DE4108711A1 - Luftfeder mit einem elastomeren luftfederbalg - Google Patents
Luftfeder mit einem elastomeren luftfederbalgInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Luftfeder mit einem
elastomeren, unter Druck setzbaren Luftfederbalg und einem
mit dem Balgvolumen koppelbaren Luftzusatzvolumen.
Aus der DE-AS 10 22 479 ist eine Luftfeder bekannt, deren
Luftfederbalg über ein Zwischenrohr mit einer Kammer
verbunden ist, die ein Luftzusatzvolumen enthält. Der
untere Teil der Kammer ist mit Flüssigkeit gefüllt. Die
Menge der Flüssigkeit kann über entsprechende Ventile und
Rohrleitungen verringert oder vergrößert werden. Soll die
Haupteigenfrequenz des Luftfederschwingungssystems erhöht
werden, so wird das Gesamtluftvolumen durch Zuführung von
Flüssigkeit in die Kammer verringert. Die
Federcharakteristik wird steifer. Wird eine weichere
Federcharakteristik erwünscht, so wird das gesamte
Luftvolumen durch Ablassen der Flüssigkeit aus der Kammer
vergrößert. Dadurch verringert sich die Haupteigenfrequenz
des Luftfederschwingungssystems. Durch diese Anordnung
kann beispielsweise bei einem mit einer Luftfederung
ausgestatteten Kraftfahrzeug die Haupteigenfrequenz des
Luftfederschwingungssystems während der Fahrt geändert
werden.
Das Ändern der Steifigkeit einer Luftfeder ist zum
Beispiel bei Fahrzeugen von Vorteil, um auf gerader
Strecke eine komfortable Federung und in den Kurven ein
wankstabiles Fahren möglich zu machen. Die bei Fahrzeugen
mit hohem Schwerpunkt und weicher Federung auftretenden
großen Wankwinkel bei Kurvenfahrten können so verringert
werden.
Bei einem Einsatz einer derartigen Luftfeder in der
Maschinenlagerung ist die Änderungsmöglichkeit der
Eigenfrequenz vorteilhaft, da bei Anregung in einer
Eigenfrequenz diese so verändert werden kann, daß die neue
Eigenfrequenz außerhalb der Anregungsfrequenz liegt, und
damit ein sicherer Betrieb der Maschine gewährleistet ist.
Als Nachteil der in der DE-AS 10 22 479 geschilderten
Luftfeder wird angesehen, daß eine schnelle Änderung der
Federsteifigkeit nicht zu erzielen ist. Darüber hinaus ist
die notwendige hydraulische Ver- und Entsorgungsanlage
technisch aufwendig und erfordert einen erheblichen
Platzbedarf, der üblicherweise in Fahrzeugen oder
Maschinenlagerungen nicht vorhanden ist. Außerdem ist die
Erzielung einer hohen Federsteifigkeit begrenzt, da
lediglich das Volumen der Zusatzkammer veränderbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Luftfeder
der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die mit einem
geringeren technischen Aufwand eine schnelle Änderung des
wirksamen Luftvolumens und damit eine schnelle und
wesentliche Änderung der Federsteifigkeit ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen
des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
Die Luftfeder stellt ein System mit einem zweigeteilten
Luftfedervolumen dar. Sind Luftfederbalgvolumen und
Luftzusatzvolumen zusammengeschaltet, zeigt das
Luftfedersystem eine niedrige Steifigkeit. Wird das
Luftzusatzvolumen abgeschaltet, so wird umgehend eine hohe
Steifigkeit der Feder realisiert. Die hohe Steifigkeit
wird dadurch erreicht, daß der Luftfederbalg durch das
eingefüllte, nicht mit der Luftfeder verbundene Medium ein
geringeres, komprimierbares Luftvolumen aufweist, als es
üblicherweise durch die Luftfederkonstruktion gegeben ist.
Durch das volumenreduzierende Medium ist der Luftfederbalg
mit einer steiferen Federcharakteristik ausgestattet,
behält aber den notwendigen Federweg. Durch den begrenzten
Füllungsgrad behält der Luftfederbalg den notwendigen
Einfederungsweg. Da das eingefüllte Medium stets in der
Luftfeder präsent ist, kann sich die Änderung der
Federsteifigkeit unmittelbar und deutlich auswirken.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung gemäß
Anspruch 2 ist das Medium nahezu inkompressibel. Es eignen
sich nahezu alle, mit dem elastomeren Werkstoff des
Luftfederbalges verträglichen fluiden Medien.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist
das Medium Glyzerin. Glyzerin eignet sich für den Einsatz
bei niedrigen Außentemperaturen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung
besteht das fluide Medium aus organofunktionellem
Silikonöl und Kieselsäure. Organofunktionelles Silikonöl
ist biologisch abbaubar, während Kieselsäure ein schwer
flüchtiger, inerter Stoff ist.
Eine vorteilhafte Verbindung des Luftzusatzvolumens mit
dem Balgvolumen wird in den Merkmalen des Anspruchs 5
gekennzeichnet.
Ein schnelles Erzielen unterschiedlicher mehrerer
Steifigkeitsstufen wird durch die im Anspruch 6
gekennzeichnete Ausbildung erreicht.
Wird das Innenvolumen des Abrollkolbens als
Luftzusatzvolumen benutzt, benötigt die Luftfeder kein
externes Luftzusatzvolumen, was zu einer platzsparenden
Bauweise führt.
Für das Luftzusatzvolumen hohle Achsteile und/oder
Aufbauteile zu benutzen, bedeutet große Volumina zur
Verfügung zu stellen, die eine besonders niedrige
Federsteifigkeit garantieren.
In Ausgestaltung der Erfindung ist der
Luftfederbalginnenraum von einer beweglichen Membran
unterteilt, die das eingefüllte Medium von dem
Balgluftvolumen trennt. Ein Aufschäumen eines flüssigen
oder ein Verwirbeln eines schüttfähigen Mediums wird
dadurch verhindert.
Durch die Erfindung wird eine Luftfeder mit umschaltbarer
Steifigkeit geschaffen, die ein umgehendes Wirksamwerden
von auseinanderliegenden Steifigkeitsstufen erreicht.
Anhand der Zeichnung werden nachstehend zwei
Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es
zeigt
Fig. 1 eine Luftfeder mit einem Rollbalg, der zum Teil
mit einer Flüssigkeit ausgefüllt ist,
Fig. 2 den Rollbalg aus Fig. 1 im eingefederten Zustand,
Fig. 3 einen Rollbalg mit eingebauter Membran zur
Trennung von Luft und volumenreduzierender
Flüssigkeit,
Fig. 4 den Rollbalg aus Fig. 3 in eingefedertem Zustand.
Ein als Rollbalg 10 ausgebildeter Luftfederbalg ist an
einer oberen Bördelplatte 11 befestigt. Das untere Ende
des Rollbalges 10 ist von einem anvulkanisierten
Spannteller 12 abgeschlossen. Über den Spannteller 12 ist
der Rollbalg 10 mit dem Abrollkolben 18 befestigt.
Der Rollbalg 10 ist in der Fig. 1 auf Betriebshöhe
eingefedert dargestellt. In dem Rollbalg 10 ist eine
Flüssigkeit aus organofunktionellem Silikonöl und
Kieselsäure eingefüllt. Die Flüssigkeit 13 ist im Inneren
des Rollbalges 10 eingeschlossen und füllt diesen im auf
Betriebshöhe eingefederten Zustand zum Teil aus.
Die Bördelplatte 11 ist mit einem Luftanschluß 14
versehen, von der eine Rohrleitung 15 zu einem
Zusatzvolumen 16 verläuft. In der Rohrleitung 15 ist ein
elektromagnetisch schaltbares Ventil 17 angeordnet, durch
das die Rohrleitung 15 schlagartig abgesperrt werden kann.
In der Fig. 2 wird der Rollbalg 10 im vollständig
eingefederten Zustand gezeigt. Dabei füllt das Volumen der
Flüssigkeit 13 das verbleibende Balginnenvolumen nahezu
vollständig aus.
Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Luftfeder
ist wie folgt:
Wird der Rollbalg 10 bei einer Fahrzeugluftfeder verwandt,
wird für eine weiche, komfortable und die Ladung schonende
Federung das Zusatzvolumen 16 zugeschaltet. Das
Luftzusatzvolumen 16 ist über die Rohrleitung 15 mit dem
Balginnenvolumen verbunden, weil das Absperrventil 17
geöffnet ist. Rohrleitung 15 und Absperrventil 17 haben
einen großen Durchflußquerschnitt, so daß das
Luftzusatzvolumen voll zur Wirkung kommt.
Bei einer Kurvenfahrt wird das Zusatzvolumen 16 durch die
Umschaltung des Ventils 17 schnell abgeschaltet. Es federt
nur noch das Balginnenvolumen, das relativ klein ist und
eine hohe Steifigkeit realisiert. Dadurch werden etwaige
auftretende Wankwinkel reduziert.
Die schnelle Umschaltmöglichkeit zwischen zwei
Federsteifigkeiten lassen je nach Situation eine harte
oder eine weiche Federung einstellen. Die in der Praxis
gewünschte umschaltbare Frequenz des
Luftfederschwingungssystems von ca. 1 Hz auf ca. 2 Hz ist
nun möglich.
Gleichzeitig ist bei der Verwendung von Rollbälgen aber
auch ein ausreichender Hub möglich, der zum Heben von
Ladeflächen benötigt wird.
In der Ausbildung gemäß Fig. 3 weist der Rollbalg 10 in
seinem Inneren eine bewegliche Membran 19 auf, die das
Luftvolumen von der eingefüllten Flüssigkeit trennt. Das
Luftzusatzvolumen 16 ist nur mit dem Balgluftvolumen
verbunden. Ein Aufschäumen oder Verdampfen der Flüssigkeit
13 ist durch diese Ausbildung verhindert.
Claims (9)
1. Luftfeder mit einem elastomeren, unter Druck setzbaren
Luftfederbalg und einem mit dem Balgvolumen koppelbaren
Luftzusatzvolumen,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale
- - das Luftzusatzvolumen (16) ist zum Balgvolumen zu- und abschaltbar,
- - der Luftfederbalg (10) ist mit einem Medium (13) teilweise ausgefüllt,
- - das Medium (13) ist weniger kompressibel als Luft,
- - der inkompressible Volumenanteil des eingefüllten Mediums (13) entspricht höchstens dem Volumen, das der Luftfederbalg (10) im betriebsmäßig angelegten eingefederten Endzustand aufweist.
2. Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- - das Medium (13) ist nahezu inkompressibel und fluid,
- - der Füllungsgrad des Mediums (13) entspricht höchstens dem Volumen, das der Luftfederbalg (10) im betriebsmäßig angelegten eingefederten Endzustand aufweist.
3. Luftfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das fluide Medium Glyzerin ist.
4. Luftfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das fluide Medium aus organofunktionellem Silikonöl und
Kieselsäure besteht.
5. Luftfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Luftzusatzvolumen (16) über
eine Rohrleitung (15) mit dem Balgvolumen verbunden ist
und daß in der Rohrleitung (15) ein elektromagnetisches
Absperrventil (17) angeordnet ist.
6. Luftfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß mehrere mit dem Balgvolumen des
Luftfederbalges (10) koppelbare Luftzusatzvolumina
vorhanden sind, die einzeln oder mit einem oder
mehreren anderen Luftzusatzvolumina mit dem Balgvolumen
des Luftfederbalges (10) schaltbar sind.
7. Luftfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Luftzusatzvolumen aus dem
Innenvolumen des Abrollkolbens (18) des Luftfederbalges
(10) besteht.
8. Luftfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Luftzusatzvolumen aus einem
hohlen Achsteil und/oder hohlen Aufbauteil eines
Fahrzeuges besteht.
9. Luftfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Luftfederbalginnenraum von
einer beweglichen Membran (19) unterteilt ist, die das
eingefüllte Medium (13) von dem Balgluftvolumen trennt.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |