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Eingehäusiger Füllungsregler für Luftfederungen, insbesondere von
Kraftfahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf einen eingehäusigen Füllungsregler
für Luftfederungen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, der aus einem Federglied,
einem Verzögerungsorgan und einem schieberartigen Federluftsteuerorgan besteht,
das den Zufluß von Federluft aus einem Druckluftspeicher in die Luftfeder bzw. den
Abfluß von Federluft aus der Luftfeder zuläßt, mit einem mit Druckflüssigkeit gefüllten
Zylinder, in dem die Flüssigkeit durch ein Luft- oder Gasvolumen unter Druckspannung
gesetzt wird.
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Die bekannten Federungseinrichtungen für Kraftfahrzeuge oder ähnliche
Fährzeuge weisen eine einer bestimmten Gesetzmäßigkeit entsprechende, ansteigende
Federcharakteristik auf, d. h. daß die von dem Federsystem auf das Rad ausgeübte
Kraft um so größer wird, je weiter das Rad auf das Fahrzeug zu eingefedert ist.
Es wird also beim überfahren einer Bodenwelle und damit verbundener Weitereinfederung
des Rades eine starke aufwärts gerichtete Kraft auf das Fahrzeug ausgeübt, welche
sich durch eine mehr oder minder starke Bewegung desselben bemerkbar macht.
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Um eine möglichst ruhige Lage des Fahrzeuges zu erreichen, ist es
demnach erforderlich, daß die zwischen Rädern und Fahrzeugaufbau wirkende Federkraft
in möglichst geringen Grenzen schwankt.
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Insbesondere sollte die Kraft im wesentlichen unabhängig von der Stellung
der Radaufhängung zum Chassis sein, so daß die Lage des Chassis während der Fahrt
nur durch relativ geringe Veränderungen der stützenden Federkraft beeinflußt wird.
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Zur belastungsabhängigen Regelung des Druckes in Luftfedern von Kraftfahrzeugen
sind Füllungsregler bekannt, bei denen in einem mit Druckflüssigkeit gefüllten,
mit dem Wagenkasten verbundenen Zylinder ein Kolben arbeitet, der Steuerorgane betätigt
und außerdem über ein aus dem Reglergehäuse herausgeführtes Gestänge mit der Fahrzeugachse
verbunden ist. Solche Regler sind starkem Verschleiß unterworfen und reagieren nicht
befriedigend auf längere Fahrbahnwellen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen eingehäusigen Füllungsregler für
Fahrzeugluftfederungen zu schaffen, der weitgehend verschleißfrei arbeitet und im
wesentlichen auf niederfrequente Schwingungen anspricht, wie sie beim Fahren über
Bodenwellen auftreten.
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Dies wird dadurch erreicht, daß die Steuereinrichtung des Füllungsreglers
einen der Bewegung des Federbalges ausgesetzten, mit seinem Bodenteil mit der Radachse
starr verbundenen Faltenbalg aufweist, dessen Innenraum über eine Zwischenkammer
mit konstantem Volumen und Düsen stoßdämpfend mit einem weiteren Faltenbalg in Verbindung
steht, wobei dieser Faltenbalg innerhalb einer weiteren, ganz oder teilweise mit
Flüssigkeit gefüllten Kammer angeordnet ist, deren, der beweglichen Seite des Faltenbalges
benachbarte Abdeckung als Membran ausgebildet ist, und daß der Innenraum der Kammer
über eine Düse mit einem Ausgleichsbehälter verbunden ist, wobei zwischen der beweglichen
Seite des Faltenbalges und der Deckmembran eine als Druckfeder wirkende Schraubenfeder
vorgesehen ist und die Deckmebran mit einem an sich bekannten Kolbenschiebersteuerventil
gekoppelt ist, das in angehobener Stellung den Innenraum des Federbalges mit einer
Druckluftquelle verbindet, während es in abgesenkter Stellung diesen Innenraum mit
niederem, vorzugsweise atmosphärischem Druck verbindet, und wobei ein Hebel vorgesehen
ist, der auf das Steuerventil eine der Kraft der Druckfeder entgegengesetzte Kraft
ausübt, die der auf den Federbalg seitens der Radachse einwirkenden Kraft direkt
proportional ist.
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Der erfindungsgemäße Füllungsregler besitzt einen nach außen geschlossenen,
betriebssicheren und praktisch verschleißfreien Aufbau, ohne Stopfbuchsen od. dgl.
für aus dem Flüssigkeitsraum herausgeführte, bewegte Teile. Außerdem ergibt der
Füllungsregler so weit verzögerte Steuerbewegungen, daß zu häufiges Ansprechen und
dadurch bedingte Unruhe im Fahrzeug vermieden ist.
Die durch eine
mit einem erfindungsgemäßen Füllungsregler ausgestattete Federungseinrichtung zwischen
Radaufhängung und Chassis ausgeübte Kraft ist von der Relativbewegung zwischen diesen
Teilen im wesentlichen unabhängig. Dies wird dadurch erreicht, daß der Druck im
eigentlichen Federbalg durch den erfindungsgemäßen Füllungsregler zur Steuerung
des in diesem Federbalg herrschenden Luftdruckes nur in geringen Grenzen geändert
wird, d. h., daß beim Einfedern der Einrichtung Luft aus dem Federbalg abgelassen
wird, um ein starkes Ansteigen des Druckes zu vermeiden. Es wird durch diese Maßnahme
ein starkes Beschleunigen des Chassis nach oben vermieden.
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Beim Ausfedern der Einrichtung wird dem vergrößerten Volumen des Federbalges
von einer Druckluftquelle her Luft zugeführt, um auch in diesem Fall ein nennenswertes
Absinken des im Federbalg herrschenden Luftdrucks aufzuheben. Dadurch wird ein merkliches
Durchsinken des Chassis nach unten beim Durchfahren einer kürzeren Bodenvertiefung
vermieden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Der aus Gummi od. dgl. Werkstoff bestehende Federbalg 1 ist in einer
Stützschale 2 angeordnet und wird von einem Druckteil 3, welches mit der
Radachse 25 verbunden ist, in Richtung auf die über Gummielemente 4 und 5 mit dem
Chassis verbundene Stützschale 2 zusammengedrückt. Zwischen der Stützschale 2 und
dem Gummielement 5 ist ein Hebel 7 angeordnet, welcher das Steuerventil 9 in Abhängigkeit
von der ausgeübten Federkraft beeinflußt.
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Der Federbalg 1 ist durch eine Rohrleitung 6 mit dem Steuerventil
9 verbunden, welches je nach Stellung die Leitung 6 mit einer Druckluftleitung 11
oder einer zur Außenluft führenden Leitung 10 verbindet. Die Unterseite des Regelventils
9 wird über eine Membran 13 und eine Druckfeder 17, die gegen den Boden eines Faltenbalges
19 anliegt, beeinflußt. Der Innenraum des Faltenbalges 19 steht über eine Düse
20, eine Zwischenkammer 21 und eine weitere Düse 22 mit dem Innenraum
eines Faltenbalges 23 in Verbindung. Der Faltenbalg 23 ist an seinem oberen Ende
mit der Steuereinrichtung verbunden, während sein unteres Ende die Bewegung der
Radaufhängung mitmacht. Die Räume 19, 21 und 23 sind mit Luft oder einem anderen
komprimierbaren Gas gefüllt. Die durch eine Federbewegung im Federbalg 23 entstehenden
Druckschwankungen teilen sich durch die Düsen 20 und 22 sowie die Zwischenkammer
21 gedämpft dem Faltenbalg 19 mit und beeinflussen über die Druckfeder 17 das Regelventil
9. Der Faltenbalg 19 ist in einer Kammer 18 angeordnet, welche mit Öl od. dgl. gefüllt
ist. Oberhalb des Ölspiegels ist ein Luftpolster 16 vorgesehen. Der Ölraum der Kammer
18 steht über eine Düse 15 mit einem Ausgleichsbehälter 14 in Verbindung, der das
durch die Bewegung des Faltenbalges 19 veränderte Ölvolumen ausgleicht. Der Raum
oberhalb der Membran 13 ist über eine Öffnung 12 mit der Außenluft verbunden.
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Der Druck, welcher in der ölgefüllten Kammer 18 jeweils herrscht,
hängt von der Geschwindigkeit ab, mit welcher die Flüssigkeit die Düse 15 passiert
und damit von der Geschwindigkeit der Volumenänderung des Faltenbalges 19. Auf die
Membran 13 wirkt also sowohl eine vom mittleren Gleichgewichtswert abhängige Größe
als auch eine von der Geschwindigkeit der Änderung des mittleren Gleichgewichtswertes
abhängige Größe ein. Die auf das Regelventil 9 wirkende Kraft setzt sich also aus
der von der Membran 13 ausgeübten Kraft und der von oben durch den Hebel? zugeführten
Kraft abzüglich der Kraft der Feder 8 zusammen.
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Durch Änderung der Spannung der Feder 8 ist eine Korrektur der Höhe
des Fahrzeuges über dem Boden möglich.
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Die die von der Federeinrichtung abströmende Luft führende Leitung
10 kann mit der Auspuffleitung eines Kraftfahrzeuges verbunden sein. Die Leitung
11 kann mit einer Druckluftquelle, z. B. einem Kompressor oder mit einem Druckbehälter,
der mit einem Kompressor verbunden ist, zusammenwirken. Die erfindungsgemäße Federeinrichtung
kann mit auch bei anderen Federeinrichtungen üblichen Stabilisatoren, Stoßdämpfern,
Belastungsausgleichseinrichtungen usw. kombiniert werden.
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Die beschriebene Federeinrichtung hat folgende Wirkung: Beim Einfedern
wird die vom Federbalg 1 ausgeübte, etwas erhöhte Federkraft durch den Hebel 7 auf
das Regelventil 9 übertragen und drückt dieses nach unten, so daß zunächst Luft
aus dem Federbalg 1 durch die Leitung 10 abströmen kann. Gleichzeitig erhöht sich
der Druck im Faltenbalg 23 und mit zeitlicher Verzögerung die Drücke in der Zwischenkammer
21 und dem Faltenbalg 19. Hierdurch erhöht sich die Kraft, welche von unten auf
das Regelventil 9 wirkt, so daß dieses allmählich wieder nach oben bewegt wird.
Inzwischen ist die Fahrbahnerhebung, welche das Einfedern bewirkte, überfahren,
so daß der Luftdruck im Federbalg 1 wieder absinkt, wodurch das Regelventil 9 weiter
angehoben wird, bis es den Federbalg 1 mit der Druckluftleitung 11 verbindet, so
daß jetzt auch beim Ausfedern der Einrichtung ein nennenswerter Druckabfall im Federbalg
1 vermieden wird.