DE19508854A1 - Druckluftbehältnis bei einer Luftfederung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckluftbehältnis einer Luftfederung entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine solche Luftfederung ist beispielsweise aus der DE 36 09 396 bekannt. Das Zusatzvolumen bzw. das Druckluftbehältnis für die den Rädern zugeordneten Luftfedern ist in einem recht massiv gebauten Behälter untergebracht, wie es insbesondere bei Nutzfahrzeugen üblich ist. Kann bei Nutzfahrzeugen noch ein ausreichender Bauraum genutzt werden, sieht es bei Personenkraftwagen deut­ lich schlechter aus. Die beengten zur Verfügungen stehenden Räume, beispiels­ weise im Motorraum lassen kaum noch den Einbau für einen Luftspeicher zu. Auch die Radkästen sind schon von den Schwingungsdämpfern und den heutzu­ tage üblichen Breitreifen ausgenutzt. Ein Druckluftbehältnis ist aber für den Be­ trieb einer Luftfederungsanlage unentbehrlich. Zusatzspeicher bieten, wie aus einer Reihe von Schriften bekannt ist, die Möglichkeit die Federrate vorteilhaft zu beeinflussen oder die Pumpleistung zu minimieren, so daß die Verwendung eines Zusatzspeichers trotz der aufgezeigten Raumprobleme anzustreben ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für mindestens einen Druckluftbehäl­ ter bzw. Zusatzspeicher die aus dem Stand der Technik bekannten Raumproble­ me zu lösen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem das Druckluftbehältnis innerhalb eines von mindestens einem zur eigentlichen Luftfederung unabhängi­ gen Fahrzeugteil gebildeten Hohlraums angeordnet ist. Bei jedem Fahrzeug gibt es zahlreiche Hohlräume, die bislang überhaupt nicht genutzt werden. Durch die Nutzung dieser Hohlräume für das oder die Druckluftbehältnis(se) wird der ohne­ hin knappe Bauraum nicht weiter eingeengt.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, daß das unabhängige Fahrzeugteil ein Hohlkörper einer Fahrzeugkarosserie ist. Die Fahrzeugkarosserie bietet eine Reihe von nutzbaren Hohlräumen, beispielsweise die A-Säule oder auch die Tür­ schweller. Viele Fahrzeughohlräume werden derzeit aufwendig ausgeschäumt oder versiegelt, damit keine Feuchtigkeit eindringen kann. Dieser Aufwand erüb­ rigt sich, da das Druckluftbehältnis den Hohlraum ausfüllt. Vorteilhafterweise kann auch ein Radkastendom als Hohlkörper benutzt werden, wodurch sich bei einer Anwendung bei Luftfedern das Federvolumen vergrößern läßt.

Die Hohlräume sind in der Regel sehr stark zerklüftet und weisen eine sehr kom­ plizierte Gestalt auf. Damit diese Hohlräume in ihrem maximalen Volumen Nutz­ bar sind, wird der Speicher von einer flexiblen Hülle gebildet, die sich im gefüllten Zustand an die Wandung(en) des Hohlraums an legt. Die Gestalt des Druckluftbe­ hältnisses spielt überhaupt keine Rolle mehr. Wichtig ist nur, daß die den Hohl­ raum bildenden Fahrzeugteile eine ausreichende Festigkeit aufweisen, um den Betriebsdrücken des Druckluftbehältnisses standzuhalten. In diesem Falle bietet die Fahrzeugkarosserie den Vorteil der hohen Gestaltfestigkeit.

Alternativ kann das Volumen der flexiblen Hülle auch kleiner sein als das Volu­ men des Hohlraums. Die Hülle muß dann dem Betriebsdruck standhalten.

Entsprechend einem vorteilhaften Unteranspruch weist die flexible Hülle einen Luftanschluß auf, der sich an die Wandung des Hohlraums an legt. Der Luftan­ schluß wird dadurch besser gegen schädliche äußere Einflüsse geschützt.

Zur Sicherheit ist die flexible Hülle mehrlagig ausgeführt ist. Eventuell scharfe Kanten innerhalb des Hohlraums können keine Schäden mit der Folge des Druck­ verlustes bewirken.

Es ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß mindestens ein Teil der den Hohlraum bildende Wandung zur restlichen Wandung verschieblich ausgeführt ist. Dadurch läßt sich sich die Hülle mehr oder weniger stark vorspannen, so daß sich eine Eingriffsmöglichkeit auf die Federrate der Luftfeder bietet. Dabei wird der ver­ schiebliche Teil von einer axial verschiebbaren Platte gebildet. In weiterer vorteil­ hafter Ausgestaltung weist die Platte einen Antrieb zur Steuerung des federnden Volumens auf. Dadurch bietet sich die Möglichkeit, daß ein Einmalluftfüllan­ schlußstutzen zur Anwendung kommt. Nachdem die Luftfeder bzw. das Druck­ behältnis einmal gefüllt ist, kann der Luftanschlußstutzen verschweißt werden, da die weitere Steuerung der Federrate nicht durch Zu- und Abfuhr von Druck­ luft, sondern von der Veränderung des Hohlraumvolumens erfolgt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Karosserieteil als eine Traverse ausgeführt. Einfache Quertraversen liegen beispielhaft bereits für die Abstützung der Rücksitzbank vor. Mit der erfindungsgemäßen Traverse wird eine Mehrfach­ funktion des Bauteils realisiert.

In weiterer Ausgestaltung weist die Traverse eine Trennwand auf, die den das Druckluftbehältnis dichtend in zwei Einzelspeicher unterteilt. Die Trennwand läßt sich sehr leicht durch einen eingesickten Scheibenkörper ausführen. Bei einer besonders vorteilhaften Variante weist die Traverse zwei Trennwände auf, die das Druckluftbehältnis dichtend unterteilen, so daß ein Hauptspeicher und zwei Zusatzspeicher entstehen. Dabei können die Trennwände zwischen den Zusatz­ speichern und dem Hauptspeicher schaltbare Verbindungsventile aufweisen. Zwi­ schen dem Hauptspeicher und den Zusatzspeichern werden vorteilhafterweise Anschlüsse und Leitungen eingespart bzw. umgangen, so daß Leckagen ausge­ schlossen sind.

Die Montage eines Druckluftbehältnisses innerhalb eines Hohlraums gestaltet sich relativ einfach. In einem ersten Verfahrensschritt wird die Hülle des Druckluftbe­ hältnisses durch eine Öffnung in den Hohlraum eingeführt. Anschließend wird die Hülle mit einem Gasmedium gefüllt und die Öffnung bis auf einen Durchlaß zur Anbindung an die Luftfedern verschlossen. Die geschlossene Ausgestaltung des Hohlraums soll Blasen, wie sie im übertragenen Sinn bei einem beschädigten Fußball auftreten können, unterbinden.

Für besonders schwer zugängliche Hohlräume ist die Hülle flach gefaltet und mit einem flexiblen Montagestab verbunden und wird mittels des Montagestabes in die Öffnung eingeführt.

Bei größeren Öffnungen wird die Öffnung von einem innerhalb des Hohlraums befindlichen Deckel geschlossen, dessen Verschlußvorspannung von dem Druck­ luftbehältnisdruck gebildet wird. Das Einführen gestaltet sich in solchen Fällen besonders einfach.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 Gesamtdarstellung einer Luftfederungsanlage im Kfz;

Fig. 2 Hohlkörper in Schnittdarstellung;

Fig. 3 Verfahren zur Montage der Hülle;

Fig. 4 Hohlkörper mit Deckel;

Fig. 5 Druckluftbehältnis innerhalb einer Traverse

Fig. 6 Druckluftbehältnis bei einer Luftfeder an einem Radkastendom

Fig. 7 Druckluftbehältnis mit verstellbarer Federrate.

Die Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1, das aus einem Fahrzeugaufbau 3 und einem Fahrwerk 5 besteht. Das Fahrwerk 5 umfaßt einerseits eine Luftfederung 7 für das Fahrwerk 5 und Achsteile 3. Zur Luftfederung 7 gehören Luftfedern 11, die den Rädern des Fahrwerks 5 beigeordnet sind. Die Luftfedern 11 sind mit einem Druckluftbehältnis 13 sowie einer Pumpe 15 zur Füllung des Druckluftbehältnis verbunden. Diverse Ventile steuern die Verbindung zwischen den Luftfedern und dem Druckluftbehältnis, auf die aber aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet wird.

Der Fahrzeugaufbau besteht u. a. aus einer Karosserie 17, die sich bekannterma­ ßen aus einfachen flächigen Teilen, aber auch Hohlkörpern zusammensetzt. Be­ sonders der Fahrgastraum und viele tragende Teile der Karosserie werden von Hohlkörpern gebildet.

Die Fig. 2 zeigt, wie ein Schnitt durch einen Hohlkörper beispielhaft für eine A- Säule als - Türanschlag der Vordertüren - aussehen könnte. Der Hohlraum 19 des Hohlkörpers weist eine geschlossene Wandung auf. Eine flexible Hülle 21 bildet das eigentlichen Druckluftbehältnis, wobei die Hülle aus Gründen der Betriebssi­ cherheit mehrlagig ausgeführt ist. Die Wandung des Hohlkörpers stützt die Hül­ le 21 allseitig, so daß die Festigkeitsanforderungen an die Hülle recht niedrig sind. Dabei ist die Hülle und damit das Druckluftbehältnis in der Lage, auch komplizierte Hohlräume auszunutzen. Für die Verbindung innerhalb der Luftfede­ rung kommt ein Luftanschluß 23 zur Anwendung, der gleich Bestandteil der Hül­ le 21 sein kann. Es bietet sich an, den Luftanschluß bei der Herstellung der Hülle gleich einzuvulkanisieren.

Die Fig. 3 zeigt, wie sich mit einfachsten Mitteln eine Hülle 21 für das Druck­ luftbehältnis 13 in einem beliebigen Hohlraum 19 montieren läßt. Sofern der Hohlraum 19 keine Öffnung aufweist, wird eine Öffnung 25a in den Hohlraum eingebracht. Die Hülle 21 wird durch die Öffnung 25a in den Hohlraum 19 einge­ führt. Dabei kann ein Montagestab 27, der mit der Hülle verbunden ist, gute Dienste leisten, da sich die Hülle 21 über den Montagestab 27 schneller knickfrei in den Hohlraum einschieben läßt. Die Montagefixierung 29 zwischen dem Mon­ tagestab und der Hülle läßt sich beim installierten Druckluftbehältnis leicht lösen.

Bei der unteren Darstellung können zwei Öffnungen 25a, b zur Montage des Druckluftbehältnisses genutzt werden, indem der Montagestab durch die eine Öffnung 25a ein und durch eine zweite Öffnung 25b entfernt wird. Eine zweite Öffnung 25b ist für die Füllung des Druckluftbehältnis vorteilhaft, da über diese die im Hohlraum 19 befindliche Luft entweichen kann (s. Fig. 1 oben).

Bei der Ausführung nach Fig. 4 können größere Öffnungen von einem Deckel 31 nach dem Einsetzen der Hülle 21 in einen nichtdargestellten Hohlraum 19 abge­ schlossen werden. Das Einführen gestaltet sich besonders einfach und auch die Fixierung des Deckels 31 erfolgt ohne Montagewerkzeuge und Spannmittel durch die Vorspannung des Druckluftbehältnisinnendrucks, da sich der Deckel 31 an der Innenwandung des Hohlraums 19 abstützt.

Die Fig. 5 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Druckluftbehältnis­ ses 13 innerhalb eines Hohlraums 19. Eine beliebige Traverse 33, beispielsweise eine Quertravers unterhalb einer Ablage im Fahrgastraum, ist rohrförmig ausge­ bildet und verfügt über einen Anschluß 23 zu einer Luftfeder 11, bzw. zu mehre­ ren. Endseitig angebrachte Flansche 35 ermöglichen die Anbindung innerhalb des Fahrzeugaufbaus 3. Bei der Ausführung ist die Quertraverse 33 durch einen Scheibenkörper 37 als Trennwand zweigeteilt. Jeweils ein Druckluftbehältnisab­ schnitt 13a/13b ist einer oder mehren Luftfedern 11 zugeordnet. Die Herstellung einer solchen Quertraverse bereitet keinerlei Schwierigkeiten.

Die Quertraverse 33 nach Fig. Sb wird durch zwei Scheibenkörper 37a, 37b drei­ geteilt, nämlich einen Hauptspeicher 13c und zwei Zusatzspeicher 13a/13b. In­ nerhalb der Trennwände 37 sind schaltbare Ventile 39a/b angebracht, beispiels­ weise 2/2-Magnetventile, die die Zusatzspeicher 37a/b willkürlich mit dem Hauptspeicher 37c verbinden, bzw. die Luftfeder 11 über den jeweiligen Zusatz­ speicher 37a/b mit dem Hauptspeicher 37c verbinden.

In der Fig. 6 ist das Druckluftbehältnis Bestandteil der Luftfeder 11. Bei der Luftfeder wird ein Außenrohr 41 mit einem Radkastendom 43 verschraubt, des­ sen Karosserieblech 17 die flexible Hülle 21 aufnimmt. Der Aufbau der Hülle 21 entspricht der Beschreibung zu Fig. 2. Das gesamte Luftvolumen besteht aus dem Anteil, der innerhalb des Radkastendoms liegt, und dem von einem Roll­ balg 45 der Luftfeder 11 gebildeten Anteil. Zur Versorgung der Luftfeder dient wiederum ein Luftanschluß 23, der außerhalb des Radkastenbereichs 47 austritt und somit besonders geschützt ist. An der eigentlichen Luftfeder 11 müssen kei­ ne konstruktiven Änderungen vorgenommen werden. In diesem Ausführungsbei­ spiel ist die Luftfeder einem Schwingungsdämpfer 49 zugeordnet, auf dessen Zylinderrohr 51 sich ein Innentragrohr 53 abstützt und als weiterer Körper das Luftvolumen bestimmt.

Das Druckluftbehältnis bzw. die Luftfeder 11 nach Fig. 7 entspricht weitgehend der Ausführung nach Fig. 6. Es soll verdeutlicht werden, daß die flexible Hülle 21 auch kleiner sein kann als der Hohlraum 19. In diesem Fall muß die flexible Hülle dem Betriebsdruck ohne Unterstützung durch eine Wandung standhalten. Die Abmessungen der Hülle sind dann unabhängig vom Ausmaß des Hohlraums. Die Fig. 7 zeigt aber auch, daß durch ein Wandungsteil 55, das als eine axial ver­ schiebbare Platte ausgeführt ist, die Federrate der Luftfeder 11 beeinflußt werden kann, indem man den Ausgangsdruck innerhalb der flexiblen Hülle durch eine Re­ duzierung des Hohlraumvolumens anhebt. Durch einen Einmalluftfüllanschluß­ stutzen, nicht dargestellt, kann die flexible Hülle und damit die Luftfeder gefüllt werden. Danach wird der Einmalluftfüllanschlußstutzen verschweißt, so daß kei­ ne Druckverluste auftreten können und für den weiteren Betrieb keine Pumpag­ gregate usw. notwendig sind.

Die Anwendung der Erfindung beschränkt sich nicht nur auf Personenkraftwagen. Auch Nutzkraftwagen lassen eine entsprechende Nutzung zu.

Claims (18)

1. Druckluftbehältnis einer Luftfederung für ein Kraftfahrzeug mit einem Fahr­ werk und einem Fahrzeugaufbau umfassend eine Anzahl von elastischen Luftfedern, die mit dem Speicher verbunden sind, wobei die Luftfedern und der Speicher als Druckluftbehältnisse zu betrachten sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens ein Druckluftbehältnis (13) innerhalb eines von mindestens einem zur eigentlichen Luftfederung (7) unabhängigen Fahrzeug­ teil gebildeten Hohlraums (19) angeordnet ist.

2. Druckluftbehältnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das un­ abhängige Fahrzeugteil ein Hohlkörper einer Fahrzeugkarosserie (17) ist.

3. Druckluftbehältnis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Fahr­ zeugteil ein Radkastendom (43) benutzt wird, in den die Luftfeder zumindest hineinragt.

4. Druckluftbehältnis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckluftbehältnis (13) von einer flexiblen Hülle (21) gebildet wird, die sich im gefüllten Zustand an die Wandung(en) des Hohlraums (19) anlegt.

5. Druckluftbehältnis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vo­ lumen der flexiblen Hülle (21) kleiner ist als der Hohlraum (19).

6. Druckluftbehältnis nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die fle­ xible Hülle einen Luftanschluß (23) aufweist, der sich an die Wandung des Hohlraums anlegt.

7. Druckluftbehältnis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die fle­ xible Hülle (21) mehrlagig ausgeführt ist.

8. Druckluftbehältnis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß minde­ stens ein Teil (55) der den Hohlraum bildende Wandung zur restlichen Wan­ dung in seiner Lage veränderbar ausgeführt ist.

9. Druckluftbehältnis nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil von einer axial verschiebbaren Platte gebildet wird.

10. Druckluftbehältnis nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die axial verschiebbare Platte einen Antrieb zur Veränderung des Volumens des Hohl­ raums aufweist.

11. Druckluftbehältnis nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hül­ le (21) einen Einmalluftfüllanschluß aufweist.

12. Druckluftbehältnis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ka­ rosserieteil als eine Traverse (33) ausgeführt ist.

13. Druckluftbehältnis nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Traverse (33) eine Trennwand (37) aufweist, die den Druckluftbehält­ nis (13) dichtend in zwei Einzelspeicher (13a; b) unterteilt.

14. Druckluftbehältnis nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Traverse zwei Trennwände (37a; b) aufweist, die den Speicher (13) dichtend unterteilen, so daß ein Hauptspeicher (37c) und zwei Zusatzspeicher (37a; b) entstehen.

15. Druckluftbehältnis nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (37a; b) zwischen den Zusatzspeichern (13a; b) und dem Haupt­ speicher (13c) schaltbare Verbindungsventile (39a; b) aufweisen.

16. Verfahren zur Montage eines Druckluftbehältnis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (21) des Speichers (13) durch eine Öff­ nung (25a) in den Hohlraum (19) eingeführt wird, die Hülle (21) mit einem Gasmedium gefüllt wird und die Öffnung (25a) bis auf einen Durchlaß zur Anbindung an die Luftfedern (11) verschlossen wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (21) flach gefaltet und mit einem flexiblen Montagestab (27) verbunden ist und mittels des Montagestabes die Hülle in die Öffnung (25a) eingeführt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Öff­ nung (25a) von einem innerhalb des Hohlraums (19) befindlichen Dec­ kel (31) geschlossen wird, dessen Verschlußvorspannung von dem Druck­ luftbehältnisdruck gebildet wird.