DE3504217A1 - Luftfederung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftfederung, die bei Kraftfahrzeugen od. dgl. zur Anwendung kommt.

Durch die japanische Gebrauchsmusteranmeldung Nr. Sho 58 - 32 633 wurde bereits eine Luftfederung offenbart, die mit einer ein veränderliches Volumen aufweisenden Haupt-Luftkammer, mit einer ein unveränderliches Volumen aufweisenden Neben-Luftkammer in einem Hilfsbehälter und mit einem die Haupt— sowie Hilfs-Luftkammer untereinander verbindenden Leitungskanal ausgestattet ist. Da bei einer solchen Luftfederung der Freiheitsgrad in der Federungseigenschaft gleichartig zu dem Fall, da das Volumen in der Luftfeder um das dem Volumen der Neben-Luftkammer im Hilfsbehälter entsprechende Volumen er-

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höht wird, zu vergrößern ist, ist die Steifigkeit der Luftfeder ausreichend klein zu machen, um einem Fahrzeug bessere Fahreigenschaften ohne Vergrößerung des Radkastens oder -gehäuses, in dem die Luftfeder angeordnet ist, zu verleihen.

Wenn jedoch die Querschnittsfläche für die Strömung im Leitungskanal fest ist, dann ist die dynamische Federkonstante der Luftfeder bestimmt, so daß die Federkonstante nicht entsprechend den Fahrerfordernissen des Fahrzeugs zu verändern ist. Wenngleich auch eine geringe, von den Rädern einem Stoßdämpfer übertragene Vibration durch einen Strömungswiderstand, der durch den Leitungskanal zwischen der Haupt- sowie Neben-Luftkammer durchströmende Luft erzeugt wird, gedämpft wird, so ist der Dämpfungsfaktor in diesem Fall konstant, und das hat den Nachteil, daß der Dämpfungsfaktor nicht in Übereinstimmung mit der Frequenz der dem Stoßdämpfer vermittelten Vibration zu verändern ist.

Obgleich sich des weiteren die dynamische Federkonstante und der Dämpfungsfaktor, die von der Luftfeder verlangt werden, mit dem Typ des Fahrzeugs ändern, so ist diese Veränderung schwierig bei dem Fahrzeugtyp zu bewerkstelligen, der eine Luftfederung mit einer Neben-Luftkammer gemäß dem Stand der Technik aufweist.

Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, eine Luftfederung zu schaffen, bei der es möglich ist, die dynamische Federkonstante und den Dämpfungsfaktor der Luftfeder entsprechend den Erfordernissen für das Fahren oder den Lauf des Fahrzeugs zu regeln, sie nach bestimmtem Willen einzustellen oder sie auf einfache Weise entsprechend dem Fahrzeugtyp zu verändern.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die Luftfederung gemäß der Erfindung eine Luftfeder mit einer Haupt-Luftkammer von veränderbarem Volumen, einen Hilfsbehälter, der eine Neben-Luftkammer von unveränderlichem Volumen hat, einen die Haupt- sowie Neben-Luftkammer verbindenden Leitungskanal und ein in diesem Leitungskanal austauschbar angeordnetes, den Leitungskanal öffnendes sowie schließendes Drehventil auf.

Durch öffnen und Schließen des Leitungskanals mit Hilfe des Drehventils ist der Durchströmungsquerschnitt im Leitungskanal während des Fahrens des Fahrzeugs umzustellen oder zu verändern, so daß die dynamische Federkonstante und der Dämpfungsfaktor der Luftfeder entsprechend der Forderung an den Fahrzustand oder das Fahrverhalten des Fahrzeugs ganz nach Willen einzuregeln sind. Das hat eine Verbesserung im Fahren und in der Lenk- oder Manövrierstabilität zum Ergebnis, während die vom Fahrzeug bzw. dessen Räder durch den Stoßdämpfer auf den Fahrzeugaufbau übertragene Vibration in wirksamster Weise gedämpft wird.

Da das Drehventil ein zylindrisches Hauptteil mit einem bestimmten Durchmesser hat und in ihm Durchgangsbohrungen von unterschiedlichen Durchmessern ausgebildet sein können, können die Drehventile auf einfache Weise ausgetauscht werden. Durch die Auswahl eines Drehventils mit einer Durchgangsbohrung von passendem, geeigneten Durchmesser ist der Strömungsquerschnitt im Leitungskanal so veränderbar, daß die dynamische Federkonstante wie auch der Dämpfungsfaktor der Luftfeder sehr leicht in gewollter Weise einzuregeln oder dem Fahrzeugtyp entsprechend einzustellen sind.

Vorzugsweise wird das Drehventil in einem am Hilfsbehälter befestigten Gehäuse, das einen Teil des Leitungskanals bildet, angeordnet. Damit wird das Drehventil am Hilfsbehälter und nicht im Weg einer Rohrleitung fest angebracht, wodurch der für eine Befestigung sowie eine Leitung benötigte Raum vermindert wird.

Der Erfindungsgegenstand wird anhand der Zeichnungen in einer bevorzugten Ausführungsform erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung.der gesamten Luftfederung;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht der Hauptteile der Luftfederung in gegenüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 einen waagerechten Schnitt durch ein Drehventil mit Darstellung seiner beiden Stellungen.

Die in Fig. 1 gezeigte Luftfederung weist einen Stoßdämpfer 10 auf, dessen Hauptteil (Führungsrohr)12 an seinem unteren Ende über einen Achsschenkel 14 mit einem (nicht gezeigten) Lenkarm und einem Rad in Verbindung ist. Eine Dämpferstange 16 des Stoßdämpfers 10 ist an ihrem oberen Ende über eine obere Lagerung 18 mit dem Fahrzeugaufbau verbunden. Eine Luftfeder 22 ist zwischen dem Hauptteil 12 des Stoßdämpfers 10 und der Dämpferstange 16 angeordnet.

Die Dämpferstange 16 ist mit einer Ringschulter 24 versehen, und ein Lager 28, ein Abstandsstück 30 sowie eine Scheibe 32 sind fest zwischen die Ringschulter 24 und eine auf das obere Ende der Dämpferstange 16 geschraubte Sicherungsmutter 26 eingefügt.

Am Außenumfang der Scheibe 3 2 ist das eine Ende eines Rollbalges 36 mit Hilfe einer Schelle 34 fest angebracht, während das andere Ende dieses Rollbalges an einem am Hauptteil 12 befestigten Kolben 38 festgehalten ist. Der Rollbalg 36 verläuft so, daß er im Querschnitt eine J-Form hat, und ein Stahidraht od. dgl., der einer Durchmessererweiterung des Rollbalges entgegenwirkt, ist bei in Umfangsrichtung ausgedehntem Zustand des Rollbalges in diesen eingebettet. Der Rollbalg 36 bestimmt im Zusammenwirken mit der Scheibe 32 sowie dem Kolben 38 eine Haupt-Luftkammer 40 in seinem Inneren, mit der über eine öffnung 44 in der Scheibe 32 ein an dieser angeschweißter Rohrstutzen 42 in Verbindung steht, an dessen anderes Ende ein Schlauch 45 angeschlossen ist, der mit einem Hilfsbehälter 46 verbunden ist.

Die Fig. 2 zeigt die wesentlichen Bauteile der erfindungsgemäßen Ausführungsform. Der Hilfsbehälter, an dem ein Gehäuse 50 durch Schweißen befestigt ist, weist eine Neben-Luftkammer 48 mit einem unveränderbaren Volumen auf. Das Gehäuse 50 ist mit einem mit der Neben-Luftkammer 48 verbundenen Kanal 52 versehen, und an dem dieser Verbindungsstelle gegenüberliegenden Ende ist am Gehäuse 50 der Schlauch 45 angeschlossen. Ein Umlauf- oder Drehventil 50 mit zylindrischem Außenumfang weist eine es diametral durchsetzende Durchgangsbohrung 56 mit einem vorbestimmten Durchmesser auf. Das Drehventil 54 ist um seine Mittelachse drehbar in ein zylindrisches, im Verlauf des Kanals 52 sowie rechtwinklig zu diesem angeordnetes Loch eingesetzt und mit einer mit ihm einstückig verbundenen, längs der Mittelachse nach oben ragenden Stange 58 versehen. Von oben her ist in das Gehäuse 50 eine das Drehventil 54 durch Druck auf dessen obere Fläche gegen eine axiale Bewegung festlegende Gewinde-

muffe 60 eingeschraubt, die die Stange 58 des Drehventils 54 bei ihrer Drehbewegung führt. In einer im Außenumfang des unteren Teils der Gewindemuffe 60 ausgebildeten Ringkehle sitzt ein Dichtungsring 62, der eine Leckage von Luft vom Kanal 52 her und am Außenumfang der Gewindemuffe entlang verhindert. Eine weitere Dichtung 64 ist zwischen dem Außenumfang der Stange 58 und dem Innenumfang der Gewindemuffe 60 angeordnet, und diese Dichtung 64 ist einem Druck von oben her durch einen Druckring 66 ausgesetzt, um einen Luftdurchtritt vom Kanal 52 längs des Außenumfangs der Stange 58 zu unterbinden.

Auf der oberen Fläche des Gehäuses 50 ist durch Schrauben 69 ein Stellantrieb 68 fest angebracht, der eine Drehwelle 70 aufweist, die in ihrer Drehbewegung von einer Führungshülse 72 geführt wird. Im freien Ende der Drehwelle 70 ist ein Schlitz 74 ausgestaltet, in den ein die Drehbewegung der Welle 7O auf die Stange 58 des Drehventils 54 übertragendes Paßteil 76 eingesetzt ist. Dem Stellantrieb 68 wird über ein Kabel 77 elektrische Energie zugeführt, um das Drehventil 54 bezüglich seiner Drehstellung zu steuern.

Mit dem Rohrstutzen 42 bzw. dem Gehäuse 50 ist ein weiterer Schlauch 78 verbunden, der mit dem Kanal 52 auf der Seite des Drehventils 54, die der Haupt-Luftkammer 40 zugewandt ist, Verbindung hat und an ein (nicht gezeigtes) Nivellier- oder Abgleichventil angeschlossen ist, welches die Zufuhr oder die Abfuhr von Druckluft zu bzw. von der Haupt-Luftkammer 40 in Übereinstimmung mit der Fahrzeughöhe steuert, um diese Höhe ohne Rücksicht auf die Fahrzeugbeladung konstant beizubehalten.

Die vorstehend beschriebene Luftfederung arbeitet in der folgenden Weise. Wenn die Druchgangsbohrung 56

im Drehventil 54 mit dem Kanal 52 fluchtet, das ist die in Fig. 3 mit ausgezogenen Linien gezeigte Stellung, dann sind die Haupt- und die Neben-Luftkammer 40 sowie 48 über die Durchgangsbohrung 5 6 miteinander in Verbindung, so daß durch diese Bohrung 56 Luft zwischen der Haupt- und Neben-Luftkammer hin- und herströmt. Wird die Durchgangsbohrung 56 im Drehventil 54 im rechten Winkel zum Kanal 52 verstellt, das ist die in Fig. 3 mit. strich-punktierten Linien gezeigte Stellung, so wird die Verbindung zwischen der Haupt- sowie Neben-Luftkammer 40 bzw. 48 unterbrochen, so daß eine Hin- und Herströmung von Luft zwischen diesen beiden Kammern nicht möglich ist. Somit sind die dynamische Federkonstante und der Dämpfungsfaktor der Luftfeder 22 durch öffnen und Schließen des Kanals 52 mit Hilfe des Drehventils 54 zu regeln.

Um bei geöffnetem Drehventil 54 die dynamische Federkonstante sowie den Dämpfungsfaktor der Luftfeder 22 zu ändern, wird das Drehventil gegen ein solches ausgewechselt, das eine Durchgangsbohrung 56 mit einem unterschiedlichen Durchmesser hat. Da andere Bauteile neben dem Drehventil 54 nicht verändert zu werden brauchen, können die dynamische Federkonstante und der Dämpfungsfaktor der Luftfeder 22 auf sehr leichte Weise eingeregelt und entsprechend dem jeweiligen Fahrzeugtyp eingestellt werden.

Es ist klar, daß dem Fachmann auf Grund der offenbarten Lehre Abwandlungen und Abänderungen an die Hand gegeben sind, die jedoch als in den Rahmen der Erfindung fallend anzusehen sind.

Claims (4)

Patentansprüche

1. Luftfederung, gekennzeichnet durch eine Luftfeder (22) mit einer ein veränderliches Volumen aufweisenden Haupt-Luftkammer (40), durch einen Hilfsbehälter (46) mit einer ein unveränderliches Volumen aufweisenden Neben-Luftkammer (48), mit einem die Haupt- sowie die Neben-Luftkammer untereinander verbindenden Leitungskanal (52) und mit einem austauschbar in dem Leitungskanal angeordneten, diesen öffnenden sowie schließenden Drehventil (54).

2. Luftfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehventil (54) in einem mit dem Hilfsbehälter (46) fest verbundenen, einen Teil des Leitungskanals

- 2 (52) bildenden Gehäuse (50) angeordnet ist.

3. Luftfederung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet
durch einen das Drehventil (54) regelnden Stellantrieb (68).

4. Luftfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehventil (54) einen vorbestimmten Durchmesser hat und eine in Abhängigkeit vom Fahrzeugtyp bemessene Durchgangsbohrung (56) aufweist.