DE3050948C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Luftfederventil zur Konstant­ haltung der Höhe wenigstens einer Luftfeder bei allen Belastungen in einer Sollhöhe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Luftfederventil ist durch die US-PS 38 31 968 bekannt. Dieses Luftfederventil besitzt eine Dämpfungseinrichtung, welche im Fahrbetrieb bei dynamischen Laständerungen unterhalb einer vorbestimmten Größenordnung das Ventilbetätigungsglied außer Eingriff mit den Ventilen bzw. diesen zugeordneten Übertragungs­ teilen bringt und dadurch die Betätigung der Ventile erst bei größeren dynamischen Laständerungen ermöglicht. Die erwähnte Trennung des Ventilbetätigungsglieds von den Ventilen bzw. den zugeordneten Übertragungsteilen hat den Nachteil, daß im Fahrbetrieb infolge von System­ undichtigkeiten auftretende Höhenänderungen der Luftfe­ der, dies werden insbesondere Höhenverringerungen sein, erst ab einer vorbestimmten Größe ausgleichbar sind. Die Dämpfungseinrichtung wirkt im Fahrbetrieb also last- bzw. wegabhängig.

Zur Realisierung der erwähnten Wirkung weist die Dämp­ fungseinrichtung des Stands der Technik einen Stell­ zylinder mit einem Stellkolben auf. Der Stellkolben ist in Richtung "Trennen des Ventilbetätigungsglieds von den Ventilen" federbelastet und in Gegenrichtung mit einem den Stillstand des mit dem Luftfederventil ver­ sehenen Fahrzeugs kennzeichnenden Druck beaufschlagt.

Als dieser Druck wird der Druck aus einem Bremszylinder herangezogen. Der Stand der Technik unterstellt, daß das Fahrzeug im Stillstand mittels des erwähnten Brems­ zylinders gebremst wird. Der Bremsdruck stellt dann den Stellkolben gegen die Kraft der erwähnten Feder in Richtung "Eingriff des Ventilbetätigungsgliedes mit den Ventilen bzw. den zugeordneten Übertragungsteilen". In­ folge des so hergestellten ständigen Eingriffs zwischen Ventilbetätigungsglied und Ventilen bzw. zugeordneten Übertragungsteilen ist es beim Stillstand des Fahrzeugs möglich, jede aufgetretene bzw. auftretende Höhenände­ rung der Luftfeder auszugleichen und die Höhe der Feder entsprechend während des Stillstands erfolgenden Last­ änderungen, beispielsweise durch Be- oder Entladen, nachzuregeln.

Die Einhaltung einer Sollhöhe der Luftfeder ist mit der beschriebenen Dämpfungseinrichtung aufgrund ihrer Last- bzw. Wegabhängigkeit nur bedingt möglich.

Zur Beseitigung dieses Nachteils schlägt die DE-AS 12 17 803 vor, bei einem in der gemeinsamen Lei­ tung angeordneten, von einem Ventilstößel betätigten Ventil an dem Ventilstößel einen Nocken mit einer Steuer­ kontur vorzusehen, welche Steuerkontur mit der Wandung der gemeinsamen Leitung eine Drossel dieser Leitung bil­ det. Der Querschnitt dieser Drossel ist abhängig vom Stößelhub. Ab einem vorbestimmten Stößelhub ist die ge­ meinsame Leitung ungedrosselt durchgängig.

Die Lösung nach der DE-AS 12 17 803 hat den Nachteil, daß sie nur bei Ausführungen mit einem Ventilstößel einsetzbar ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Luftfederventil der eingangs erwähnten Art auf ein­ fache Weise mit einer für alle Bauarten eines solchen Luftfederventils geeigneten Dämpfungseinrichtung auszustat­ ten, wobei letztere auch im Fahrbetrieb die Einhal­ tung der Sollhöhe der Luftfeder gewährleisten soll.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 ange­ gebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteil­ hafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen an­ gegeben.

Die Erfindung bietet zugleich den Vorteil, daß die vorgeschlagene Dämpfungseinrichtung gegenüber der eingangs erwähnten bekannten erheblich einfacher auf­ gebaut und kostengünstiger ist.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die vorgeschlagene Dämpfungseinrichtung Höhenänderungen der Luftfeder bei dynamischen Laständerungen er­ möglicht, allerdings unter Einschaltung einer Drossel, wodurch die Dämpfungswirkung hervorgerufen wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung nach dem Patentanspruch 2 ermöglicht die Erfindung eine schnelle Be- bzw. Entlüftung der Luftfeder über einen ungedrosselten Strömungsquerschnitt im Falle größerer Höhenveränderungen. Auf diese Weise wird in einem solchen Fall, wie er beispielsweise bei statischen Lastveränderungen auftritt, eine schnelle Nachregulierung der Höhe der Luftfeder bewirkt. Diese Ausgestaltung ist insbesondere für die Verwendung in luftgefederten Fahrzeugsitzen geeignet. Diese Ventilausführung besitzt eine Drosseleinrichtung, welche den Fahrzeugsitz während des normalen Fahr­ betriebs auch bei Schwingungen in konstanter Höhe hält, und der Sitz bewegt sich, nachdem der Fahrer Platz genommen hat, schnell in die dem Fahrergewicht entsprechend eingestellte Sitzhöhe.

In vorteilhaften Ausgestaltungen nach den Patent­ ansprüchen wird die vorgeschlagene Dämpfungs­ einrichtung durch einen von dem Ventilbetätigungs­ glied in Drehrichtung mitnehmbaren Drosselkörper realisiert. In einer vorteilhaften Ausgestaltung nach Patentanspruch 5 wird dieser Drosselkörper in seiner Lagerbohrung verspannt, dadurch in reibenden Eingriff mit der Lagerbohrung gebracht, wodurch eine unbeabsichtigte Betätigung des Drosselkörpers und damit der Dämpfungseinrichtung verhindert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungs­ beispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein aus zwei Plattenventilen bestehendes Luft­ federventil mit einer gestrichelt dargestellten Drosseleinrichtung;

Fig. 2 die in Fig. 1 gestrichelt dargestellte Drossel­ einrichtung.

Das Luftfederventil gemäß Fig. 1 besteht aus einem Gehäuse 1 mit einem Luftvorratsanschluß 2, einem Luft­ federanschluß 3 und einer in die Atmosphäre führenden Entlüftungsöffnung 4. Zwei in einer Kammer 1 a des Ge­ häuses 1 in horizontaler Bauweise angeordnete Ventil­ platten 5 und 6 bilden mit ihren Dichtflächen 5 a und 6 a und mit Bohrungen 7 und 8 ein mit dem Vorratsan­ schluß 2 über die Bohrung 7 verbundenes Einlaßventil 5, 7 und ein mit der Entlüftungsöffnung 4 über die Bohrung 8 verbundenes Auslaßventil 6, 8. Oberhalb der Ventilplatten 5 und 6 angeordnete Ventilfedern 9 und 10 halten die beiden Ventile 5, 7 und 6, 8 in Schließ­ stellung.

Ein mit einem Hebel 11 drehfest verbundenes, als Nocken­ scheibe ausgebildetes Ventilbetätigungsglied 12 ist der­ art zwischen den beiden Ventilen 5, 7 und 6, 8 angeord­ net, daß eine erste mit der Ventilplatte 5 in Eingriff stehende Nocke 13 bei einer mittels des Hebels 11 aus­ gelösten Drehbewegung des Ventilbetätigungsgliedes 12 in die eine Drehrichtung das Einlaßventil 5, 7 öffnet. Bei einer Drehbewegung des Ventilbetätigungsgliedes 12 in die andere Drehbewegung öffnet eine zweite, mit der Ventilplatte 6 in Eingriff stehende Nocke 14 das Aus­ laßventil 6, 8.

Eine relativ zum Ventilbetätigungsglied 12 drehbare Frei­ gangdrossel 16 ist in einer Ausnehmung 15 des Ventilbe­ tätigungsgliedes 12 angeordnet. Diese in Fig. 2 darge­ stellte und in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnete Dros­ sel wird als Freigangdrossel bezeichnet, weil sie in einem festgelegten Freigang radial beweglich ist und ihr Außendurchmesser 17 mit der Ausnehmung 15, die die Drossel 16 aufnimmt, einen Drosselspalt bildet. Der Drosselspalt wird von einer vorgegebenen Fläche 18, deren Begrenzung zwei Drosselkanten 19 und 20 bilden, am Außen­ radius 17 der Freigangdrossel 16 gebildet, welche bei ei­ ner Drehung des Ventilbetätigungsgliedes 12 über diesen drosselnden Flächenbereich 18 hinweg, eine in die Aus­ nehmung 15 mündende Bohrung 3 a des Luftfederanschlusses 3 überdeckt.

Ausnehmungen 21 und 22 der Freigangdrossel 16, welche sich - in Umfangsrichtung betrachtet - den Drosselkan­ ten 19 und 20 anschließen, geben die Bohrung 3 a des Luftfederanschlusses 3 frei. Die Ausnehmung 22 ist da­ bei derart ausgebildet, daß ein als Stift ausgebildeter und auf dem Ventilbetätigungsglied 12 befestigter Mit­ nehmer 23 in diese Ausnehmung 22 hineinragt. Die Ausneh­ mung 22 gibt der aus einem federnden Material gefertigten Freigangdrossel 16 eine gewisse Elastizität, so daß eine im Zentrum der Freigangdrossel 16 angeordnete Feder 24, deren Spannung radial nach außen gerichtet ist, die Außen­ wandung 17 der Freigangdrossel 16 gegen die die Drossel 16 aufnehmende Ausnehmung 15 preßt. Dieser Anpreßdruck be­ wirkt, daß die Drossel 16 bei einer Drehbewegung des Ven­ tilbetätigungsgliedes 12 während eines bestimmten Dreh­ bewegungsbereiches dieses Gliedes 12 in ihrer Lage ver­ harrt. Erst wenn der Mitnehmer 23 an die als Anschläge 25 und 26 ausgebildeten Flächen der Ausnehmung 22 zur Anlage kommt, wird die Drehbewegung des Ventilbetätigungs­ gliedes 12 auf die Freigangdrossel 16 übertragen.

Das Spiel zwischen der Freigangdrossel 16 und dem Ven­ tilbetätigungsglied 12 ist also so bemessen, daß die Freigangdrossel 16 bei kleinen Auslenkungen des Ventil­ betätigungsgliedes 12 die Belüftung und Entlüftung des Luftfederanschlusses 3 drosselt und bei großen Auslenkun­ gen freigibt.

Die Funktion des mit der Drosseleinrichtung ausgestalte­ ten Luftfederventils ist wie folgt:

Bei einer Vergrößerung der Beladung bewegt sich der Hebel 11 nach unten, und durch die auf das Ventilbetätigungs­ glied 12 übertragene Drehbewegung wird das Einlaßventil 5, 7 durch die in Eingriff mit der Ventilplatte 5 kommen­ de Nocke 13 geöffnet, so daß eine Druckluftverbindung zwischen dem Vorratsanschluß 2 und dem Luftfederan­ schluß 3 entsteht. Die Luftfeder wird über diese Ver­ bindung so lange belüftet, bis ein dem Beladungsge­ wicht entsprechender Druckausgleich entsteht und der Hebel 11 wieder in seine Normalstellung zurückgeht und das Einlaßventil 5, 7 wieder schließt.

Nimmt dagegen die Beladung ab, so bewegt sich der Hebel 11 nach oben und die Drehbewegung des Ventilbetätigungsglie­ des 12 führt zum Eingriff der Nocke 14 mit der Ventil­ platte 6, und das Auslaßventil 6, 8 wird geöffnet, so daß eine Druckluftverbindung zwischen dem Luftfederan­ schluß 3 und der Atmosphäre über die Öffnung 4 entsteht.

Die Luftfeder wird über diese Verbindung so lange ent­ lüftet, bis der Hebel 11 in seine Normallage zurück­ kehrt und das Auslaßventil 6, 8 wieder schließt.

In der bis hierher beschriebenen Funktion des Luftfeder­ ventils blieb die Mitfunktion der Freigangdrossel 16 un­ berücksichtigt.

Geht man davon aus, daß das Luftfederventil beispiels­ weise in einem luftgefederten Fahrzeugsitz zur Verwen­ dung kommt, so befindet sich in der dargestellten Lage die Freigangdrossel 16 gemäß der Fig. 1 und 2 der Fahrer auf dem Sitz. Die zum Luftfederanschluß 3 füh­ rende Bohrung 3 a ist durch die Drosselfläche 18 über­ deckt. Schwingt nun der Fahrer infolge von Straßenun­ ebenheiten nach oben, so folgt erst nach Überschreiten des Spiels die Freigangdrossel 16 der Drehbewegung des Ventilbetätigungsgliedes 12 mittels Mitnehmer 23 und Anschlag 25, verhindert jedoch ein schnelles Abfließen der Druckluft aus der Luftfeder über das sich öffnende Auslaßventil 6, 8 in die Atmosphäre, da die Drossel­ fläche so bemessen ist, daß bei normalen, während ei­ ner Fahrt bedingten Schwingungen des Sitzes die Dros­ selkante 20 der Drosselfläche 18 nicht überfahren wird.

Erst nach Überschreiten einer festgelegten Sitzauslen­ kung, z. B. wenn der Fahrer den Sitz verläßt, bewegt sich der Sitz infolge des vorhandenen Druckes in der Luftfeder nach oben, wobei der Bewegungsradius des Ventilbetätigungsgliedes 12 so groß ist, daß die Drosselkante 20 der Drosselfläche 18 der sich mitdrehen­ den Freigangdrossel 16, die Bohrung 3 a des Luftfeder­ anschlusses 3 überfährt und die Luftfeder sich über die nun offene Bohrung des Luftfederanschlusses 3 und das offene Auslaßventil 6, 8 in die Atmosphäre, ent­ sprechend dem alleinigen Sitzgewicht des Fahrers, schnell entlüftet.

Setzt sich der Fahrer wieder auf den Sitz, so senkt sich dieser bis auf einen Anschlag, und die Drossel­ fläche 18 gibt nach Überfahren der Drosselkante 19 die schnelle Belüftung der Luftfeder frei.

Der Sitz nimmt seine normale Stellung wieder ein und der Fahrer hat nun einen Sitz, welcher durch die Dros­ seleinrichtung nicht stark schwingt, jedoch infolge der noch möglichen gedrosselten Ent- und Belüftung über einen normalen Federungskomfort verfügt.

Die beschriebene Drosseleinrichtung kann in Abwandlung auch vor dem Einlaßventil und/oder auch vor oder nach dem Auslaßventil angeordnet werden; dabei ist in bei­ den Fällen eine Anordnung außerhalb des Luftfederven­ tilgehäuses oder im Gehäuse selbst möglich.

Der Spalt zwischen Nocken (Kontur) 13, 14 und den Ven­ tilplatten 5, 6 legt den Ansprechweg der Plattenventile 5, 7; 6, 8 fest und muß in festgelegte Toleranzen gehal­ ten werden. Damit dieser Ansprechweg nicht unzulässig große Toleranzen erreicht, was der Fall wäre, wenn die Ventile beliebig kippen können, liegen die Ventile in Ruhelage auf Erhöhungen 50 auf.

Um eine sichere Anlage zu gewährleisten, kann der Kraft­ angriffspunkt der Federn 9, 10 zwischen den Ventilboh­ rungen 7, 8 und den Auflagen (Erhöhungen) 50 vorgesehen werden. Durch diese Maßnahme können die Ventile nicht undefiniert kippen und die Toleranz des Ansprechweges nicht unzulässig vergrößern.

Claims (6)

1. Luftfederventil zur Konstanthaltung der Höhe wenig­ stens einer Luftfeder bei allen Belastungen in einer Sollhöhe mit

• a) wenigstens einem Einlaßventil, über welches die Luftfeder mit einem Vorrat verbindbar ist;
• b) wenigstens einem Auslaßventil, über welches die Luftfeder mit der Atmosphäre verbindbar ist;
• c) einer gemeinsamen Leitung zur Herstellung der genannten Verbindungen;
• d) wenigstens einem als Nockenglied ausgebildeten Ventilbetätigungsglied, welches durch einen lastabhängigen Drehausschlag bei zunehmender Last das Einlaßventil und bei abnehmender Last das Auslaßventil öffnet, und dessen Nullage, in der beide Ventile geschlossen sind, der Sollhöhe der Luftfeder entspricht;
• e) einer Dämpfungseinrichtung,

dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung folgende Merkmale aufweist:

• f) Ein in einer Lagerbohrung (15) drehbar gelager­ ter und von dem Ventilbetätigungsglied (12) mitnehmbarer Drosselkörper (16) weist an seinem Außenumfang eine erste Ausnehmung (21) und eine zweite Ausnehmung (22) auf;
• g) die zwischen den Ausnehmungen liegende Umfangs­ fläche des Drosselkörpers (16) ist als Drossel­ fläche (18) ausgebildet, die mit dem ihr gegen­ überliegenden und von der gemeinsamen Leitung (3, 3 a) durchdrungenen Bereich der Lagerbohrung (15) eine Drossel bildet;
• h) über die erste Ausnehmung (21) ist die gemein­ same Leitung (3, 3 a) mit dem Vorrat verbunden, wenn der Drehausschlag des Ventilbetätigungs­ gliedes (12) einen vorbestimmten Wert in der Drehrichtung zurückgelegt hat, die steigender Last zugeordnet ist;
• i) über die zweite Ausnehmung (22) ist die gemein­ same Leitung (3, 3 a) mit der Atmosphäre ver­ bunden, wenn der Drehausschlag des Ventilbetäti­ gungsgliedes (12) einen vorbestimmten Wert in der Drehrichtung zurückgelegt hat, die abnehmen­ der Last zugeordnet ist.

2. Luftfederventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
Der Drosselkörper (16) weist gegenüber dem Ventil­ betätigungsglied (12) in Drehrichtung ein Spiel (Freigang) auf, welches so bemessen ist, daß das Ventilbetätigungsglied (12) bei Rückdrehung aus einem Drehausschlag von der Größe mindestens des vorbestimmten Wertes in seine Nullage den Drossel­ körper (16) erst unmittelbar vor Erreichen seiner Nullage mitnimmt, derart, daß die Verbindung zwischen Luftfeder und Vorrat bzw. Atmosphäre über die jeweilige Ausnehmung erst unterbrochen wird, wenn das Ventilbetätigungsglied (12) seine Nullage erreicht.

3. Luftfederventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ausnehmung (22) als radial in den Drosselkörper (16) eindrin­ gende Nut ausgebildet ist, in die axial ein mit dem Ventilbetätigungsglied (12) fest verbundener, als Stift ausgebildeter Mitnehmer (23) hineinragt.

4. Luftfederventil nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die von der zweiten Ausnehmung (22) gebildete Nut in Drehrichtung um das Maß des Spiels breiter als die Breite (Durchmesser) des Mitnehmers (23) ist.

5. Luftfederventil nach einem der Ansprüche 3 oder 4, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
Der Drosselkörper (16) ist aus federndem Material und durch die Ausgestaltung der zweiten Ausnehmung (22) elastisch verformbar derart ausgebildet, daß eine in seinem Zentrum angeordnete Feder (24) seine Mantelfläche gegen die Lagerbohrung (15) spannt.