DE3008239C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Luftfederventil zur Steuerung der lastabhängigen Niveauregelung von Luftfedern, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Luftfederventil zur lastabhängigen Druckregelung von Luftfederungsanlagen in Fahrzeugen ist durch die DE-PS 19 06 062 bekannt.

Für die Verwendung von luftgefederten Fahrzeugsitzen, deren Sitzhöhe bei einer Belastung durch den Fahrer im Fahrbetrieb konstant bleiben soll, ist dieses bekannte Luftfederventil ungeeignet. Es besteht der Wunsch, ohne Änderung der Grundkonstruktion dieses Ventils ein Luftfederventil zu schaffen, welches die Erfordernisse eines lastabhängig regelnden luftgefederten Fahrersitzes erfüllt.

Ein Luftfederventil, welches diesen Erfordernissen entspricht, muß, nachdem der Fahrer seinen Platz eingenommen hat, den Sitz schnell auf das Sollniveau regeln und die im normalen Fahrbetrieb auftretenden, auf die Luftfederung übertragenen Sitzschwingungen dürfen nur geringe, vom Fahrer kaum wahrnehmbare Nachregelungen auslösen, um einerseits den Luftverbrauch möglichst gering zu halten und andererseits ein durch ständige Regelvorgänge entstehendes Aufschaukeln der Schwingungen in große Schwingbewegungen des Sitzes zu verhindern.

Durch die DE-OS 27 53 105 ist ein luftgefederter Fahrersitz bekannt, bei welchem die beschriebenen Funktionen teilweise erzielt werden. Diese Konstruktion stellt eine Lösung dar, welche speziell für Fahrzeug­ sitze ausgelegt ist. Auf das Vorhergesagte bezogen heißt das, daß eine Verwendung der Grundkonstruktion nicht bei Fahrzeugfederungen möglich ist. Die hier angewandten Mittel zur Stabilisierung des Fahrersitzes während des Fahrbetriebes sind so gestaltet, daß bei kleinen Schwingungen, welche innerhalb der durch die Stabilisierungsmittel vorgegebenen Toleranzen liegen, weder das Druckluftablaßventil, noch das Druckluftzu­ führventil ansprechen. Dies hat eine Verschlechterung der Regelgüte zur Folge. Bei Leckverlusten erfolgt hier keine Nachregelung, solange das Ansprechspiel nicht überschritten wird.

Da diese Anlage bei größeren Schwingungen, welche kurzzeitig die Einstellphase überschreiten, eine Druckeinsteuerung zuläßt und in der Einstellphase nicht nachregelt, kann sich das Sitzniveau langsam hochschaukeln, ohne daß der Fahrer während der Fahrt in Sitzposition etwas dagegen tun kann. Eine automa­ tische Niveauregelung ist also nicht gegeben.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Luftfederventil der eingangs erwähnten Art zu schaffen, dessen Funktion die Nachteile des vorbekannten luftgefe­ derten Fahrersitzes weitgehend ausschaltet und welches in seiner Grundkonzeption einen größeren Verwendungs­ spielraum hat.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Durch die Beibehaltung der Grundkonzeption des durch die DE-PS 19 06 062 bekannten Luftfederventils ist ein größerer Verwendungsbereich gegeben. Durch die Abgren­ zung des Stabilisierungsbereiches während des normalen Fahrbetriebes mit Hilfe einer Freigangdrossel, deren Funktion nicht abschaltet, sondern drosselt, findet auch in diesem Bereich eine Feinregelung, allerdings vom Fahrer unbemerkt, durch das Ventil statt. Erst bei Überschreitung einer mittleren vorgegebenen Schwingungs­ amplitude, die erzeugt wird, wenn der Fahrer seinen Sitz verläßt oder wenn der Luftfederdruck sich dem Fahrergewicht anpaßt, soll schnell nachgeregelt werden. Auch bei einem evtl. Leckverlust der Luftfede­ rung soll die Nachregelung langsam, d. h. ohne für den Fahrer spürbare Schwingungen erfolgen.

Aus der DE-AS 15 55 636 ist ein Luftfederventil bekannt, das ebenfalls eine Feinregulierung, jedoch nur in Füllrichtung zu den Luftfedern zuläßt. Die vorerwähnte Einrichtung weist zwei als Tellerventile ausgebildete Einlaßventile mit unterschiedlichen Durchlaßquerschnitten auf. Im Feinregelbereich, d. h. in einem Regelbereich mit geringem Luftbedarf öffnet das Ventil mit dem kleineren Durchlaßquerschnitt. Mit steigendem Luftbedarf wird zusätzlich das Ventil mit dem größeren Durchlaßquerschnitt hinzugeschaltet. Der Luftdurchsatz erfolgt auch im gedrosselten Feinregel­ bereich mit einem sich vergrößernden Ventilöffnungshub ansteigend. Diese Eigenschaft kann für die Niveauan­ hebung eines Fahrzeuges dann vorteilhaft sein, wenn auch in dem erwähnten Feinregelbereich kurzen Regelzei­ ten einer gedämpften Regelung der Vorzug gegeben wird.

Erst durch die Verwendung einer dem Gegenstand der Erfindung entsprechenden Freigangdrossel erfolgt die Zu- und Abfuhr von Luft über den gesamten Feinregel­ bereich mit einem konstanten Luftdurchsatz, wodurch in vorteilhafter Weise eine gedämpfte Niveauregelung für einen Fahrersitz erreicht wird.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in den Zeichnungen dargestellt ist, näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Luftfederventil für die allgemeine Verwendung für Fahrzeugluftfederungen und

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Darstellung gemäß Fig. 1 mit einer zusätzlichen Freigangdrosselung.

Die nachfolgende Beschreibung umfaßt zunächst das Luftfederventil in der Basisausführung ohne den erfinderischen Anteil gemäß Fig. 2.

Das Luftfederventil gemäß Fig. 1 besteht aus einem Gehäuse (1) mit einem Luftvorratsanschluß (2) und einem Luftfederanschluß (3) sowie einem in der Bohrung (4) des Gehäuses (1) angeordneten zylindrischen Einsatz (5), welcher mit einer radialen Bohrung (6) versehen ist. Das obere Ende des Einsatzes (5) bildet mit einem in der Bohrung (4) beweglich angeordneten ersten Ventilteller (7) ein Einlaßventil (5, 7). Das Einlaßventil (5, 7) kann auch einen durch eine ent­ sprechende Ausformung des Gehäuses (1) gebildeten Ventilsitz aufweisen.

Ein oberhalb des ersten Ventiltellers (7) in der Bohrung (4) beweglich angeordneter zweiter Ventilteller (8) bildet mit einem gehäusefesten Ventilsitz (9) ein Rückschlagventil (8, 9), wobei eine zwischen den beiden Ventiltellern (7) und (8) angeordnete Ventilfeder (10) die Ventilteller (7) und (8) gegen ihre Ventilsitze (an 5 bzw. 9) drückt. Eine zwischen den beiden Ventil­ tellern (7) und (8) entstandene Kammer (11) ist bei offenem Einlaßventil (5, 7) über die Bohrung (6) mit dem Luftfederanschluß (3) verbunden, während das offene Rückschlagventil (8, 9) eine Verbindung zwischen dieser Kammer (11) und dem Vorratsanschluß (2) herstellt.

Ein von einem Hebel (12) über eine Exzentereinrichtung (13) betätigbarer, mit einer zylindrischen Bohrung (14) versehener Ventilstößel (15) ist in einer zylin­ drischen Bohrung (16) des Einsatzes (5) axial verschieb­ bar angeordnet. Das obere Ende (17) des Ventilstößels (15) bildet mit dem ersten Ventilteller (7) ein über die Bohrung (14) des Ventilstößels (15) in die Atmo­ sphäre entlüftendes Auslaßventil (7, 17).

Die Funktion des Luftfederventils gemäß Fig. 1 ist wie folgt:

Bei zunehmender Belastung bewegt sich das Luftfederven­ til infolge des zu niedrigen Druckes in den Luftfedern nach unten, wodurch durch Verschwenken des Hebels (12) über die Exzentereinrichtung (13) eine Aufwärtsbewegung des Ventilstößels (15) ausgelöst wird und eine Verbin­ dung zwischen dem Luftfederanschluß (3) über die Bohrung (6) sowie über das sich durch die Hubbewegung des Stößels (15) öffnende Einlaßventil (5, 7) mit der Kammer (11) entsteht. Der in der Kammer (11) herrschende Druck wird so lange abgebaut, bis das Rückschlagventil (8, 9) öffnet und der Vorratsdruck über den Anschluß (2) und das Einlaßventil (5, 7) über den Anschluß (3) in die Luftfedern strömt.

Die Luftfedern werden dann so lange belüftet, bis der Hebel (12), und somit auch der Stößel (15), wieder ihre Normalstellung einnehmen.

Nimmt dagegen die Belastung ab, so wird das Luftfeder­ ventil infolge des zu hohen Druckes in den Luftfedern angehoben, wodurch durch entsprechendes Verschwenken des Hebels (12) über die Exzentereinrichtung (13) eine Abwärtsbewegung des Ventilstößels (15) ausgelöst wird und eine Verbindung vom Luftfederanschluß (3) über die Bohrung (6) sowie über das sich öffnende Auslaßventil (7, 17) durch die Bohrung (14) in die Atmosphäre hergestellt ist.

Die Luftfedern werden über diese Verbindung so lange entlüftet, bis der Hebel (12) und der Ventilstößel (15) wieder ihre Normalstellung einnehmen.

Für das soweit beschriebene Luftfederventil werden anhand der Fig. 2 zusätzliche Ausbildungen beschrieben. Gleiche Bezugszeichen in Fig. 1 und Fig. 2 bedeuten gleiche Bauteile mit gleicher Funktion.

Zwischen einer in axialer Richtung verlaufenden Ausnehmung (23) des Ventilstößels (15) an dessen oberem Ende und der zentrischen Bohrung (16) des Einsatzes (5) ist eine hülsenförmige, relativ zum Ventilstößel (15) verschiebbare Freigangdrossel (18) angeordnet. Sie wird als Freigangdrossel (18) bezeichnet, weil sie in einem festgelegten Freigang axial beweglich ist und zwischen ihrer Außenwandung und der Wandung der sie aufnehmenden Bohrung einen Drosselspalt bildet. Eine zwischen der Freigangdrossel (18) und der zentrischen Bohrung (16) des Einsatzes (5) angeordnete Reibfeder (19) hält mit ihrer auf die Wandung der zentrischen Bohrung (16) des Einsatzes (5) übertragenen Reibkraft die Freigangdrossel (18) in einem bestimmten Hubbewegungsbereich des Ventilstößels (15) in ihrer Lage fest. Ein oberer Anschlag (20) und ein unterer Anschlag (21) übertragen die Hubbewegung des Ventil­ stößels (15) nach Durchfahren des jeweiligen Hubbewe­ gungsbereiches auf die Freigangdrossel (18).

Die Freigangdrossel (18) kann auch durch eine Drossel­ fläche (22) gebildet sein, welche in einem bestimmten Hubbewegungsbereich der Freigangdrossel (18) den Durchgang von Druckluft durch die Bohrung (6) des Einsatzes (5) mittels des obenerwähnten Drossel­ spaltes drosselt. Der Drosselspalt kann auch aus einem einen Teil des Umfanges der Freigangdrossel (18) einnehmenden Hülsenausschnitt gebildet sein.

In der dargestellten Lage der Freigangdrossel (18) be­ findet sich der Fahrer auf dem Sitz, und die Drosselfläche (22) hat die zu den Luftfedern führende Leitung nahezu verschlossen. Bewegt sich nun der Fahrer mit Sitz infolge von Straßenunebenheiten nach oben, so wird die Freigang­ drossel (18) mittels des Anschlags (20) vom Ventilstößel (15) nach unten geschoben. Der Ventilstößel (15) hebt dabei zwar vom Ventilteller (7) ab und gibt die Entlüftung frei, jedoch verhindert die Freigangdrossel (18) mit der Drosselfläche (22) ein schnelles Abfließen von Druckluft aus den Luftfedern. Bewegt sich der Fahrer mit Sitz nach unten, so schiebt der Ventilstößel (15) die Ventilplatte (7) nach oben und die Belüftung wird durch Öffnen des Einlaßventils (5, 7) frei. Die Freigangdrossel (18) mit ihrer Drosselfläche (22) verbleibt dabei jedoch in Drosselstellung, so daß nahezu keine Druckluft in die Luftfedern eingesteuert wird.

Erst nach Überschreiten einer festgelegten Sitzauslenkung - wenn beispielsweise der Fahrer den Sitz verläßt - , welche einer bestimmten Hubbewegung des Ventilstößels (15) entspricht, wird die Freigangdrossel (18) ausgeschal­ tet und der Strömungsweg voll geöffnet. Infolge des in den Luftfedern vorhandenen Druckes bewegt sich der Sitz in seine obere Lage und schiebt dabei die Freigangdrossel (18) über den Anschlag (20) so weit nach unten, daß deren Drosselfläche (22) die Bohrung (6) freigibt, so daß ein schnelles Entlüften der Luftfederung erfolgt und anschlie­ ßend der Ventilstößel (15) mit der Freigangdrossel (18) über den Anschlag (21) wieder nach oben geschoben wird. Dabei wird die Bohrung (6) wieder verdeckt, und der Weiterverlauf der Entlüftung erfolgt dann langsam bis der Sitz seine Sollstellung erreicht hat.

Setzt sich nun der Fahrer wieder auf den Sitz, so senkt sich der Sitz infolge des niedrigen Luftfederdruckes bis zu seiner unteren Lage. Der Ventilstößel (15) bewegt sich unter Mitnahme der Freigangdrossel (18) mittels des Anschlages (21) so weit nach oben, daß die Drosselfläche (22) die Bohrung (6) freigibt und über das offene Einlaß­ ventil (5, 7) die Luftfedern schnell belüftet werden. Nachdem der Sitz seine Sollstellung erreicht hat, überdeckt die Drosselfläche (22) der Freigangdrossel (18) wieder die Bohrung (6).

Der Fahrer hat nun im normalen Fahrbetrieb einen Sitz, welcher durch die Drosseleinrichtung nicht stark schwingen kann, jedoch infolge der noch möglichen gedrosselten Ent- und Belüftung über eine normale Federung verfügt.

Das als Reibfeder (19) ausgebildete Federelement dient gleichzeitig als Anpreßfeder, welche den Drosselspalt zwischen den Flächen (16) und (22) möglichst gering hält, insbesondere wenn der Drosselspalt nur aus einem Teil des Umfanges der Freigangdrossel (18) besteht.

Claims (5)

1. Luftfederventil zur Steuerung der lastabhängigen Niveauregelung von Luftfedern, mit folgenden Merkmalen:

• a) Das Luftfederventil weist ein Gehäuse (1) mit mindestens einem Luftvorratsanschluß (2), mindestens einem Luftfederanschluß (3) und einen Auslaß zur Atmosphäre auf;
• b) es ist ein Einlaßventil (5, 7) vorgesehen, das den Luftvorratsanschluß (2) mit dem Luftfederan­ schluß (3) verbindet;
• c) das Einlaßventil (5, 7) ist aus einem in einer Bohrung (4) des Gehäuses (1) beweglichen und unter der Spannung einer Ventilfeder (10) stehenden Ventilteller (7), sowie aus einem dem Ventilteller (7) als Ventilsitz dienenden und eine zentrische Bohrung (16) aufweisenden Einsatz (5) in der Bohrung (4) gebildet;
• d) es ist ein Auslaßventil (7, 17) vorgesehen, das den Luftfederanschluß (3) mit der Atmosphäre verbindet;
• e) das Auslaßventil (7, 17) ist aus dem Ventilteller (7) sowie aus einem dem Ventilteller (7) als Ventilsitz dienendem oberen Ende (17) eines als Hohlstößel ausgebildeten Ventilstößels (15) gebildet, der in dem Einsatz (5) bezüglich des Ventiltellers (7) axial verschiebbar ist;
• f) der Einsatz (5) ist im Bereich des Luftfederan­ schlusses (3) mit einer radialen Bohrung (6) versehen;
• g) die vertikale Lage des Ventilstößels (15) in der zentrischen Bohrung (16) des Einsatzes (5) ist mittels einer Verstelleinrichtung (Hebel 12, Exzentereinrichtung 13) verstellbar,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• h) zur Drosselung des Durchlaßquerschnittes von den Luftfedern zum Einlaßventil (5, 7) sowie zu dem Auslaßventil (7, 17) in einem von der Hubstellung des Ventilstößels (15) relativ zum Einlaßventil (5, 7) sowie zu dem Auslaßventil (7, 17) abhängi­ gen Regelbereich ist eine aus einem hülsenförmi­ gen Glied bestehende Freigangdrossel (18) vorgesehen, die zwischen einer axial verlaufenden Ausnehmung (23) des Ventilstößels (15) und der Bohrung (16) des Einsatzes (5) verschiebbar angeordnet ist und die zu den Luftfedern führende Bohrung (6) drosselnd abdeckt oder freigibt;
• i) die Verschiebbarkeit der Freigangdrossel (18) in der Ausnehmung (23) des Ventilstößels (15) ist durch einen oberen Anschlag (20) und durch einen unteren Anschlag (21) des Ventilstößels (15) begrenzt,
• j) die Freigangdrossel (18) weist an ihrer äußeren Mantelfläche eine Reibfeder (19) auf, die derart vorgespannt ist, daß durch deren Reibkraft die Freigangdrossel (18) an der Bohrung (16) des Einsatzes (5), innerhalb einer durch die Anschläge (20, 21) begrenzten Hubbewegung des Ventilstößels (15), festgehalten ist.

2. Luftfederventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Drosselung des Druckluftdurch­ satzes der Bohrung (6) des Luftfederanschlusses (3) die Freigangdrossel (18) eine Drosselfläche (22) aufweist, die zwischen der Freigangdrossel (18) und der Bohrung (6) des Einsatzes (5) einen Drosselspalt bildet, der bei durch den axialen Abstand der Anschläge (20; 21) und die axiale Erstreckung der Freigangdrossel (18) gegebenen begrenzten Hubbewe­ gungen wirksam ist.

3. Luftfederventil nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Drosselspalt aus einem einen Teil des Umfanges der Freigangdrossel (18) einnehmenden Hülsenausschnitt besteht.

4. Luftfederventil nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drosselfläche (22) durch einen Abschnitt des Umfanges der Freigangdrossel (18) gebildet ist.