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Luftfederung, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht
sich auf eine Luftfederung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Balg, vorzugsweise
mit einem Rollbalg, der biegsame, im wesentlichen aus Gummi oder gummiähnlichen
Kunststoffen mit eingebettetem Gewebe bestehende Wandungen besitzt und mit seinem
verdickten Rand an einer schrägen Sitzfläche anliegt.
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Bei Luftfederbälgen ist es bekannt, die Balgränder durch eingebettete
Stahlringe und diese umschließende Gewebelagen wulstartig zu verdicken und die Befestigung
des Balges bzw. seiner Ränder in der Weise mittels angeschraubter Klemmringe zu
bewirken, daß ein luftdichter Abschluß erfolgt. Diese Befestigungsart setzt eine
seitlich abgewinkelte Randpartie des Balges voraus. Zudem ist vor allen Dingen bei
großem Balgdurchmesser eine größere Anzahl Befestigungsschrauben erforderlich. Außerdem
ergeben sich bei Verwendung der Klemmringe verhältnismäßig große Einbaubreiten.
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Auch ist es bekannt, an den gegeneinander abzufedernden Teilen konische
Sitzflächen für die Balgränder vorzusehen, und zwar in der Weise, daß die gegeneinander
abzufedernden Teile in den Balg hineingreifen unter Beanspruchung der Wulstränder
und der gewöhnlich hierin eingebetteten Stahlkerne auf Zug. Im Gegensatz hierzu
liegen erfindungsgemäß die außengelegenen Flächen des verdickten Randes des Balges
an einer schrägen, mit der Hauptachse des Balges einen spitzen Winkel bildenden
Sitzfläche an der Innenseite des den Balg tragenden Gehäuseteiles an. Zudem steht
die benachbarte, innengelegene Fläche des verdickten Randes mit einem vorzugsweise
lose angeordneten Stützring aus festem Werkstoff in Wirkverbindung. Es ist hierbei
wesentlich, daß die mit dem Balg zu verbindenden Teile des Fahrzeuges den Balg umschließen
und die schräg verlaufenden Außenflächen des Balges an den ebenso verlaufenden,
innengelegenen Sitzflächen anliegen. Dem erwähnten Stützring kommt hierbei deshalb
eine besondere Bedeutung zu, weil er eine Verformung des befestigten Balgrandes
im Sinne einer unerwünschten Durchmesserverringerung verhindert.
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Die Sitzflächen der gegeneinander abzufedernden Teile verlaufen vorzugsweise
unter einem Winkel von etwa 10 bis 20° gegenüber der Hauptachse des Luftfederbalges,
während die Sitz- oder Anlagefläche des innengelegenen Stützringes zylindrisch,
vorzugsweise aber ebenfalls konisch, jedoch im Vergleich zur Steigung der Sitzfläche
der gegeneinander abzufedernden Teile mit entgegengesetzter Steigung verläuft.
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Die Verwendung eines innengelegenen, praktisch unverformbaren Stützringes
eröffnet die Möglichkeit, von den bisher üblichen, zur Verankerung der Verstärkungseinlagen
dienenden, in den Balgrändern angeordneten ringförmigen Stahlkernen abzusehen. Die
Befestigung ist vielmehr immer dann sichergestellt, wenn die Druckfestigkeit des
Balgrandes so groß ist, daß eine ausreichend sichere Keilverbindung möglich ist.
Die Verdickung des Balgrandes kann daher durch eine Gewebeanhäufung od. dgl., aber
auch durch einen ringförmigen Kern aus einer drucksteifen, aus Gummi od. dgl. bestehenden
Mischung, z. B. einer mit Fremdstoff, beispielsweise Gewebeabfällen, angereicherten
Gummimischung, bestehen. Diese Ausbildung der Balgränder läßt geringe Durchmesserveränderungen,
die beim Einbau des Balges wünschenswert sind, zu. Auch ist es nunmehr möglich,
die den schrägen Balgflächen benachbart gelegenen Innenflächen bei der Herstellung
des Balges zylindrisch oder derart konisch zu gestalten, daß sich die Innenfläche
des Balges zu dessen Rand hin erweitert, wodurch sich besondere Vorteile im Hinblick
auf die Herstellung des Balges ergeben, da die Einformung erschwerende hinterschnittene
Flächen nicht vorhanden sind. Da zudem die dichtenden, mit den- gegeneinander abzufedernden
Teilen in Berührung kommenden Flächen des Balges von den Außenflächen des Balges
gebildet werden und diese Flächen von den starren Flächen der Vulkanisierform od.
dgl. abgeformt werden, ergeben sich glatte und maßhaltige Dichtungsflächen.
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Es sei ferner darauf hingewiesen, daß die Montage des Balges besonders
dann schnell und einfach vonstatten geht, wenn ein lediglich lose an der Balginnenwand
anliegender Stützring Verwendung findet. Es kommen somit besondere Befestigungsmittel
für diesen Stützring in Fortfall, die Fixierung erfolgt vielmehr selbsttätig infolge
der Keilwirkung.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand
der Zeichnung erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigt
Fig. 1 einen Teil eines -Straßenfahrzeuges in einer Seitenansicht, Fig. 2 einen
Schnitt durch den als Rollbalg ausgebildeten Luftfederbalg für das Fahrzeug gemäß
Fig. 1 (während der Montage), Fig. 3 den zu befestigenden Rand des Luftfederbalges
während der Montage und Fig. 4 den fest eingespannten Balgrand.
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Der kreisringförmige Rollbalg 1, der einen im wesentlichen U-förmigen
(Querschnitt besitzt, jedoch gemäß Fig. 2 bei der Herstellung ungleich lange Schenkel
erhält, besteht im wesentlichen aus Gummi oder gummiähnlichen Kunststoffen. Die
Balgwandungen sind durch faden- oder bandförmige, vorzugsweise aus Cordgewebe bestehende
Einlagen 2 verstärkt, die in die Wandung des Balges eingebettet sind. Mit seinem
wulstartig verdickten Rand 3 liegt der Balg 1 mit seiner Fläche 4 an der schrägen
Sitzfläche 5 des abzufedernden Teiles bzw. eines mit dem Fahrzeugobergestell verbundenen
Topfes 6 dichtend an. Die Sitzfläche 5 ist konisch gestaltet; sie verläuft unter
einem Winkel von etwa 15° gegenüber der Hauptachse des Rollbalges 1.
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Die der Fläche 4 benachbart gelegene Innenfläche 7 des Balges steht
mit einem lose angeordneten, praktisch unverformbaren Stützring 8 in Berührung,
welcher aus einem festen Werkstoff, vorzugsweise Stahl, gefertigt ist. Die dem Balg
1 zugewandte Fläche 9 des Stützringes 8 verläuft ebenfalls konisch, und zwar unter
einem Winkel von etwa 5° gegenüber der Hauptachse des Balges 1. Die Steigung der
Flächen 5 und 9 ist jedoch entgegengesetzt. Bei manchen Anwendungsfällen könnte
jedoch auch die Fläche 9 parallel zur Hauptachse des Balges verlaufen, also zylindrisch
gestaltet sein. Auch ist es möglich, den Stützring 8 fest, z. B. auf dem Wege der
Vulkanisation, mit dem Balg 1 zu verbinden; vorzugsweise wird jedoch ein lösbar
angeordneter Stützring 8 verwendet.
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Zur Erzielung einer guten Verpackung des Balgrandes zwischen den praktisch
V-förmig verlaufenden Flächen 5 und 9 werden in den Rand 3 ringförmige Kerne 10
aus einer gegebenenfalls mit Füllstoffen angereicherten Kautschuk- oder Kunststoffmischung
eingebettet. Der Werkstoff für die Kerne 10 muß eine hohe Strukturfestigkeit besitzen,
da er zur Verankerung der eingebetteten Verstärkungseinlagen 2 dient (Fig. 4), gleichzeitig
jedoch verhindern muß, daß sich die Keilverbindung lockert. Darüber hinaus muß jedoch
eine geringe Verformbarkeit der Ränder 3 möglich sein, insbesondere eine geringe
Durchmesserveränderung, um den Rand 3 in den Topf 6 einführen und den Stützring
8 anbringen zu können. Aus Fig. 4 ist auch erkennbar, daß die Verstärkungseinlagen
2 den Kern 10 umschlingen.
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Gemäß Fig. 3 wird die Verdickung des Randes 3 durch eine Anhäufung
12 der Verstärkungseinlagen 2 erzielt.
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Gemäß Fig. 1 erfolgt die Abfederung des Straßenfahrzeuges ausschließlich
durch eine Luftfederung, die zwischen der Achse 11 und dem Fahrzeugrahmen 13 eingeschaltet
ist.
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Der Topf 6 ist mit dem Rahmen 13 fest verbunden. An seinem unteren
Teil ist der obere Rand des Luftbalges 1 wie in Fig. 4 dargestellt befestigt. Die
Achse 11 trägt hingegen ein mit konischen Flächen versehenes Verbindungsstück 14,
welches dichtend an dem wulstartig verdickten unteren Rand 15 des Balges anliegt.
Der Rand 15 ist hingegen mit einem aus zugfestem Werkstoff ringförmigen Kern 16,
der aus Stahldrahtwindungen bestehen kann, versehen.
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Die Achse 11 wird durch Lenker 17 und 18 geführt, die so beschaffen
sind, daß bei der Einfederung des Fahrzeuges das Verbindungsstück 14 mehr oder weniger
tief unter Verformung des Balges 1 in den Topf 6 eindringen kann. Das Fahrzeugrad
ist mit 19 bezeichnet.
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Mit der Achse 11 ist ein Arm 20 fest verbunden, welcher über eine
Stange 21 und einen Betätigungshebel 22 auf ein Ventil 23 einwirkt. Zur Erzielung
einer lastabhängigen Regelung ist das Ventil 22 über eine Leitung 25 mit dem vom
Topf 6 umschlossenen Luftkissen verbunden. Das Ventil 23 bewirkt in Verbindung mit
den Teilen 20, 21 und 22, daß bei steigender Last, d. h. beim Absinken des Fahrzeugrahmens
13, dem Topf 6 über die Leitungen 24 und 25 unter Erhöhung des Innendruckes Luft
zugeführt wird. Wird indessen dieLast verringert, verlassen beispielsweise bei einem
Straßenomnibus mehrere Personen das Fahrzeug, so hebt sich der Fahrzeugrahmen 13,
wodurch mit Hilfe der erwähnten Teile 20, 21 und 22 das Ventil 23 so verstellt wird,
daß der Topf 6 über die Leitung 26 so weit entlüftet, bis ein bestimmter vorgeschriebener
Abstand zwischen Achse 11 und Rahmen 13 wiederhergestellt ist. Die beschriebene
lastabhängige, bei Luftfederungen bekannte Regelung soll bei kurzzeitig einwirkenden
Stößen, beispielsweise bei Fahrbahnstößen, nicht ansprechen. Aus diesem Grunde sind
Verzögerungsglieder bzw. Drosseln, beispielsweise innerhalb des Ventils 23, vorgesehen,
welche eine Veränderung des Innendruckes über die Leitungen 24 und 26 unterbinden.
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Die Montage des Balges 1 wird wie nachstehend beschrieben vorgenommen:
In den Topf 6 wird zunächst der Ring 8 und dann der Rand 3 des Balges 1 eingeführt.
Im Anschluß hieran wird der Ring 8 in die Stellung gemäß Fig. 2 und 3 gebracht,
worauf unter Mitnahme des Ringes 8 der Balg 1 nach unten gezogen wird, bis die Stellung
gemäß Fig. 4 erreicht wird und die Flächen 4 und 5 einerseits sowie die Flächen
7 und 9 andererseits sich gegenseitig berühren. Bei der Montage ist der Flansch
27 des Ringes 8 von Bedeutung, da dieser eine Abstützung des Ringes 8 auf dem Rand
3 ermöglicht.
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Bei der Herstellung des Balges 1 erhält die Fläche 4 eine Steigung
von etwa 20°, während die Fläche 7 zylindrisch ausgebildet ist. Da jedoch die Fläche
5 nur unter einem Winkel von etwa 15° ansteigt, erfolgt bei der Montage eine Verschwenkbewegung
des Randes 3 in Richtung auf die Hauptachse des Balges 1 unter Verminderung des
Durchmessers des Balgrandes, wobei sich die Fläche 7 neigt und mit der Fläche 9
des Ringes 8 in Berührung kommt. Im eingebauten Zustand verlaufen also die
Flächen 4 und 7 entsprechend dem Verlauf ihrer Sitzflächen V-förmig, wodurch eine
besonders betriebssichere Keilverbindung hergestellt wird.
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Der Balg 1 kann auch im Bereich 28 seines Randes eingeschnürt werden,
falls dies im Hinblick auf die Ausbildung des Topfes 6 erforderlich ist.
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Es sei erwähnt, daß die gleiche Federung auch bei Schienenfahrzeugen
angewendet werden kann.