DE3726923A1

DE3726923A1 - Luftfeder zur abfederung eines kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE3726923A1
Application number: DE19873726923
Authority: DE
Inventors: Conrad Dipl Ing Oehlerking; Wilhelm Dr Dreyer; Martin Dipl Ing Schlotthauer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1986-08-22
Filing date: 1987-08-13
Publication date: 1988-03-03
Anticipated expiration: 2007-08-14
Also published as: DE3726923C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftfeder zur Abfederung eines Kraftfahrzeugs der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, wie sie etwa beispielsweise aus der DE-PS 15 30 833 oder dem DE-GM 71 45 625 bekannt ist.

Luftfedern sind zur Abfederung von Kraftfahrzeugen weit verbreitet. In Personen kraftwagen finden sie zunehmend Anwendung in Form von Federbeinen oder Feder dämpfern, bei denen ein zwischen Fahrzeugaufbau und Radführungsglied/lenker wirksamer Teleskopstoßdämpfer von einer Luftfeder umschlossen wird, wobei vorzugs weise das zylindrische Luftfedergehäuse an der Teleskopstoßdämpfer-Kolbenstange oder am Aufbau selbst und der den Luftfederraum nach außen abschließende Gummi rollbalg am als für ihn als Widerlager dienenden Dämpferrohr befestigt sind.

Solche Luftfedern haben sich in der Praxis bewährt; sie verschaffen dem Fahrzeug insbesondere auf schlechten Wegstrecken einen guten Fahrkomfort.

Auf relativ ebenen Fahrbahnen, auf denen die Fahrzeugräder also nur relativ kleinen Fahrbahnstößen ausgesetzt sind, wird der Federungskomfort einer Luftfeder mit Gummirollbalg häufig jedoch als nicht befriedigend empfunden, insbesondere im Vergleich zu dem bei schlechten Fahrbahnen vermittelten guten Komforteindruck.

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, eine Luftfeder zur Abfederung eines Kraftfahrzeugs der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art so zu verbessern, daß auf ebenen Fahrbahnen, d. h. auf solchen Fahrbahnen, die lediglich relativ kurzhubige Anregungen auslösen, ein verbesserter Komfort eindruck vermittelt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird dem ungenügenden Abrollkomfort auf ebenen Fahrbahnen also dadurch entgegengewirkt, daß an geeigneter Stelle der Luftfeder ein Zusatzfeder element mit kleiner Federsteifigkeit eingebaut wird, durch welches die Gesamtfeder steifigkeit bei kleinen Anregungsamplituden herabgesetzt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Luftfeder gemäß der Erfindung und

Fig. 2 ein Ersatzschaltbild der erfindungsgemäßen Luftfeder.

In Fig. 1 ist die Teilansicht eines luftgefederten Federbeins oder Federdämpfers für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Es besteht in üblicher Weise aus einem hydrau lischen Teleskopstoßdämpfer, von dem lediglich das Dämpferrohr 3 sowie die Teleskopstoßdämpfer-Kolbenstange 31 dargestellt sind. Sein oberer Teil wird von einer Luftfeder 1 umschlossen, die im wesentlichen aus einem topfförmigen zylindrischen Luftfedergehäuse 2 und einem membranartigen Gummirollbalg (Rollbalg aus einem Elastomer) 4 besteht. Das obere Ende der Teleskopstoßdämpfer-Kolbenstange 31 wird wie üblich über ein geeignetes Lager am nicht weiter dargestellten Fahrzeugaufbau angelenkt. In entsprechender Weise wird das nicht weiter darge stellte untere Ende des Dämpferrohres 3 mit dem Radträger (Achsschenkel) oder dem zugehörigen Radführungslenker verbunden.

Während die beiden Enden des Gummirollbalgs bei bekannten luftgefederten Feder beinen bzw. Federdämpfern jeweils starr - und natürlich luftdicht - einerseits unmittelbar am Luftfedergehäuse und andererseits unmittelbar am als Widerlager wirkenden Dämpferrohr befestigt sind, ist der Gummirollbalg 4 bei der erfindungs gemäßen Luftfeder nur am Dämpferrohr 3 unmittelbar und starr mit einem Spannband 6 befestigt. Sein gehäuseseitiges Ende ist dagegen nicht starr, sondern axial federnd, d. h. unter Zwischenschaltung eines federnden Elementes 7 am Luftfeder gehäuse 2 befestigt, und zwar mit einer Federsteifigkeit, welche kleiner ist als die des Gummirollbalgs 4 in axialer Richtung.

Ganz allgemein gilt, daß die Gesamtfederwirkung einer Luftfeder durch die Parallel schaltung der Federwirkung der reinen Luftfeder und der Federwirkung des Gummi rollbalgs gebildet wird. Bei der erfindungsgemäßen Luftfeder ist der Federwirkung des Gummirollbalgs 4 nunmehr noch die Federwirkung des federnden Elements 7 in Reihe geschaltet.

In Fig. 2 ist das Ersatzschaltbild der erfindungsgemäßen Luftfeder dargestellt. Man erkennt, daß der relativ großen Federsteifigkeit (Federkonstante) C ₁ der reinen Luftfeder die Reihenschaltung der Federsteifigkeit C ₂ des Gummirollbalgs und die relativ kleine Federsteifigkeit C ₃ der Zusatzfeder parallelgeschaltet ist.

Konstruktiv bedingt wird die Zusatzfeder bei größeren Amplituden wirkungslos, da sie auf Block geht. Bei größeren Amplituden wird somit wie üblich neben der reinen Luftfeder mit der großen Federsteifigkeit C ₁ nur die Federwirkung des Gummirollbalgs 4 mit der Federsteifigkeit C ₂ wirksam; bei kleinerem Amplituden dagegen kommt neben der Federsteifigkeit C ₁ der reinen Luftfeder nur noch die kleine Federsteifigkeit C ₃ des federnden Elementes 7 zur Geltung, mit der Folge, daß der Fahrkomfort bei kurzhubigen Federanregungen verbesssert wird.

Um die wirksame Federsteifigkeit C ₃ des dem Gummirollbalg 4 zusätzlich in Reihe geschalteten federnden Elements 7 möglichst klein bemessen zu können, wird das federnde Element 7 so eingebaut, daß beladungs- und damit druckabhängig keine Kraft auf dieses Element wirkt; durch diese Anordnung kann die Ansprech schwelle beliebig tief gelegt werden, so daß die Federwirkung bereits bei sehr geringen Kräften und Federwegen eintritt.

Um eine solche Anordnung zu realisieren, ist daher das gehäuseseitige Ende des Gummirollbalgs 4 starr an einem zylinder- oder ringförmigen Trägerelement 8 befestigt, welches zumindest den unteren Bereich des Außenumfangs des Luft federgehäuses 2 mit radialem Abstand umschließt und seinerseits luftdicht und axial federnd mit dem Luftfedergehäuse verbunden ist. Der dabei zwischen dem Luftfedergehäuse 2 und dem Trägerelement 8 gebildete ringförmige Zwischenraum ist durch das beide luftdicht miteinander verbindende federnde Element 7 ausgefüllt, das vorzugsweise als kompressible Gummifeder, oder aber auch als Gummifeder mit eingeschlossenen Hohlräumen bzw. als von einer Gummiabdichtung umhüllte mechanische Feder ausgebildet sein kann.

Man erkennt, daß bei dieser Anordnung der Kraftanteil des Gummirollbalgs, der über die mit A bezifferte Ringfläche auf das ringförmige Trägerelement 8 wirkt, durch eine entsprechende druckbeaufschlagte Fläche A im Bereich der Rollbalg falte 41 kompensiert wird. Dadurch wird erreicht, daß unabhängig von dem im Luftfederraum 5 herrschenden Druck das ringförmige Trägerelement 8 mit dem federnden Element 7 in der Ausgangslage kräftefrei ist.

Die Gummifeder 7 kann grundsätzlich derart ausgebildet und mit dem Luftfeder gehäuse 2 bzw. dem Trägerelement 8 verbunden sein, daß sie im wesentlichen auf Schub beansprucht ist. Im Ausführungsbeispiel ist sie jedoch derart ausge bildet und mit Luftfedergehäuse 2 sowie Trägerelement 8 verbunden, daß sie im wesentlichen nur auf Druck beansprucht wird, weil auf Druck beanspruchte Gummielemente i. a. eine höhere Lebensdauer besitzen.

Der Vollständigkeit halber ist in Fig. 1 noch die wirksame Fläche der reinen Luftfeder mit A _w angedeutet.

Claims

1. Luftfeder zur Abfederung eines Kraftfahrzeuges, mit einem im wesentlichen zylindrischen Luftfedergehäuses (Lufttopf), einem im axialen Abstand dazu liegenden etwa zylindrischen Widerlager geringeren Durchmessers und einem Gummirollblag, der an seinem einen Ende mit dem Luftfedergehäuse und an seinem anderen Ende mit dem Widerlager verbunden ist und einen Luftfederraum nach außen abschließt, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der beiden Enden des Gummirollbalgs (4), vorzugsweise das gehäuseseitige Ende, nicht starr, sondern axial federnd am ihm zugeordneten Luftfedergehäuse (2) bzw. Widerlager (3) befestigt ist, und zwar mit einer Federsteifigkeit, die kleiner ist als die des Gummi rollbalgs (4).

2. Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gehäuseseitige Ende des Gummirollbalgs (4) starr an einem ringförmigen Trägerelement (8) befestigt ist, welches seinerseits luftdicht und axial federnd mit dem Luftfedergehäuse (2) verbunden ist.

3. Luftfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Trägerelement (8) zumindest den unteren Bereich des Außenumfangs des Luftfedergehäuses (2) mit radialem Abstand umschließt und daß der gebildete ringförmige Zwischenraum zwischen Luftfedergehäuse (2) und Trägerelement (8) durch ein beide luftdicht miteinander verbindendes federndes Element (7) ausgefüllt ist.

4. Luftfeder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Element als kompressible Gummifeder ausgebildet ist.

5. Luftfeder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Element als Gummifeder mit einge schlossenen Hohlräumen ausgebildet ist.

6. Luftfeder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Element als von einer Gummiabdich tung umhüllte mechanische Feder ausgebildet ist.

7. Luftfeder nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummifeder derart ausgebildet und mit dem Luftfedergehäuse (2) sowie dem Trägerelement (8) verbunden ist, daß sie im wesentlichen auf Schub beansprucht ist.

8. Luftfeder nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummifeder derart ausgebildet und mit dem Luftfedergehäuse (2) sowie dem Trägerelement (8) verbunden ist, daß sie im wesentlichen auf Druck beansprucht ist.