-
Rollbalg-Luftfederung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge Die
Erfindung betrifft eine Rollbalg-Luftfederung für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
mit je Rad mindestens einem luftgefüllten, elastischen Rollbalg und einem
ebenfalls luftgefüllten, starren Rollkolben, wobei der Rollkolben nach einem festgelegten
Federweg mit einem innerhalb des Rollbalges angeordneten zusätzlichen Federelement
in Eingriff kommt und wobei der Innenraum des Rollbalges durch eine öffnung in der
Trennwand zwischen dem Rollbalg und dem Rollkolben mit dem Innenraum des Rollkolbens
verbunden ist.
-
Die deutsche Ausleggeschrift 1065 669 zeigt eine Luftfederung
der genannten Art mit einem als zusätzliches Federelement dienenden Gummipuffer
innerhalb des Rollbalges, welcher gegen Ende des Federweges mit einer oder mehr
öffnungen im Rollkolben in Eingriff kommt und auf diese Weise eine Progression der
Federkennlinie, d. h. eine Verminderung der Federweichheit bewirkt. Da der
Gummipuffer und die öffnungen zentrisch angeordnet sind, verschließt er im vorstehend
genannten Fall die zur Verbindung der Innenräume von Rollbalg und Rollkolben dienenden
öffnungen nur bei geradliniger Bewegung des Rollkolbens, wie sie beispielsweise
nach dem Durchfahren einer Querrinne auftritt. Ein derartiger Einfederungsvorgang
wird in den üblichen Resonanzfrequenzbereichen des Aufbaues und der Achsen zwischen
1 und 15 Hz ablaufen. Die Zustandsänderung der Luft innerhalb des
Rollbalges und -kolbens entspricht damit einer adiabatenähnliehen Polytropen mit
einem Exponenten von nahezu 1,4, so daß die Luftfeder-Charakteristik in diesem Fall
ohnehin schon eine vergleichsweise große Härte aufweist.
-
Demgegenüber stellt der Einfederungsvorgang bei Kurvenfahrt des Fahrzeuges
einen quasistatischen Zustand dar, und die Zustandsänderung des an der Federung
beteiligten Luftvolurnens kann im wesentlichen isotherm verlaufen. Damit wird die
Federcharakteristik vergleichsweise weich, und die Folge ist eine unerwünschte starke
Kurvermeigung des Fahrzeuges. Bei einer derartigen einseitigen Einfederung der Achse
verkantet sich der Rollkolben zudem gegenüber dem Rollbalg, weil er eine Schwenkung
um das jeweilige Momentanzentrum der Achsbewegung ausführt, und infolgedessen kann
der vorstehend geschilderte Gummipuffer nun nicht mehr mit der öffnung in Eingriff
kommen, so daß nachteiligerweise bei Kurvenfahrt der oben beschriebene, durch Abtrennen
des Rollkolben-Innenraumes bewirkte Federverstärkungseffekt entfällt.
-
Durch die deutsche Auslegeschrift 1046 512 ist eine
andere Luftfederung bekanntgeworden, die zwar auch eine zentrale öffnung aufweist,
bei der aber das zusätzliche Federelement auch bei Kurvenneigung mit dieser öffnung
zum Eingriff kommt. Zu diesem Zweck ist im Luftbalg eine kegelige Schraubenfeder
angeordnet, die sich auf einem gegenüber der öffnung sehr großen Federteller abstützt,
der über ein Gelenk und eine Art Teleskopführung mit der Luftbalggrundplatte verbunden
ist. Dieser Federteller kommt nun auch bei einer Verkantung des Luftbalges mit der
öffnung zum Eingriff. Jedoch ist diese Anordnung außerordentlich umständlich, und
sie benötigt viel Platz. Infolge des komplizierten Aufbaues ist sie auch störanfällig.
Vor allem aber hat sie den Nachteil, daß der Federteller die öffnung bei jeder Verkantung,
gleich nach welcher Seite, abschließt.
-
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, die genannten Nachteile
zu vermeiden und eine den obenerwähnten verschiedenen Anforderungen bei Kurven-und
Normalfahrt genügende Luftfederung zu schaffen. Zur Lösung dieses Problems schlägt
sie vor, daß die öffnung gegenüber der Mitte des zusätzlichen Federelementes so
seitlich versetzt angeordnet ist, daß sie entsprechend der jeweiligen Lage des Momentanzentrums
für die Bewegung des Rollkolbens beim parallelen oder einseitigen Einfedern jeweils
nur bei Kurvenneigung auf der Kurvenaußenseite durch das zusätzliche Federelement
ver schließbar ist.
-
Ob die seitliche Versetzung der öffnung - bezogen auf
die Fahrzeuglängsachse - nach außen Dder innen erfolgt, hängt von der durch
die Führungslenker der Achse gegebenen Lage des Komentanzentrums, ab, um das der
Rollkolben -ine Drehbewegung ausführt. Bei Vorderachsen soll dasselbe möglichst
tief - also unterhalb der Roll-#olbenoberkante - liegen, um günstige
Lenkeigen-3chaften zu erzeugen. Für diesen Fall müßte die
Öffnung
nach außen versetzt sein. An der Hinterachse soll dagegen das Momentanzentrum höher
als der Rollbalg liegen, um das Fahrzeug besser zu stabilisieren. Dies würde eine
Versetzung nach innen bedeuten.
-
Durch den obengenannten Erfindungsgedanken einer seitlichen Versetzung
der Öffnung wird nun vorteilhaft eine Versteifung der äußeren Federung bei Kurvenfahrt
und damit eine bessere Querstabilisierung des Fahrzeuges erreicht, während bei der
inneren Federung sowie auch bei Normalfahrt die Öffnung unverschlossen bleibt und
das zusätzliche Federelement lediglich mit der Trennwand zwischen Rollkolben und
-balg in Eingriff kommen kann. Die vorgeschlagene Anordnung ist sehr einfach und
infolgedessen leicht herzustellen und auch betriebssicher.
-
Der Konstrukteur kann nun das zusätzliche Federelement mehr oder weniger
hart auslegen, weildie Fahrzeug-Querstabilität jetzt nicht mehr ausschließlich durch
dessen Charakteristik bestimmt wird, sondern auch durch den Zeitpunkt der Abdichtung
der Öffnung. Es ist denkbar, die Abmessungen des Federelementes so zu wählen, daß
eine Abdichtung der Öffnung verhältnismäßig früh erfolgt. Dabei kann das Federelement
eine progressive Charakteristik aufweisen, so daß der unmittelbar durch dasselbe
bewirkte Verstärkungseffekt der gesamten Federung vergleichsweise spät spürbar wird.
-
Für das zusätzliche Federelement wird gemäß der Erfindung jedoch aus
Gründen einer einfachen und billigen Herstellung vorgeschlagen, daß in an sich bekannter
Weise ein Gummipuffer an der zur Befestigung des Rollbalges am Fahrzeugunterbau
dienenden Stirnfläche des Rollbalges befestigt ist, wobei die Randkontur der Öffnung
der Kontur des Gummi-
puffers entspricht.
-
Zur Anordnung und Ausbildung des Gummipuffers im einzelnen wird gemäß
der Erfindung vorgeschlagen, daß der Gummipuffer in an sich bekannter Weise in einer
schalenförmigen, vom Roffbalg dicht umschlossenen und in ihrem hochgezogenen Rand
sich verengenden Fassung angeordnet ist, wobei der Gummipuffer in seiner am Boden
der Fassung anliegenden Fläche, wie für sich bekannt, eine muldenförmige Vertiefung
aufweist. Durch diese wird vorteilhaft eine Progression der Federkennlinie am Gummipuffer
erreicht.
-
Für den Fall, daß bei der Luftfederung zwecks Niveauregelung des Fahrzeuges
eine Veränderung der im Rollbalg und Rollkolben enthaltenen Luftmenge vorgesehen
ist, wobei eine Einrichtung für die Zu- und Ableitung der jeweils gewünschten Luftmenge
erforderlich wäre, ist nach der Erfindung vorgesehen, daß die Fassung Kanäle aufweist,
welche den Innenraum des Rollbalges über einen Anschluß mit einem Regler für die
Luftfüllung des Rollbalges verbinden. Die Anordnung der Kanäle in der Fassung hat
den Vorteil, daß entsprechend aufwendige und schwierig abzudichtende Anschlüsse
am Rollbalg bzw. Rollkolben selbst eingespart werden können.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand
eines Schnittes durch eine Luftfederung der eingangs genannten Art dargestellt.
-
Ein elastischer, mit Luft gefüllter Rollbalg 10
stützt sich
oben durch eine Stimfläche 11 am Fahrzeugunterbau 12 und unten durch eine
von ihm dicht umschlossene Deckplatte 13 an der oberen Stimwand 14 eines
ebenfalls mit Luft gefüllten starren Rollkolbens 15 ab. Der Rollkolben
15 ist mit seiner unteren Stirnseite 16 in nicht dargestellter Weise
an der Fahrzeugachse 17 befestigt. In der Stimfläche 11
des Rollbalges
10 ist - von dieser dicht umschlossen - eine schalenförmige,
sich im hochgestellten Rand 18 verengende Fassung 19 angeordnet, welche
zur Aufnahme eines als zusätzliches Federelement verwendeten Gummipuffers 20 dient.
Der Gummipuffer 20 weist in bekannter Weise eine muldenförmige Vertiefung 21 auf,
wodurch vorteilhaft eine Progression seiner Federcharakteristik hervorgerufen wird.
Die Fassung 19 wird ferner von Kanälen 22 durchsetzt, welche der Luftzu-
und -abführung bei der Niveauregelung des Fahrzeuges dienen und einerseits mit dem
Innenraum 23 des Rollbalges 10, andererseits durch einen Anschluß
24 mit einem die Luftfüllung des Rollbalges bestimmenden, nicht dargestellten Regelorgan
verbunden sind.
-
In der dem Gununipuffer 20 gegenüberliegenden Deckplatte
13 sowie in der oberen Stirnwand 14 des Rollkolbens 15 ist eine Öffnung
25 vorgesehen, welche gegenüber der Mitte 26 des Gummipuffers 20 seitlich
versetzt angeordnet ist. Bei normalem geradlinigem Einfedern - wie etwa beim
Durchfahren einer Querrinne - kommt der Gummipuffer 20 mit der Mittelpartie
der Deckplatte 13 in Berührung (strichpunktierte Linie). Bei weiterem Einfedern
sind also weiterhin die gesamte im Rollbalg 10 und im Rollkolben
15 enthaltene Luftmenge und der Gummipuffer 20 an der Federung beteiligt.
Die Federung bleibt damit vergleichsweise weich.
-
Bei dem in Kurvenfahrt erfolgenden einseitigen Einfedem dagegen führt
der Rollkolben 15 auf der Kurvenaußenseite eine Schwenkbewegung um ein Momentanzentrum
27 aus, das durch die nicht dargestellten Führungslenker der Achse bestimmt
wird, und die Öffnung 25 wird dann durch den Gummipuffer 20 verschlossen
(gestrichelte Linie). Bei weiterem Einfedern ist nun die im Rollkolben
15
enthaltene Luftmenge an der Federung nicht mehr beteiligt, sondern lediglich
die im Rollbalg 10 enthaltene Luftmenge und der Gummipuffer 20. Auf der Kurveninnenseite
liegt das Momentanzentrum spiegelbildlich auf der anderen Seite, so daß auf der
Kurveninnenseite die Öffnung (25) durch den Gummipuffer (20) nicht verschlossen
wird. Dadurch wird bei Kurvenfahrt vorteilhaft eine Versteifung der Federung auf
der Kurvenaußenseite und eine damit verbundene bessere Neigungsstabilität des Fahrzeuges
erreicht.