbar auszubilden und die Verstellung durch ein besonderes Regelorgan, das von dem im Druckraum der Druckmeßdose herrschenden Druck beeinflußt wird, zu regeln.

In Analogie zu der vorbeschriebenen Steuerung über einen vom Druck beaufschlagten Steuerkolben ist es möglich, die Anlage mit einer anderen derartigen, beispielsweise einer elektrischen Steuerung aufzubauen, beispielsweise derart, daß die von dem Federorgan aufgenommene Belastung durch einen elektrischen Kraftmesser, beispielsweise einen Meßquarz, und der Druck im Luftpolster durch einen weiteren elektrischen Druck- bzw. Kraftfühler gemessen wird und die Meßgrößen dieser verschiedenen elektrischen Meßinstrumente ein elektrisches Regelorgan beeinflussen, das seinerseits das den Luftzu- oder Abfluß zu dem Luftpolster regelnde Ventil beeinflußt. Ebenso kann der Meßwert der elektrischen Belastungseinrichtung zusätzlich von einem Kraftanzeigegerät, das vorzugsweise in Tonnen Achslast, Tonnen Radlast oder Tonnen Nutzlast geeicht ist, angezeigt werden.

In Fig. 1 ist ein Kennlinienfeld dargestellt, in dem die Wirkungsweise der Regelvorrichtung nach der Erfindung schaubildmäßig dargestellt ist.

Fig. 2 und 3 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung.

In Fig. 1 ist der Druck des im Federbalg eingeschlossenen Luftpolsters als Ordinate über der Zusammendrückung des Federbalges als Abszisse aufgetragen. Die ausgezogenen Linien zeigen für eine Belastung von 1 bzw. 2 t den Verlauf der Zusammendrückung des Federbalges unter dieser Belastung bei entsprechend geregelter, d. h. verminderter Luftmenge im Luftpolster und demgemäß bei abnehmendem Innendruck. Die gestrichelte Linie zeigt den Zusammenhang zwischen Zusammendrückung des Balges und Druck des Luftpolsters im Balginneren bei konstant gehaltener, im Luftpolster eingeschlossener Luftmenge. Wenn beispielsweise in dem mit A bezeichneten Punkt bei einer Belastung von 1 t bei der vorgegebenen, im Luftpolsterraum eingeschlossenen Luftmenge der Federbalg auf die Strecke A¹ zusammengedrückt ist, so wird er, wenn eine weitere Tonne Belastung auf ihn gegeben wird und die im Federbalg eingeschlossene Luftmenge nicht geändert wird, auf die Strecke A² zusammengedrückt. Nunmehr kann bei konstant gehaltener Belastung von 2 t zusätzlich Luft in den Federbalg hineingedrückt werden. Dabei ändert sich der Zusammenhang zwischen Druck im Luftpolster und Zusammendrückung des Balges entsprechend der ausgezogenen und mit G = 2 t bezeichneten Kurve. Je nach der Menge der in das Luftpolster hineingedrückten zusätzlichen Luftmenge werden auf dieser Kurve die Punkte A' oder B oder C erreicht, wobei mit A' ein Punkt bezeichnet ist, der die gleiche Balgzusammendrückung A¹ wie der Ausgangspunkt A hat, während der Punkt B bei weniger zusammengedrücktem Balg denjenigen Balginnendruck kennzeichnet, bei dem die gleiche Dämpfung des Federungsvorganges wie im Punkt A erzielt wird, und der Punkt C einen Zustand kennzeichnet, in dem die Federung zusammen mit der sie belastenden Masse die gleiche Eigenschwingungsfrequenz aufweist wie im Punkt A, d. h. daß dieFederkennung bei Änderung vom Punkt A auf den Punkt C sich in gleichem Verhältnis, hier

ίο also im Verhältnis 1:2, geändert hat wie die das Federorgan belastende Masse.

Das erfindungsgemäß gestaltete Regelorgan erlaubt eine Steuerung der im Federbalg eingeschlossenen Luftmenge derart, daß bei Ändern der auf dem Federorgan ruhenden Belastung, beispielsweise von Punkt A, wahlweise entweder die Punkte A' oder B oder C erreicht werden.

In Fig. 2 ist mit 1 der Fahrzeugrahmen bezeichnet, während mit 2 der obere Teil des Federbalges bezeichnet ist. Der Federbalg 2 ist durch einen Klemmring 3 mit der Bodenplatte 4 fest verbunden. Die Verbindung ist durch einen Wulst 5 am Federbalg 2 gesichert. Die Bodenplatte 4 ist mit einem ringförmigen Fortsatz 6 versehen, in deren innerem Teil eine zylindrische Aussparung vorhanden ist. In diese zylindrische Aussparung ragt der zylindrische Druckteil 7 der am Fahrzeugrahmen 1 befestigten Halterung 8 hinein. Zwischen der ringförmigen Fortsetzung 6 und dem Druckstück 7 ist eine elastische, mit den beiden Teilen 6 und 7 fest verbundene Dichtung 28 aus Gummi angeordnet. Zwischen der Bodenplatte 4 und dem Druckstück 7 verbleibt ein mit Flüssigkeit gefüllter Hohlraum 9. In der Bodenplatte 4 ist weiterhin eine zylindrische Bohrung 10 vorgesehen, in der ein Steuerkolben 11 gleiten kann, der durch zwei Federn 12 gestützt wird. Der Hohlraum 9 ist durch eine Drosselstelle 13 mit der oberen Kammer 14 des Zylinderraumes 10 verbunden. In der Bodenplatte 4 ist ein Kanal 15 vorgesehen, der einerseits in die Zylinderwandung der zylindrischen Bohrung 10 mündet und andererseits an eine Anschlußleitung 16, die zu einem nicht gezeigten Druckluftspeicher führt, angeschlossen ist. Weiterhin ist in der Bodenplatte 4 ein zweiter Kanal 17 vorgesehen, der ebenfalls in die Wand des Zylinders 10 einerseits sowie in die freie Atmosphäre andererseits mündet. In dem Steuerkolben 11 ist ein T-förmiger Kanal 18 vorgesehen dergestalt, daß der Steuerkolben 11 in seiner einen Lage beide Kanäle 15 und 17 abschließt, in seiner höchsten Lage den Innenraum des Balges 2 mit dem in die freie Atmosphäre führenden Kanal 17 verbindet und in seiner tiefsten Lage den Innenraum des Balges 2 über den Kanal 15 mit dem Druckluftspeicher verbindet.
Die Wirkungsweise ist folgende:

Die auf dem Federorgan ruhende Last wird von dem Rahmen 1 und der Halterung 8 auf die Druckplatte 7 und von dieser auf die in dem Hohlraum 9 befindliche Flüssigkeit übertragen. Von dort aus wird diese Kraft in das Bodenstück 4 eingeleitet und wirkt über das Bodenstück 4 auf das aus dem Balg 2 und dem in diesem eingeschlossenen Luftpolster gebildete Federorgan. Wenn die Belastung, die auf dem Rahmen 1 liegt, zunimmt, wird der Druck in dem Hohlraum 9 stärker zunehmen als der Druck des Luftpolsters in dem elastischen Balg 2, da dieser stärker zusammengedrückt wird und folglich die von dem Balg 2 über die Halterung 8 auf die Bodenplatte 4 übertragene Zugkraft geringer wird. Infolgedessen wirkt auf die Oberseite des Steuerkolbens 11 in der Kammer 14 ein höherer Druck als auf die Unterseite des Steuer-

külbcns 11, so daß dieser nach unten verschoben wird und die Verbindung des Kanals 15 mit dem Luftpolster in dem Federbalg 2 über den T-förmigen Kanal

18 freigibt. Dadurch strömt Luft in den Federbalg nach, bis der Druckausgleich zwischen dem Druckluftpolster und dem Hohlraum 9 hergestellt ist. Die Folge davon ist, daß der Steuerkolben wieder in seine Normallage zurückkehrt und dadurch beide Kanäle 15 und 17 absperrt.

Wenn erreicht werden soll, daß ein anderes Verhältnis zwischen Druck im Luftpolster und auf dem Federorgan ruhender Belastung eingeregelt wird, so kann das dadurch geschehen, daß die Flüssigkeitsfüllung im Hohlraum 9 so verändert wird, daß der elastische Dichtungsring 28 eine Vorspannung erhält und mit dieser Vorspannung auf die in dem Hohlraum 9 eingeschlossene Flüssigkeit drückt. Zu diesem Zweck ist der Hohlraum 9 über einen kurzen Kanal

19 mit einem Anschlußnippel 20 verbunden, der zu einem nicht gezeichneten Dreiwegehahn führt, bei dessen Betätigung entweder Druckflüssigkeit aus dem Hohlraum 9 abgelassen wird oder der Hohlraum 9 mit einer Pumpe verbunden wird, die weitere Flüssigkeit in den Hohlraum 9 hineindrückt.

Fig. 3 zeigt eine Weiterbildung der Erfindung. Dabei ist der untere Teil des Steuerkolbens 11 als Stufenkolben ausgebildet, so daß dieser eine ringförmige Kolbenfläche 21 und eine kreisförmige Kolbenfläche 22 aufweist, wobei die Summe der ringförmigen Fläche 21 und der kreisförmigen Fläche 22 gleich der Fläche ist, mit der der Steuerkolben 11 die Kammer 14 der zylindrischen Bohrung 10 abschließt. Vor der Ringfläche 21 des Steuerkolbens 11 befindet sich ein Ringraum 23, der durch einen Kanal 24 mit einer nicht gezeichneten Leitung verbunden ist, die zu einem den Druck in dem Ringraum 23 beeinflussenden Regelorgan führt. Ferner ist der Ringraum 23 durch einen Kanal 25 mit dem Ventil 27 verbunden, das seinerseits an einen Kanal 26 angeschlossen ist. Der Kanal

26 mündet in den von dem Federbalg 2 eingeschlossenen Luftpolsterraum. Normalerweise ist das Ventil

27 geöffnet, so daß über die Kanäle 26 und 25 die Luft frei aus dem von dem Federbalg 2 eingeschlossenen Luftpolsterraum in den Ringraum 23 überströmen kann und somit im Ringraum 23 der gleiche Druck herrscht wie in dem von dem Federbalg 2 eingeschlossenen Luftpolster. In diesem Falle ist die an den Kanal 24 angeschlossene Verbindungsleitung abgeschlossen. Wenn hingegen der Druck in dem Ringraum 23 willkürlich dadurch geändert werden soll, daß durch den Kanal 24 hindurch Luft höheren oder geringeren Druckes mit dem Ringraum 23 in Verbindung gebracht wird, wird gleichzeitig das Ventil 27 geschlossen. Auf diese Art und Weise ist es möglich, willkürlich die Lage, auf die der Steuerkolben 11 das in dem Federbalg eingeschlossene Luftpolster eingeregelt, zu ändern, beispielsweise in der Art, daß die größtmögliche Streckung des Federbalges 2 erzielt wird, um so den Rahmen 1 möglichst hoch anzuheben.

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Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren zum Regeln der im Luftpolster einer Luftfederung eingeschlossenen Luftmenge mittels eines den Zufluß von Luft aus einem Druckluftspeicher in das Luftpolster bzw. den Abfluß von Luft aus dem Luftpolster regelnden Regelorgans, insbesondere bei Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelorgan (10, 11,

   12) einerseits von einer die durch eine Belastung hervorgerufene Kraft messenden Vorrichtung (4,

   6, 7, 9, 28) und andererseits durch den Druck der im Federorgan (2) eingeschlossenen Luft in einer Gleichgewichtslage gehalten und bei Überwiegen der Kraft in einer ein Zuströmen von Luft in das Luftpolster bewirkenden Richtung und bei Überwiegen des Druckes in einer das Abströmen von Luft aus dem Luftpolster bewirkenden Richtung verstellt wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck innerhalb einer Druckmeßdose (4, 6, 7, 9, 28) entsprechend der von der Belastung des Federorgans auf dieselbe ausgeübten Kraft auf die eine Seite und der Druck der Luft innerhalb des Luftpolsters auf die andere Seite eines den Zu- oder Abfluß von Luft in das bzw. aus dem Luftpolster regelnden Steuerkolbens (11) wirken.

   3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Luftfederorgan (2) und seiner Auflagerung (1) eine Druckmeßdose (4, 6, 7, 9, 28) angeordnet ist und daß ein einerseits von dem Druck in der Druckmeßdose (4, 6,

   7, 9, 28) sowie andererseits von dem Druck des Luftpolsters im Luftfederorgan (2) beaufschlagter, die öffnung eines Luftzufuhr- (15) und eines Luftabfuhrkanals (19) regelnder Steuerkolben (11) in einem Steuerzylinder (10) vorgesehen ist.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden gegeneinander beweglichen Teilen (6 und 7) der Druckmeßdose (4, 6, 7, 9, 28) eine zusätzliche elastische, abhängig von der Füllung der Druckmeßdose verschiedene Anteile der Belastung aufnehmende Stützung vorgesehen ist.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden gegeneinander beweglichen Teilen (6 und 7) der Druckmeßdose (4, 6, 7, 9, 28) eine mit beiden gegeneinander beweglichen Teilen fest verbundene elastische Dichtung (28) als elastische Stützung vorgesehen ist.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder insbesondere 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (9) der Druckmeßdose (4, 6, 7, 9, 28) mit einem willkürlich schaltbaren Ablaßventil verbunden ist.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder insbesondere 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (9) der Druckmeßdose (4, 6, 7, 9, 28) mit einer beim Betätigen das im Druckraum der Druckmeßdose (4, 6, 7, 9, 28) eingeschlossene Flüssigkeitsvolumen vergrößernden Pumpe verbunden ist.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Druckraum (9) der Druckmeßdose (4, 6, 7, 9, 28) und dem mit diesem verbundenen Raum (14) des den Steuerkolben (11) führenden Steuerzylinders (10) eine Drosseleinrichtung (13) vorgesehen ist.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge-'kennzeichnet, daß der Druckraum (9) der Druckmeßdose (4, 6, 7, 9, 28) mit einem Druckanzeiger verbunden ist.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckanzeiger mit einer in Tonnen Achslast oder Tonnen Radlast oder Tonnen Nutzlast geeichten Skala versehen ist.

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   11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckanzeiger als Höchstwertwarnsignal ausgebildet ist.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (9) der Druckmeßdose (4, 6, 7, 9, 28) mit einem in an sich bekannter Weise den Luftdruck im Reifen des zu dem Federorgan gehörenden Rades regelnden Regelorgan verbunden ist.

   13. Vorrichtung nach Anspruch 3 bei Fahrzeugen mit pneumatischer oder hydraulischer Bremse, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (9) der Druckmeßdose (4, 6, 7, 9, 28) mit einem den Bremsdruck der zu der Achse, zu der das jeweilige Federorgan gehört, gehörenden Bremse regelnden Regelorgan verbunden ist.

   14. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Luftpolsterraum und dem mit diesem verbundenen, von dem Druck des Luftpolsters beaufschlagten Raum des Steuer- ao zylinders (10) eine Drosseleinrichtung vorgesehen ist.

   15. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Druck des Luftpolsters und/oder dem Druck im Druckraum (9) der Druckmeßdose (4, 6, 7, 9, 28) beaufschlagte Teil des Steuerkolbens (11) aus Stufenkolben (21, 22) ausgebildet ist.

   16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (23), dessen Druck einen Teil des Stufenkolbens (21, 22) beaufschlagt, mit dem Luftpolster über eine Drosseleinrichtung verbunden ist.

   17. Vorrichtung nach Anspruch 15 und/oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der den Ringraum (23), der einen Teil (21) des Stufenkolbens (21, 22) beaufschlagt, mit dem Luftpolster verbindende Kanal (25, 26) durch ein willkürlich schaltbares Ventil (27) absperrbar ist und ein zweites Ventil, durch dessen Betätigung der Druck in dem den einen Teil (21) des Stufenkolbens (21, 22) beaufschlagenden Ringraum (23) beliebig wählbar ist, vorgesehen ist.

   18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventil mit einem Regelorgan, das den Druck in dem den einen Teil (21) des Stufenkolbens (21, 22) beaufschlagenden Ringraum in an sich bekannter Weise mittels beispielsweise einer in Richtung der Fahrzeugquerachse verschiebbaren Masse oder eines um die Fahrzeuglängsachse schwingenden Pendels in Abhängigkeit von einer auf das Fahrzeug wirkenden Querkraft, beispielsweise der Fliehkraft bei Kurvenfahrt oder der aus einer Querneigung der Fahrbahn resultierenden Querkraft, steuert, verbunden ist.

   19. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerzylinder (10) mit dem Steuerkolben (11) an einer beliebigen Stelle des Fahrzeuges angeordnet und durch Leitungen mit dem Druckraum (9) der Druckmeßdose und dem Luftpolster in dem mit elastischen Wandungen versehenen Teil des Federorgans (2) oder dem Luftpolster in einem Zusatzluftbehälter verbunden ist.

   20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch ge kennzeichnet, daß für mehrere an einer Achse befindliche Federorgane ein gemeinsamer Steuerzylinder mit einem für diese Federorgane gemeinsamen Steuerkolben vorgesehen ist.

   21. Vorrichtung nach Anspruch 3 bei Luftfederorganen, deren mit elastischen Wandungen versehener Teil mit einer Übertragungsflüssigkeit zum Übertragen der Kräfte auf das in einem Zusatzbehälter angeordnete Luftpolster gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem mit elastischen Wandungen versehenen Teil und dem Zusatzbehälter im Wege der Ubertragungsflüssigkeit eine Drosselstelle mit veränderbarem Durchtrittsquerschnitt und neben dieser ein den freien Querschnitt der Drosselstelle abhängig vom Druck in der Druckmeßdose regelndes besonderes Regelorgan vorgesehen sind.

   22. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftfederorgan auf einer die durch dieses übertragene Kraft aufnehmenden elektrischen Druckmeßeinrichtung, beispielsweise einem Meßquarz, abgestützt ist und im Luftpolster ein elektrischer Druckfühler angeordnet ist und die Meßgrößen beider elektrischer Meßgeräte auf ein elektrisches Regelorgan, das ein die Luftmenge im Luftpolster regelndes Ventil betätigt, und/oder auf ein Anzeigegerät geschaltet sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1 110 226; USA.-Patentschriften Nr. 2 596 031, 2 778 656.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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