DE1282475B - Luftfederanlage mit pneumatischer Daempfung fuer Fahrzeuge - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES SMTTWt PATENTAMT Int. α.:

AUSLEGESCHRIFT

B60g

Deutsche Kl.: 63 c - 41

Nummer: 1282475

Aktenzeichen: P 12 82 475.8-21 (B 69289)

Anmeldetag: 18. Oktober 1962

Auslegetag: 7. November 1968

Die Erfindung betrifft eine Luftfederanlage mit pneumatischer Dämpfung für Fahrzeuge mit einer zwischen den gegeneinander abgefederten Fahrzeugteilen angeordneten Luftfeder und mit einem über ein Drosselorgan mit der Luftfeder verbundenen Zusatzluftbehälter konstanten Volumens, wobei das Drosselorgan durch mindestens ein federbelastetes Ventil beim Einfedern einen größeren Durchströmquerschnitt freigibt als beim Ausfedern. Es sind bereits Luftfederanlagen dieser Art für Kraftfahrzeuge bekannt, bei denen ein Steuerorgan auf die Richtung der Abstandsänderungen zwischen den gegeneinander abgefederten Fahrzeugteilen anspricht, wobei dieses Steuerorgan aus einem zusätzlichen Rückschlagventil besteht, das nur beim Einfedern oberhalb einer bestimmten Druckdifferenz zwischen Luftfeder und Zusatzluftbehälter öffnet (USA.-Patentschriften 2 842 359, 2 017 419 und Patentschrift 12 745 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin). Das verwendete Steuerorgan hat jedoch den großen Nachteil, daß bei verschiedenen Federungsfrequenzen die Steuerung immer in gleicher Weise erfolgt, d. h., daß die ideale Dämpfung, die von der Federungsfrequenz und der Federungsamplitude abhängig ist, nur bei einer bestimmten Federungsfrequenz und bei einer bestimmten Federungsamplitude erreicht werden kann.

Weiter ist bei einer anderen bekannten Luftfederanlage mit pneumatischer Dämpfung ein komplizierter Ventilverstellmechanismus vorgesehen, der aus einem zwischen dem mit den gefederten Massen verbundenen Steuerorgan und einem zu den ungefederten Massen gehörenden Lenker angeordneten Gestänge sowie einem Zahntrieb besteht, durch die der Durchströmquerschnitt zwischen Luftfeder und Zusatzluftbehälter wegabhängig verändert wird (deutsche Auslegeschrift 1 021 732).

Es sind weiter hydraulische Teleskopstoßdämpfer für Kraftfahrzeuge mit teleskopisch ineinander verschiebbaren Zylindern bekannt, bei denen eine von der Betriebstemperatur unabhängige Dämpfungswirkung durch zusätzliche thermostatische Beeinflussung des Steuerventils erreicht werden soll. Es sind hierbei Steuer- und Rückschlagventile vorgesehen, welche in einem einzigen Ventilblock vereinigt sind (deutsche Patentschrift 1 036 664).

Bei einer bekannten Dämpfungsvorrichtung mit beschleunigungsabhängiger Dämpfung für Fahrzeugluftfederungen mit pneumatischer Dämpfung zwischen einem Federbalg und einer Hilfskammer (deutsche Auslegeschrift 1 087 467) ist eine mit einer Mittelöffnung versehene Membran zwecks Drosse-

Luftfederanlage mit pneumatischer Dämpfung
für Fahrzeuge

Anmelder:

Bridgestone Tire Company Limited, Tokio

Vertreter:

Dipl.-Ing. K. A. Brose, Patentanwalt,

8023 Pullach, Wiener Str. 2

Als Erfinder benannt:

Kanichiro Ishibashi, Tokio;

Yoshiharu Kitamoto,

Toshiyata Tezuka,

Akihisa Mori,

Hiroyuki Yoshitomi,

Fujio Okawa, Yokohama (Japan)

Beanspruchte Priorität:

Japan vom 25. Oktober 1961 (38 405),
vom 6. Dezember 1961 (43 553),
vom 28. März 1962 (11447)

lung des Luftdurchlasses vorgesehen, wobei auf beiden Seiten dieser Membran je eine Serie von einzeln unter dem Druck von Federn stehenden und mit je einer kalibrierten Mittelöffnung versehenen Massen angeordnet ist, die in ihrer Verschiebung senkrecht zur Membranebene durch auf der jeweils davorliegenden Masse sitzende Anschlagkräfte begrenzt sind, wobei die Membran den ersten Anschlagkäfig trägt. Diese bekannte Dämpfungsvorrichtung ist außerordentlich kompliziert, da eine größere Anzahl derartiger Anschlagkäfige mit den entsprechenden zahlreichen Federn erforderlich ist und da das Bemessen der einzelnen Anschlagkäfigmassen sowie die Tarierung der entsprechenden Federn sehr umständlich ist. Hinzu kommt, daß auch in diesem Fall eine kontinuierliche Steuerung der Dämpfung nicht gewährleistet ist, da die Steuerung nur in bestimmten Intervallen der Federungsfrequenz bzw. der Federungsamplitude ideal bemessen ist und somit für bestimmte Zwischenwerte keine ideale Dämpfung auftreten kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erwähnte Luftfederung hinsichtlich der

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Federcharakteristik und des Dämpfungseffekts zu F i g. 3 einen senkrechten Schnitt durch eine Ausverbessern, führungsform der erfindungsgemäßen Luftfederung,

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Luftfeder- welche mit einem veränderbaren Drosselorgan zwianlage für Fahrzeuge der eingangs genannten Art sehen Luftfeder undZusatzluftbehälter ausgestattet ist. erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Drosselorgan 5 F i g. 4 und 4' einen Schnitt und eine perspektiviaus einem Hauptventil und einem als Ventilsitzring sehe Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels für für das Hauptventil ausgebildeten Hilfsventil besteht, ein veränderbares Drosselorgan nach der Erfindung, das von einer Ventilfeder auf seinen Sitz gepreßt F i g. 5 und 6 senkrechte Schnitte durch ein weitewird, deren anderes Ende an einem mit dem Schaft res Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem des Hauptventils verschiebbar verbundenen und in io den Aufbau des Druckes verzögernde Kammern zueiner Hülse geführten Federteller anliegt, so daß bei sätzlich zu dem verstellbaren Drosselorgan zur VerÜberdruck im Innenraum der Luftfeder Haupt- und besserung der Schwingungseigenschaften und der Hilfsventil gemeinsam von dem Sitz des Hilfsventils dynamischen Federkonstanten vorgesehen sind, abgehoben werden, wobei sich der Federteller an F i g. 7 ein Schaubild der Dämpfungsarbeit in Ab-

einem vorgesehenen Bund abstützt und auf dem 15 hängigkeit von der Frequenz bei veränderbarer und Schaft des Hauptventils gleitet, während bei Über- bei nichtveränderbarer Drosselöffnung, druck in dem Innenraum des Zusatzluftbehälters das Fig. 8 Kurven zur Darstellung der Beziehung

Hauptventil allein in die entgegengesetzte Richtung zwischen den Druckdifferenzen, wie sie bei Verwenöffnet, wobei sich der Federteller an einer am Schaft dung von Gasen auftreten, und den überströmenden des Hauptventils vorgesehenen Schulter abstützt und 20 Gewichtsmengen,

in der Hülse gleitet. Hierdurch wird eine sehr ein- Fig. 9, 10 und 11 Kurven, die die Abhängigkeit

fache Federeinrichtung geschaffen, da Haupt- und der Dämpfungsarbeit von Frequenz und Amplitude Hilfsventil eine Einheit bilden und auch nur von für Luftfederungen, die entsprechend den Kureiner einzigen Feder belastet sind, obwohl der Luft- ven H, F und G in F i g. 8 arbeiten, darstellen, durchtritt in beiden Richtungen, und zwar mit ver- 25 Fig. 12, 13 und 14 Darstellungen der Schwinschiedenen großen Querschnitten bei bestimmten gungsweite von bewegten Massen mit einem einzigen Druckunterschieden möglich ist. Wenn beim Aus- Freiheitsgrad in Abhängigkeit von Frequenz und federn Luft aus dem Zusatzbehälter in die Luftfeder Amplitude der Erregerschwingung bei einer Luftgedrückt wird, ist der Durchtrittsquerschnitt kleiner federung mit Drosselorganen, die entsprechend den als beim Einfedern bei größeren Stoßen, wobei 30 Kurven H, F und G in F i g. 8 arbeiten, und Haupt- und Hilfsventil gemeinsam öffnen, so daß F i g. 15 Kurven, die "die Abhängigkeit der dynami-

der Durchtrittsquerschnitt dann wesentlich größer ist. sehen Federkonstanten von der Frequenz für ver-

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vor- schiedene gedämpfte Federungen darstellen, gesehen, daß das Hauptventil mit einer zusätzlichen Wenn eine Luftfederung zwei Kammern aufweist,

Dämpfungseinrichtung verbunden ist, die aus einer 35 von denen eine im Volumen veränderbar und die auf Druckunterschiede ansprechenden Scheibe und andere im Volumen unveränderlich ist und wenn eine mindestens einer mit einer oder mehreren Drossel- einfache Drosselöffnung mit unveränderlichem Queröffnungen versehenen Dämpfungskammer besteht, schnitt zwischen ihnen vorgesehen wird, fließt das in wobei die Scheibe durch den Druckunterschied zwi- der Luftfederung vorhandene Gas durch die Drosseischen dem Innenraum der Luftfeder und der zusatz- 40 öffnung, wenn die Luftfeder sich ausdehnt oder zulichen Dämpfungskammer verschiebbar ist. sammengedrückt wird, wobei eine Dämpfung durch

Eine weitere Verbesserung der Dämpfungscharak- die Drosselung des Luftübertritts hervorgerufen teristik ergibt sich dadurch, daß mehrere durch wird. Die in Fig. 1 abgebildete Schleife zeigt das Trennwände voneinander getrennte Dämpfungskam- Verhältnis von dynamischer Federkraft und Federmern vorgesehen sind. 45 weg der Luftfeder, die mit einer derartigen Dämp-

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung be- fung ausgestattet ist, wobei die von der Schleife einsteht darin, daß die Verbindung zwischen dem geschlossene Fläche die Dämpfungsarbeit angibt. Hauptventil und der Scheibe durch einen am Haupt- Je größer somit die von der Schleife eingeschlossene ventil befestigten Stößel hergestellt wird, wobei die Fläche ist, um so besser ist der Dämpfungseffekt. Drosselöffnungen unter anderem durch ein Spiel 50 Wenn eine einfache Öffnung mit gleichbleibendem zwischen den Trennwänden der Dämpfungskammern Querschnitt, beispielsweise eine runde Bohrung von und dem Stößel gebildet werden. 2 mm Durchmesser, als Drossel Verwendung findet

Eine Luftfederanlage nach der Erfindung kann und wenn die Frequenz der Lastwechsel verändert auch zweckmäßig so konstruiert sein, daß die Scheibe wird, während die Amplitude der Federbewegungen an einem sie umgebenden Gehäuse mit Hilfe einer 55 konstant gehalten wird, ergibt sich eine Kennlinie biegsamen Membran befestigt ist. für die Dämpfungsarbeit, wie sie in der Kurve A in

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von F i g. 2 dargestellt ist. Wenn der Durchmesser der zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen einfachen Öffnung auf 4 mm und auf 6 mm vernäher erläutert. Es zeigt größert wird, ergeben sich die weiteren, ebenfalls in

Fig. 1 ein Schaubild zur Darstellung der Ab- 60 Fig. 2 gezeigten KurvenB und C, die der Kurvet hängigkeit der dynamischen Federkraft vom Feder- ähnlich sind. Diese Kurven zeigen, daß die Frequenz, weg einer Luftfederung, die mit Dämpfungseinrich- bei der die Dämpfungsarbeit ihr Maximum hat, sich tungen ausgestattet ist, in einen um so höheren Bereich verlagert, je größer

F i g. 2 Kurven der Dämpfungsarbeit bei konstan- die Drosselöffnung im Durchmesser ist. Aus F i g. 2 ter Schwingungsamplitude in Abhängigkeit von der 65 ergibt sich, daß dann, wenn eine einfache Öffnung Frequenz für verschiedene Querschnitte einer ein- als Dämpfungsdrossel verwendet wird, der Frequenzfachen Drosselöffnung zwischen Luftfeder und Zu- bereich, in dem eine zufriedenstellende Dämpfungssatzluftbehälter, wirkung erzielt wird, sehr begrenzt ist.

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In F i g. 3 schließt eine als Rollbalg ausgeführte aus einem Zylinder 17, einem Ventilkörper 16, zwei Luftfeder 7 einen Innenraum 8 von veränderlichem Abstützungen 21 α und 21 b für eine Feder 23, der Volumen 8 ein. Der Innenraum 9 eines Zusatzluft- Feder 23 und einem Gehäuse 22 besteht. F i g. 4' ist behälters 6 weist ein gleichbleibendes Volumen auf. eine perspektivische Abbildung des Ausführungs-Der Zusatzluftbehälter ist an einem Befestigungsteil 5 beispiels nach Fig. 4, wobei die Anordnung des 13, beispielsweise einem Rahmenteil oder einer Zylinders 17 und der Abstützungen 21 α und 21 b Strebe, an einem Fahrzeug befestigt und weist einen für die Feder gezeigt ist. Wenn zwischen dem im Anschluß 15 für eine Druckmittelquelle auf. Die Volumen veränderlichen Innenraum 8 der Luftfeder Luftfeder 7 stützt sich auf einer Seite auf einer Achse und dem Innenraum 9 des Zusatzluftbehälters 6 ein 14 und auf der anderen Seite am Zusatzluft- ίο Druckunterschied infolge Ausdehnung oder Zusambehälter 6 ab. Ein Hauptventil 1, ein Hilfsventil 2, mendrückung der Luftfeder entsteht, wirkt dieser ein Federteller 3 und eine Ventilfeder 4 bilden ein Druckunterschied auf den Zylinder 17 in der Weise veränderbares Drosselorgan zwischen den beiden ein, daß er sich entweder nach oben oder nach Innenräumen 8 und 9. Die veränderbare Drosselung unten verlagert. Wenn er sich nach oben bewegt, erfolgt zwischen dem Hauptventil 1 und dem Hilfs- 15 kommt die Öffnung 19, die von jeder gewünschten ventil 2 bzw. zwischen dem Hilfsventil 2 und seinem Form sein kann und die in F i g. 4 in ihrer unteren Sitz 5, wobei das Hilfsventil mit einer konisch aus- Lage dargestellt ist, mehr oder weniger zur Deckung gebildeten Fläche 10 am Außenumfang ausgestattet mit einer rechteckigen Öffnung 20, die im Ventilsein kann. Der Federteller 3 ist mit Durchtritts- körper 16 vorgesehen ist. Auf diese Weise ergibt Öffnungen 12 für das in der Luftfederung arbeitende 20 sich eine Veränderung des Drosselquerschnitts, wobei Gas an seinem oberen Ende ausgestattet. Die Ventil- gleichzeitig die Abstützung 21 b der Feder zusammen feder 4 wird unter der Wirkung der auf den gegen- mit dem Zylinder 17 unter Zusammendrückung der überliegenden Seiten des Hauptventils 1 und des Feder 23 nach oben bewegt wird, so daß der Zylin-Hilfsventils 2 herrschenden Druckunterschiede zu- der 17 eine Stellung einnimmt, in der die die Feder 23 sammengepreßt. Die Federsteifigkeit der Ventilfeder 25 zusammendrückende Kraft der auf beiden Ventilkann je nach den gewünschten Merkmalen gewählt Seiten herrschenden Druckdifferenz das Gleichwerden. Eine mit dem Sitz 5 des Hilfsventil ver- gewicht hält. Wenn der Druckunterschied in der bundene Hülse 5' ist mit Durchtrittsöffnungen 11 für entgegengesetzten Richtung wirkt und der Zylinder das in der Luftfederung arbeitende Gas in ihrem 17 nach unten verschoben wird, ergibt sich eine Außenumfang ausgestattet. 3° Drosselöffnung dadurch, daß die obere Öffnung 18

Die Wirkungsweise der in F i g. 3 abgebildeten am Zylinder 17 mit der Öffnung 20 im Ventilkörper

Luftfederung ist die folgende: mehr oder weniger zur Deckung kommt, wobei

Wenn die Luftfeder 7 durch eine äußere Kraft gleichzeitig auch die Abstützung 21 α der Feder nach zusammengepreßt wird, nimmt der Druck in ihrem unten verschoben und die Feder 23 zusammen-Innenraum 8 zu und wird größer als der Druck im 35 gedrückt wird. Bei der beschriebenen Bauart können Innenraum 9 des Zusatzluftbehälters 6, so daß ein die Schwingungseigenschaften hinsichtlich der Dämp-Druckunterschied auftritt. Hierdurch werden das fungsarbeit dadurch den jeweiligen Verhältnissen Hauptventil 1 und das Hilfsventil 2 gemeinsam unter angepaßt werden, daß die Kraft der Feder 23 und Zusammenpressung der Ventilfeder 4 in eine Stellung die Größe und Form der Öffnungen im Zylinder 17 gebracht, in der sich die beiden auf die Ventile ein- 40 entsprechend gewählt werden, wie dies auch bewirkenden Kräfte die Waage halten. Es wird daher reits im Zusammenhang mit F i g. 3 erwähnt worein Drosselquerschnitt zwischen dem Hilfsventil 2 den ist.

und seinem Sitz 5 geöffnet, durch den das Gas aus Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung

dem Innenraum 8 der Luftfeder in den Innenraum 9 ist in F i g. 5 abgebildet, in dem zusätzliche Dämp-

des Zusatzluftbehälters durch die Durchtrittsöffnun- 45 fungseinrichtungen vorgesehen sind, welche in Ab-

gen 11 in der Hülse 5' strömt, wobei die Drossel- hängigkeit von den Druckunterschieden zusätzlich

Öffnung nur einen schmalen Spalt zwischen dem Hilfs- zu den bereits in F i g. 3 abgebildeten Ventilen wirk-

ventil 2 und seinem Sitz 5 ausmacht und daher eine sam sind. Gleiche oder ähnliche Teile wie in F i g. 3

Dämpfungswirkung eintritt. sind auch in F i g. 5 mit den gleichen Bezugsziffern

Wenn sich nun in Umkehrung des eben beschrie- 50 versehen. Die zusätzlichen Dämpfungseinrichtungen benen Vorgangs die Luftfeder 7 beim Ausfedern aus- bestehen aus einem geschlossenen Gehäuse 24, das dehnt, ist der Druck im Innenraum 9 des Zusatzluft- mit dem Sitz 5 des Hilfsventil 2 entweder verbunden behälters 6 höher als im Innenraum 8 der Luft- oder unabhängig davon am Boden des Zusatzluftfeder 7, und es wirkt ein entgegengesetzter Druck- behälters 6 befestigt ist. Das Gehäuse 24 ist in eine unterschied auf das Drosselorgan, so daß das Haupt- 55 geeignete Anzahl von Dämpfungskammern 25 und 26 ventil 1 sich nach unten zu bewegen sucht, wobei es durch Trennwände 27 und 27' unterteilt, und eine mit seiner Schulter la an dem Federteller 3 für die auf Druck ansprechende Scheibe 28 ist an einem Ventilfeder 4 anliegt und die Feder zusammen- Stößel 29 befestigt, der seinerseits fest mit dem gedrückt wird, bis sie eine Stellung einnimmt, in der Hauptventil 1 in Verbindung steht. Die Scheibe 28 sich die auf das Ventil einwirkenden Kräfte die 60 ist über eine biegsame Membran 30 mit dem GeWaage halten. Es ergibt sich hierbei wiederum eine häuse 24 verbunden. Das Gehäuse 24 ist mit Öffnun-Drosselöffnung zwischen dem Hauptventil 1 und gen 31 versehen, welche in den Innenraum 8 der dem Hilfsventil 2, und das Gas strömt im wesent- Luftfeder 7 führen. Die Trennwände 27 und 27' sind liehen durch die Durchtrittsöffnungen 12 im Feder- mit einer Anzahl von Drosselöffnungen 32 austeiler 3 und fließt dann in den im Volumen ver- 65 gestattet. Ein Luftspalt oder ein Spiel kann zwischen änderlichen Innenraum 8 der Luftfeder 7. dem Stößel 29 und den Trennwänden 27 bzw. 27'

F i g. 4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, vorgesehen sein und bildet eine weitere Drossel-

bei der ein zylindrisches Ventil verwendet wird, das Öffnung 33.

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Die Wirkungsweise des in F i g. 5 abgebildeten Luftfederung der Kennlinie L in F i g. 15 ent-Drosselorgans wird nachfolgend beschrieben. Wenn sprechend arbeitet.

die Luftfeder 7 nach F i g. 3 durch eine äußere Kraft Bei den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 5

zusammengedrückt wird und der Druck in ihrem und 6 ist es auch möglich, statt die Scheibe 28 über Innenraum 8 plötzlich zunimmt und denjenigen im 5 eine flexible Membran 30 mit dem Gehäuse 24 zu Innenraum 9 des Zusatzluftbehälters 8 übersteigt, verbinden, den Außenumfang der Scheibe 28 etwas hebt sich das Hauptventil 1 zusammen mit dem Hilfs- kleiner als den Innendurchmesser des Gehäuses zu ventil 2 gegen die Kraft der Ventilfeder 4 vom Sitz machen, so daß ein gewisser Luftspalt verbleibt, ab, wie dies bereits im Zusammenhang mit F i g. 3 wodurch der gleiche Effekt erzielt wird. Das Gehäuse erläutert wurde. In dem vorliegenden Fall unterstützt io 24 kann in eine beliebige Anzahl von Dämpfungsjedoch der auf die Scheibe 28 wirkende Druck die kammern 25 und 26 unterteilt werden, je nach den Hubbewegung der Ventile und vergrößert dadurch vorliegenden Anforderungen, die Öffnung. Denn wenn die Luftfeder plötzlich Nachdem vorstehend die Konstruktion und Wirzusammengedrückt wird, wird die Druckänderung kungsweise erläutert worden ist, soll nunmehr auf des Gases in den Dämpfungskammern 25 und 26 15 die Eigenschaften der Luftfederung hinsichtlich der durch die Drosselöffnungen 32 in den Trennwänden Dämpfungsarbeit eingegangen werden, verzögert, und das Ventil hebt sich zusätzlich unter Entsprechend der früher angestellten Betrachtung

der Kraft, die durch den Druckunterschied zwischen bei einer Luftfederung mit einer unveränderlichen dem Innenraum 8 der Luftfeder und der Dämp- Drosselöffnung, soll nunmehr der Fall betrachtet fungskammer 26 hervorgerufen wird. Wenn sich 20 werden, daß die Luftfederung nach der Erfindung dagegen die Luftfeder ausdehnt, verläuft der Vorgang mit gleichbleibender Schwingungsweite, jedoch mit in umgekehrter Richtung. In beiden Fällen wird die zunehmender Frequenz schwingt. Bewegung des Hauptventils vergrößert, so daß die Wenn eine im Querschnitt veränderbare Drossel-

Vergrößerung der dynamischen Federkonstanten des Öffnung verwendet wird, wie dies durch die Erfindung Luftkissens auf Grund einer unzureichenden Größe as vorgeschlagen wird, führt das Ventil bei geringem der Drosselöffnung durch die beschriebene Vorrich- Druckunterschied, der durch eine niedrigere Fretung verhindert werden kann. Wenn das Zusammen- quenz hervorgerufen wird, nur eine kleine Bewegung drücken und Ausdehnen der Luftfeder 7 langsam aus, und der Drosselquerschnitt ist klein, während erfolgt, halten sich die in dem Innenraum 8 der Luft- die Ventilbewegung bei einer höheren Frequenz auf feder und in den Dämpfungskammern 25 und 26 3° Grund einer größeren Druckdifferenz größer wird herrschenden Drücke sofort das Gleichgewicht, so und sich das Ventil weiter öffnet, wobei ein größerer daß der obenerwähnte Effekt nicht eintritt und das Querschnitt der Drosselöffnung freigegeben wird. Drosselorgan im wesentlichen wie bei dem Ausfüh- Auf diese Weise wird der Querschnitt der Drosselrungsbeispiel nach F i g. 3 arbeitet Die dynamische Öffnung stets in bestmöglicher Weise den jeweils Federkonstante hat daher in Abhängigkeit von der 35 vorliegenden Verhältnissen angepaßt, und in jedem Frequenz den in der Kurve K in F i g. 15 dargestell- Fall wird eine ausreichende Dämpfungsarbeit geten Verlauf. leistet. Die Kurve der Dämpfungsarbeit in Abhängig-

F i g. 6 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform keit von der Frequenz erstreckt sich über einen der F i g. 5, bei der die Anordnung der auf Druck weiten Frequenzbereich und ist in einer gestrichelten ansprechenden Scheibe 28 und der Dämpfungs- 40 Linie D in F i g. 7 dargestellt, während die auskammern25 und 26 umgekehrt ist, wobei das zu- gezogene KurveE in Fig. 7 den Kurven A, B und C gründe liegende Arbeitsprinzip jedoch das gleiche in F i g. 2 entspricht. Wenn daher die erfindungsist, mit Ausnahme der Tatsache, daß die auf das gemäße Vorrichtung für die Federung von Fahr-Hauptventil 1 und die Scheibe 28 einwirkenden zu- zeugen verwendet wird, kann eine ausreichende sätzlichen Kräfte eine umgekehrte Richtung haben 45 Dämpfung auf beiden Seiten des primären und des und daher der auf das Hauptventil 1 wirkenden sekundären Resonanzpunktes erreicht werden, und Druckdifferenz zwischen den Innenräumen 8 und 9 ein Öldämpfer kann entfallen. Die Frequenzabhängigentgegengesetzt sind. Wenn die Luftfederung nach keit der Dämpfungsarbeit bei selbsttätig veränder-F i g. 6 mit geringer Frequenz federt, öffnet sich das barem Drosselquerschnitt, wie sie in der Kurve D Hauptventil auf Grund der zu seinen beiden Seiten 50 in F i g. 7 abgebildet ist, ändert sich in Abhängigkeit verschieden großen Drücke, wenn jedoch die Fre- von der Bauart des Drosselorgans. Das heißt mit quenz höher wird, wird die auf die Scheibe 28 wir- anderen Worten, daß die bei jeder Druckdifferenz kende Kraft größer und dadurch die Ventilöffnung wirksame Größe der Drosselöffnung nach Wunsch kleiner, so daß die dynamische Federkonstante dadurch beeinflußt werden kann, daß der Durchhärter und bei bestimmten Schwingungen, wenn die 55 messer des Hauptventils 1, die Größe des Hilfsauf das Hauptventil 1 wirkenden Kräfte sich auf- ventils 2 und die Steifigkeit der Ventilfeder 4 entheben, die Ventilöffnung gleich Null wird. Dann ist sprechend gewählt werden.

die dynamische Federkonstante am härtesten. Wenn Ein weiteres wichtiges Merkmal der Luftfederung

die Schwingungen in ihrer Frequenz zunehmen und mit veränderbarer Drosselung nach der Erfindung die Kraft, die auf die druckempfindliche Scheibe 28 60 besteht darin, daß die Amplitudenabhängigkeit der wirkt, größer als die durch die Druckdifferenz auf Dämpfungsarbeit, die die Luftfederung leistet, und das Hauptventil wirkende Kraft wird, wird das Ventil die dynamische Federkonstante nach Belieben gein der anderen Richtung geöffnet, so daß die dyna- wählt werden können. Der Faktor, von dem die mische Federkonstante wieder geringer wird. Bei Eigenschaften des Drosselorgans abhängen, ist die der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Luftfederung 65 Relation zwischen der Druckdifferenz zu beiden nach Fig. 6 kann somit durch geeignete Wahl von Seiten des Drosselorgans und dem Gewicht der über-Drosselöffnungen 32 und der Abmessung der Scheibe strömenden Luftmenge. Wenn diese Beziehung an das Drosselorgan so eingestellt werden, daß die einer einfachen Drosselöffnung untersucht wird,

ergibt sich die Kurve Ή in F i g. 8. Bei unterschiedlicher Drosselung in Abhängigkeit von der Druckdifferenz kann diese Relation nach Wunsch durch geeignete Bauweise, wie zuvor beschrieben wurde, d. h. durch entsprechende Wahl des Durchmessers des Hauptventils, der Größe des Hilfsventils und der Steifigkeit der Ventilfeder gewählt werden und sowohl auf die Charakteristik nach der Kurve F wie auch der Geraden G in Fig. 8 gebracht werden. Wenn nun die Amplitudenabhängigkeit der Dämpfungsarbeit zunächst am Fall einer einfachen Drosselöffnung, der die Kurve H in F i g. 8 entspricht, untersucht wird, so ergibt sich aus der hierzu gehörenden F i g. 9, daß die Frequenz, bei der ein Maximum an Dämpfungsarbeit geleistet wird, sich mit zunehmender Amplitude a₀ in Richtung zu einem niedrigen Wert verlagert.

Die Schwingungskurve einer gefederten Masse mit einem einzigen Freiheitsgrad bei Verwendung einer Luftfederung mit konstanter Drosselung ist in F i g. 12 wiedergegeben, wobei die Resonanzfrequenz um so höher liegt, je größer die Amplitude X₀ der Erregerschwingung wird. Wenn eine solche Luftfederung für Fahrzeuge verwendet wird, bedeutet das, daß sie auf einer guten Straße weich federt, während sie auf einer schlechten Straße hart federt. Bei einer in Abhängigkeit von der Druckdifferenz veränderbaren Drosselung ergibt das Verhältnis von Druckdifferenz zu gewichtsmäßigem Luftdurchfluß die Kurve F in F i g. 8. Dieser Kurve entsprechen die Fig. 10 und 13. Wie in Fig. 10 gezeigt ist, verschiebt sich das Maximum der Dämpfungsarbeit in diesem Fall mit zunehmender Amplitude ö₀ zu einem höheren Frequenzwert hin, wobei die Schwingungskurve einer federnden Masse mit zunehmender Amplitude X₀ der Erregerschwingung in Richtung zu einer niedrigeren Resonanzfrequenz verschoben ist, wie Fig. 13 zeigt. Das bedeutet, daß die dynamische Federkonstante der Luftfederung um so weicher ist, je mehr die Schwingungsweite wächst, d. h. auf ein Fahrzeug angewendet, daß es auf einer guten Straße hart und auf einer schlechten Straße weich gefedert ist.

Bei einem veränderbaren Drosselorgan kann schließlich auch der gewichtsmäßige Luftdurchfluß nach der in F i g. 3 gezeigten Kurve G durch eine verbesserte Konstruktion beeinflußt werden. Die Kurven der Dämpfungsarbeit in Abhängigkeit von Frequenz und Amplitude für diesen Fall sind in Fig. 11 und die Schwingungskurven in Abhängigkeit von der Frequenz sind in Fig. 14 dargestellt. Bei diesen liegt das Maximum der Dämpfungsarbeit unabhängig von der Amplitude immer bei der gleichen Frequenz, und die Resonanzfrequenz der federnden Masse nimmt bei verschiedenen Amplituden X₀ der Erregerschwingung einen konstanten Wert an, so daß es möglich ist, die Abhängigkeit von der Amplitude der Erregerschwingung ganz auszuschalten. In anderen Worten heißt das, daß, wenn eine auf diese Weise ausgeführte Luftfederung für ein Fahrzeug verwendet wird, diese ein angenehmes Fahren sowohl auf guten wie auf schlechten Straßen gewährleistet. In diesem Fall verschlechtert sich die Frequenzabhängigkeit der Dämpfungsarbeit nach Fig. 11 etwas gegenüber den Kurven in Fig. 10, und es ergibt sich ein Zwischenwert zwischen dem von einer einfachen Drosselöffnung (F i g. 9) und dem einer im Querschnitt veränderbaren Drosselöffnung (Fig. 10), jedoch ist diese Abweichung nicht ins Gewicht fallend. Es ist daher möglich, die erfindungsgemäße Luftfederung mit einer sich selbst verstellenden Drosselung durch Wahl der Amplitudenabhängigkeit der Dämpfungskraft den jeweiligen Zwecken anzupassen.

Die Frequenzabhängigkeit der dynamischen Federkonstanten ist in Fig. 15 abgebildet. Die Kennlinie einer herkömmlichen Gummi- oder Metallfeder, die mit einem Stoßdämpfer kombiniert ist, ist in der Kurve J und die Kennlinie einer Luftfederung nach dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 der Erfindung ist in der Kurve / in F i g. 15 dargestellt. Bei diesen Federungen nimmt die dynamische Federkonstante mit der Frequenz zu, so daß der Fahrkomfort insbesondere in schnell fahrenden Fahrzeugen noch sehr zu wünschen übrigläßt. Diese Nachteile werden bei den Ausführungsbeispielen gemäß F i g. 5 und 6 der Erfindung ebenfalls vermieden, wie die zu diesen Ausführungsbeispielen gehörenden Kurven K und L zeigen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Luftfederanlage mit pneumatischer Dämpfung für Fahrzeuge mit einer zwischen den gegeneinander abgefederten Fahrzeugteilen angeordneten Luftfeder und mit einem über ein Drosselorgan mit der Luftfeder verbundenen Zusatzluftbehälter konstanten Volumens, wobei das Drosselorgan durch mindestens ein federbelastetes Ventil beim Einfedern einen größeren Durchströmquerschnitt freigibt als beim Ausfedern, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan aus einem Hauptventil (1) und einem als Ventilsitzring für das Hauptventil ausgebildeten Hilfsventil (2) besteht, das von einer Ventilfeder (4) auf seinen Sitz (5) gepreßt wird, deren anderes Ende an einem mit dem Schaft des Hauptventils verschiebbar verbundenen und in einer Hülse (5') geführten Federteller (3) anliegt, so daß bei Überdruck im Innenraum (8) der Luftfeder (7) Haupt- und Hilfsventil gemeinsam von dem Sitz (5) des Hilfsventils abgehoben werden, wobei sich der Federteller (3) an einem in der Hülse (5') vorgesehenen Bund abstützt und auf dem Schaft des Hauptventils gleitet, während bei Überdruck in dem Innenraum (9) des Zusatzluftbehälters (6) das Hauptventil allein in die entgegengesetzte Richtung öffnet, wobei sich der Federteller (3) an einer am Schaft des Hauptventils vorgesehenen Schulter (1 a) abstützt und in der Hülse (5') gleitet.

2. Luftfederanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptventil (1) mit einer zusätzlichen Dämpfungseinrichtung verbunden ist, die aus einer auf Druckunterschiede ansprechenden Scheibe (28) und mindestens einer mit einer oder mehreren Drosselöffnungen (32 und/oder 33) versehenen Dämpfungskammer (26) besteht, wobei die Scheibe (28) durch den Druckunterschied zwischen dem Innenraum (8) der Luftfeder (7) und der zusätzlichen Dämpfungskammer (26) verschiebbar ist.

3. Luftfederanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere durch Trennwände (27 und 27') voneinander getrennte Dämpfungskammern (25 und 26) vorgesehen sind.

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4. Luftfederung nach den Ansprüchen 1 und 2 oder 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Hauptventil (1) und der Scheibe (28) durch einen am Hauptventil befestigten Stößel (29) hergestellt wird, wobei die Drosselöffnungen (33) unter anderem durch ein Spiel zwischen den Trennwänden (27 und/oder 27') der Dämpfungskammern (25 und/oder 26) und dem Stößel (29) gebildet werden.

5. Luftfederanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe

IO

(28) an einem sie umgebenden Gehäuse (24) mit Hufe einer biegsamen Membran (30) befestigt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Auslegeschriften Nr. 1115 536, 1088086, 1087467, 1086138, 1068569, 1036664, 1021732;

Patentschrift Nr. 12745 des Amtes für Erfindungsund Patentwesen in Ost-Berlin;

französische Patentschrift Nr. 398 355; USA.-Patentschriften Nr. 2 842359, 2017419.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

809 630/939 10.6! Q Bundesdruckerei Berlin