DE3810011C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftfedereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 21 65 064 ist eine derartige Luftfederein­ richtung bekannt, bei der die Federkennlinie eines hydrau­ lisch/pneumatisch wirkenden Federbeins durch die Verände­ rung eines dem Federbein zugeordneten Luftkammervolumens beeinflußbar ist. Die Luftkammer ist durch eine Kolbenkam­ mer begrenzt, deren wirksames Volumen durch einen verschieb­ baren, gasdicht abschließenden Kolben veränderbar ist, so daß sich der Gasdruck im Inneren der Luftkammer entspre­ chend der Kolbenstellung ändert. Mit dieser Einrichtung läßt sich die statische Federsteifigkeit des Federbeins an die Straßenbedingungen anpassen. Es hat sich jedoch ge­ zeigt, daß mit einer derartigen Einrichtung die Abstimmung der Federkonstante auf wechselnde Fahrgeschwindigkeiten und unterschiedlichen Straßenzustand nur schwierig durchzufüh­ ren ist.

In dem Werkstatt-Handbuch für das TOYOTA "SOARER"-Fahrzeug, das im Januar 1986 in Japan veröffentlicht wurde, ist eine Luftfedereinrichtung mit einer Hilfskammer gezeigt, die über einen Kanal mit einer Hauptkammer der Luftfedereinrichtung in Verbindung steht. In dem Kanal zwischen der Haupt- und der Hilfskammer ist ein Drehschieber angeordnet, der in Abhängigkeit von seiner Einstellung
(1) den Kanal schließt, so daß das Volumen der Luftfeder­ einrichtung auf das Volumen der Hauptkammer beschränkt ist und somit die größte Federsteifigkeit aufweist, oder
(2) den Kanal vollständig öffnet, so daß das Volumen der Hilfskammer zum Volumen der Hauptkammer zugefügt wird, wo­ durch das maximale Volumen der Luftkammer und damit die weichste Federkennung erlangt werden, oder es wird
(3) der Schieber in eine mittige Lage gebracht, die einen beschränkten Luftdurchgang zwischen den beiden Kammern zuläßt und somit eine mittlere Einstellung für die Steifigkeit/Weichheit der Luftfeder darstellt.

Vorrichtungen dieser Art sind auf drei Einstellungen der Luftfedereinrichtung beschränkt, wodurch keine für alle Be­ triebsbedingungen optimale Federungs- und Dämpfungswirkung zu erlangen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsge­ mäße Luftfedereinrichtung derart weiterzubilden, daß deren Federwirkung auf einfache Weise an unterschiedliche Fahrbe­ dingungen anpaßbar ist.

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

Durch die in dem Kolben ausgebildete Drosselbohrung wirkt bei niedrigfrequenten Federschwingungen das durch die Luftkissenkammer und die gesamte Kolbenkammer gebildete Volumen als Federvolumen, da die Luft über die Drosselbohrung im Kolben in das von der Luftkissenkammer entfernte Kammerteil überströmen kann. Bei hochfrequenten Schwingungen dagegen, wird das wirksame Volumen durch die Luftkissenkammer und das an sie angrenzende Kammerteil gebildet, das durch die Stellung des Kolbens in der Kolbenkammer in seiner Größe veränderbar ist. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau ist damit die dynamische Federsteifigkeit der Luftfedereinrichtung und deren Dämpfungswirkung in Abhän­ gigkeit von der Lage des Kolbens und damit von dem Volumenverhältnis der Kammerteile der Kolbenkammer beinflußbar.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die eine Schnittdarstellung ei­ ner Luftfedereinrichtung zeigende Zeichnung näher erläu­ tert.

Die Zeichnung zeigt eine Luftfedereinrichtung 10 mit einem ersten Basisteil 11 und einem zweiten Basisteil 12. Das erste Basis­ teil 11 umfaßt eine Grundplatte 13, die beispielsweise durch Schrauben 14 am (nicht gezeigten) Fahrzeugaufbau befestigt werden kann, und eine zylindrische, vertikale Mantelfläche 15, welche in einem freien Umfangsrand 16 endet. Koaxial zum ersten Basisteil 11 ist eine Stange 17 mit ihrem oberen Ende mittig an der Grundplatte 13 durch eine Mutter 18 befe­ stigt, die auf einen radial zurückgestuften Endabschnitt 19 der Stange 17 geschraubt ist, der sich durch eine in der Grundplatte 13 ausgebildete Muffe 20 erstreckt.

Das zweite Basisteil 12 weist eine Grundplatte 21 mit einem Lagerauge 22 auf, in dem ein mit einem Teil des (nicht ge­ zeigten) Fahrwerks des Fahrzeugs verbundener Zapfen 23 ge­ lagert ist. Das zweite Basisteil 12 umfaßt einen Stoßdämp­ fer 24 mit einem von der Grundplatte 21 aufwärts gerichte­ ten Dämpfungszylinder 25, dessen Seitenwandung 26 an ihrem oberen Ende durch eine Deckplatte 27 verschlossen ist. Durch die Deckplatte 27 erstreckt sich verschiebbar die Stange 17, so daß der Deckplatte 27 eine geführte Bewegung längs der Stange 17 und somit eine Bewegung des Stoßdämp­ fers 24 relativ zur Grundplatte 13 des ersten Basisteils 11 ermöglicht wird. Innerhalb des Stoßdämpfers 24 ist an der Stange 17 ein Dämpfungskolben 28 befestigt, der den Dämp­ fungszylinder 25 in eine obere Fluidkammer 29 und eine un­ tere Fluidkammer 30 unterteilt. Innerhalb der Seitenwandung 26 des Dämpfungszylinders 25 ist ein Vorratsraum 31 ausge­ bildet.

Durch eine den Dämpfungskolben 28 durchsetzende Bohrung 32 und ein zugeordnetes Rückschlagventil 33 ist in der Druck­ stufe des Dämpfers die untere Fluidkammer 30 mit der oberen Fluidkammer 29 verbunden. Die obere Fluidkammer 29 steht mit der unteren Fluidkammer 30 in der Zugstufe des Dämpfers durch eine den Kolben 28 durchsetzende Bohrung 34 und ein zugeordnetes Rückschlagventil 35 in Verbindung. Ferner sind die obere und untere Fluidkammer untereinander durch eine im unteren Teil des Dämpfungszylinders 25 ausgebildete Boh­ rung 36 verbunden. Diese kreuzt einen engen Kanal 37, der einen horizontalen, in der Grundplatte 21 ausgebildeten und zur Seitenwandung 26 hin verlaufenden Zweigkanal 38, einen in der Seitenwandung 26 zu deren oberem Teil hin verlaufen­ den vertikalen Zweigkanal 39 und einen oberhalb der oberen Stirnwand des Vorratsraums 31 ausgebildeten horizontalen Durchtritt 40 vom Zweigkanal 39 zur oberen Fluidkammer 29 umfaßt.

Durch eine Bohrung 42, die eine Verlängerung des horizonta­ len Zweigkanals 38 des engen Kanals 37 bildet, ist ein Na­ delventil 41 geschraubt, das den Volumenstrom des durch die Bohrung 36 in den horizontalen Zweigkanal 38 des Kanals 37 fließenden Fluids beschränkt. Das Nadelventil 41 kann durch einen umkehrbaren Elektromotor 43 bewegt werden, der das Nadelventil entweder in der Zeichnungsebene gesehen nach links in die Mündung des horizontalen Zweigkanals 38 ver­ schiebt, um die Öffnung zu dem Kanal 37 hin zu verkleinern und damit die Fluidströmung von der Bohrung 36 sowie dem Zweigkanal 38 zu vergrößern und damit die Fluidströmung zu erhöhen.

Ein Ende eines zylindrischen, flexiblen Rollbalgs 44 umgibt den Außenumfang der Seitenwandung 26 des Dämpfungszylinders 25 nahe dessen oberem Ende und ist dort durch ein Klemmband 45 luftdicht befestigt. Der Rollbalg 44 erstreckt sich zunächst entlang dem Außenumfang der Seitenwandung 26 nach unten und ist dann nach oben zum ersten Basisteil 11 umge­ legt, wobei das andere Ende des Rollbalgs 44 den unteren Teil der vertikalen Mantelfläche 15 des ersten Basisteils 11 um den freien Umfangsrand 16 herum umschließt und an der Mantelfläche 15 durch ein Klemmband 46 befestigt ist, so daß ein luftdichter Abschluß gebildet wird.

Wenn der Stoßdämpfer 24 längs der Stange 17 eine Auf- oder Abwärtsbewegung ausführt, dann folgt der Rollbalg 44 dieser Bewegung und hält die Abdichtung zwischen der Seitenwandung 26 sowie der Mantelfläche 15 aufrecht. Damit wird eine ge­ schlossene Luftfederkammer 47 geschaffen, in die Luft durch ein geeignetes (nicht dargestelltes) Anschlußstück einge­ führt werden kann. Das Volumen der Luftfederkammer 47 wird verkleinert, wenn die Deckplatte 27 des Stoßdämpfers 24 eine vertikale Aufwärtsbewegung zur Grundplatte 13 des er­ sten Basisteils 11 hin ausführt, wobei sich der Druck ent­ sprechend erhöht, und es wird vergrößert, wenn sich die Deckplatte 27 von der Grundplatte 13 nach unten bewegt, wo­ bei der Rollbalg 44 den Abschluß der Luftfederkammer 47 aufrechterhält. Am Bodenteil der Muffe 20 ist um die Stange 17 herum ein Puffer 48 vorgesehen, der ein Zusammenstoßen der Deckplatte 27 und der Muffe 20 im Fall einer besonders großen auf den Stoßdämpfer 24 einwirkenden Kraft dämpft.

Um das Volumen der Luftfederkammer 47 zur Beeinflussung der dynamischen Federkonstante zu regeln, ist eine Kolbenkam­ mer 49 vorgesehen, die sich von der Mantelfläche 15 des er­ sten Basisteils seitwärts erstreckt und eine Öffnung 50 aufweist, die die Kolbenkammer 49 mit der Luftfederkammer 47 verbindet. In der Kolbenkammer 49 ist ein längs deren Achse verschiebbarer Kolben 51 angeordnet, der diese in ein offenes Kammerteil 52, das über die Öffnung 50 mit der Luftkissenkammer 47 Verbindung hat, und ein weiteres Kam­ merteil 53 unterteilt, das über eine Drosselbohrung 59 mit dem offenen Kammerteil 52 in Verbindung steht.

An der außenliegenden Stirnseite der Kolbenkammer 49 ist ein umkehrbarer Elektromotor 54 mit einer Welle 55 befe­ stigt, die sich durch den Kolben 51 erstreckt und in Lagern 56 in der Mantelfläche 15 des ersten Basisteils 11 sowie in Lagern 57 in der Stirnwand 58 der Kolbenkammer 49 gelagert ist. Die Welle 55 ist mit einem Schraubgewinde versehen, das mit dem Kolben 51 über Kugeln in Eingriff steht, so daß der Kolben 51 zu einer Vergrößerung oder Verkleinerung des Volumens des offenen Kammerteils 52 durch eine Drehung der Welle 55 in der einen oder anderen Richtung bewegbar ist. Wenn das Volumen des Kammerteils 52 vergrößert oder ver­ kleinert wird, so wird folglich das Volumen der Luftfeder­ kammer 47 entsprechend vergrößert oder verkleinert, wodurch aufgrund der Drosselbohrung zwischen den Kammerteilen zwar nicht die statische, wohl aber die dynamische Federkon­ stante der Luftfedereinrichtung 10 verändert und somit eine geringere oder höhere dynamische Federsteifigkeit erlangt wird. Im Kolben 51 ist eine Drosselbohrung 59 ausgebildet, die eine Luftströmung zwischen dem offenen Kammerteil 52 und dem geschlossenen Kammerteil 53 zuläßt.

Die Elektromotoren 43 und 54 können gleichzeitig betrieben werden, um das Volumen der Luftfederkammer 47 und die Dämp­ fungskonstante des Stoßdämpfers 24 zu beeinflussen.

Claims (6)

1. Luftfedereinrichtung, insbesondere für einen hydrau­ lischen Fahrzeugstoßdämpfer mit einem an der Karosserie ab­ gestützten ersten Basisteil, das mit einem fahrwerkfesten zweiten Basisteil in Wirkverbindung steht, wobei das zweite Basisteil innerhalb des ersten Basisteils koaxial geführt ist und die Relativbewegung zwischen dem ersten Basisteil und dem zweiten Basisteil durch eine Luftfederkammer abgefe­ dert ist, deren wirksames Volumen durch einen mittels einer Einrichtung verschiebbaren Kolben veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der verschiebbare Kolben (51) in einer separaten Kolbenkam­ mer (49) aufgenommen ist, die auf einer Seite geschlossen und auf der anderen Seite zur Luftfederkammer (47) hin of­ fen ist, und daß der Kolben (51) von einer Drosselbohrung (59) durchsetzt ist, über die eine Verbindung der Kammer­ teile (52; 53) der Kolbenkammer zu beiden Seiten des Kolbens (51) herge­ stellt ist.

2. Luftfedereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftfederkammer (47) im Inneren des ersten Basisteils (11) ausgebildet ist und von dem zweiten Basisteil (12) und einer das zweite Basisteil (12) und das erste Basisteil (11) elastisch verbindenden Einrichtung Rollbalg (44) begrenzt ist.

3. Luftfedereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bewegung des Kolbens (51) in axialer Richtung der Kolbenkammer (49) einen Elektromotor (54) hat.

4. Luftfedereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (54) und der Kolben (51) durch eine Welle (55) verbunden sind, die sich in axialer Richtung der Kolbenkammer (49) und durch den Kolben (51) erstreckt und die mit dem Kolben (51) so in Gewindeeingriff steht, daß der Kolben (51) bei einer Betätigung des Elektromotors (54) längs der Welle (55) bewegbar ist.

5. Luftfedereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kolbenkammer (49) seitwärts von der Luftfederkammer (47) mit Bezug auf die Bewegungsrichtung des zweiten Basisteils (12) relativ zum ersten Basisteil (11) erstreckt und an ihrer einen Stirnseite eine Öffnung (50) zur Luftkissenkammer (47) hin hat, wobei der Elektromotor (54) an der entgegengesetzten Stirnseite der Kolbenkammer (49) und axial zu dieser angeordnet ist.

6. Luftfedereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die das erste und zweite Basisteil (11; 12) verbindende Einrichtung ein Rollbalg (44) ist.