DE4300669C1

DE4300669C1 - Luftfeder mit einem elastomeren Luftfederbalg und einem Zusatzvolumen

Info

Publication number: DE4300669C1
Application number: DE19934300669
Authority: DE
Inventors: Eckhard Dr Schneider; Erwin Preus
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental AG
Priority date: 1993-01-13
Filing date: 1993-01-13
Publication date: 1994-08-18
Anticipated expiration: 2013-01-14

Description

Die Erfindung, betrifft eine Luftfeder mit einem elastomeren Luftfederbalg, der unter Bildung eines abgeschlossenen, druckbeaufschlagbaren Federvolumens mit seinen beiden Enden an je einem Bauteil dicht befestigt ist, wobei das eine Bauteil ein mit dem Federvolumen in Wirkverbindung stehendes Zusatzvolumen aufweist.

Luftfedern mit einem Balg aus elastomerem Werkstoff bewähren sich seit Jahrzehnten als lastregelbare Federelemente im Fahrzeugbau und im industriellen Bereich. Im industriellen Bereich werden Luftfedern in der Schwingungsisolierung eingesetzt. Die Einsatzfälle reichen von der passiven Schwingungsisolierung hochempfindlicher und leichter Meßinstrumente bis zu schweren Fundamentlagerungen mit einem hohen Gesamtgewicht. Luftfedern halten die Eigenfrequenz auch bei sich verändernden verschiedenen Gewichten und Lasten nahezu konstant. Dies ist z. B. bei Prüfständen von großer Bedeutung oder überall dort, wo gleichbleibende Bedingungen bezüglich der federnden Lagerung erforderlich werden.

Um Vertikal- und Horizontalschwingungen eines Luftfedersystems zu dämpfen, ist es z. B. aus dem Fahrzeugbau bekannt, einen hydraulischen Schwingungsdämpfer dem Luftfederbalg parallel zu schalten.

Es ist bekannt, das Gesamtluftvolumen einer Luftfeder durch Hinzufügen eines Luftzusatzvolumens zu vergrößern, um die Federkennlinie zu beeinflussen. Durch die Volumenabstimmung aufeinander wird die Steilheit der statischen Kennlinie eingestellt. Desto größer das konstante Luftzusatzvolumen im Verhältnis zu dem sich ändernden Volumen ist, desto flacher ist die Kennlinie.

Aus der DE-OS 35 26 156 ist ein lastabhängiges Feder- Dämpfer-Aggregat bekannt. Dabei wird der Kolben einer mit dem Fahrzeugrahmen in Verbindung stehenden Kolbenstange in einem mit einem hydraulischen Medium gefüllten Dämpfungsrohr verschoben. Der Nachteil des geführten Kolbens ist darin zu sehen, daß die Luftfeder nicht auf einem Kreisbogen ablaufen kann, das heißt, ein Versatz eines der beiden gegeneinander abgefederten Bauteile in einer zur Rotationsachse senkrechten Achse ist nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vertikalschwingungen eines Luftfedersystems zu dämpfen, ohne eine Einschränkung des Luftfederbalgversatzes zu bewirken.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die durch die unterschiedlichen Druckverhältnisse im Luftfedervolumen und Zusatzvolumen bei den Federvorgängen hervorgerufene Verformung der Gummimembran sorgt dafür, daß die Dämpfungsflüssigkeit durch die Drosselöffnung der Trennwand gedrückt wird und so Energieverluste an der Drossel erzeugt werden. Dieses führt zu der gewünschten Dämpfung. Der Druckausgleich zwischen dem Luftfedervolumen und der Luftkammer führt zu einem Druckausgleich zwischen den beiden gasförmigen Volumina.

Die feststehende Wand kann eine beliebige Anzahl von Drosselöffnungen aufweisen, so daß die jeweils gewünschte Dämpfungscharakteristik erzeugt werden kann.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird im Anspruch 2 gekennzeichnet. Wird der Innenraum des Abrollkolbens als Zusatzvolumen benutzt, ist eine platzsparende Bauweise die vorteilhafte Folge.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird im Anspruch 3 gekennzeichnet. Der hydraulische Druckraum wird dadurch als selbständiges Bauteil handhabbar und kann in eine Luftfeder nachträglich eingebaut bzw. ausgewechselt werden.

Durch die Erfindung wird eine Luftfeder mit einem Schwingungsdämpfer versehen, der nur noch ein integriertes Bauteil benötigt. Dieser Schwingungsdämpfer bzw. die Luftfeder hat eine höhere Lebensdauer, da keine reibenden Dichtungen notwendig sind. Der Schwindungsdämpfer kann leicht montiert und ausgetauscht werden und eignet sich zur Lagerung und Dämpfung im Industriebereich, im Baubereich und bei sämtlichen Fahrzeugen.

Anhand der Zeichnung werden nachstehend zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Luftfeder mit einem elastomeren Rollbalg, der an einem ein Zusatzvolumen aufweisenden Abrollkolben befestigt ist,

Fig. 2 die hydraulische Druckkammer als separate Baueinheit.

Die gezeigte Luftfeder weist einen elastomeren Rollbalg 11 auf, dessen oberer Dichtwulst 12 an einer Bördelplatte 13 befestigt ist. Die Bördelplatte 13 ist über Schrauben 14 an einem Fahrzeugrahmen anschraubbar. Die Bördelplatte 13 weist einen Luftanschluß 15 auf, über den der Rollbalg 11 mit einer hier nicht dargestellten Druckluftquelle verbindbar ist.

Der Rollbalg 11 ist mit seiner unteren Balgöffnung, die von einem konischen Dichtwulst 21 begrenzt wird, auf einem konischen Dichtsitz 22 eines Abrollkolbens 23, der aus einem Blechmantel gebildet ist, befestigt. Der konische Dichtsitz 22 ist im Durchmesser kleiner als der Abrollkolben 23 und liegt auf seiner oberen Stirnseite 24. Die Kreisöffnung 25, die durch den konischen Dichtsitz 22 begrenzt wird, ist von einer Gummimembran 26 abgedeckt. Dadurch steht das Volumen des Abrollkolbens 23 nur in indirekter Verbindung mit dem Federvolumen des Rollbalges 11.

Der Abrollkolben 23 ist durch einen Boden 26 luftdicht abgeschlossen. In dem Boden 26 ist ein Innengewindeansatz 27 angebracht, über den der Abrollkolben 23 an einer nicht dargestellten Fahrzeugachse befestigbar ist.

Der Innenraum des Abrollkolbens 23 ist durch eine weitere Gummimembran 28 in einen hydraulischen Druckraum 29 und eine Luftkammer 31 unterteilt. Die hydraulische Druckkammer 29 ist für sich von einer horizontalen Wand 32 unterteilt. Die Wand 32 weist eine Drosselöffnung 33 auf. In der hydraulischen Druckkammer 29 ist eine die hydraulische Druckkammer 29 ausfüllende Dämpfungsflüssigkeit vorhanden.

Das Federvolumen des Rollbalges 11 steht über eine Druckausgleichsleitung 35 mit der Luftkammer 31 des Abrollkolbens 23 in Verbindung. Die Druckausgleichsleitung 35 dient dazu, im statischen Zustand den Druckausgleich zwischen den beiden gasförmigen Volumina 11 und 31 herzustellen.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt.

Bei Federvorgängen kommt es zu unterschiedlichen Druckverhältnissen im Luftfedervolumen 11 und im Zusatzvolumen 23. Dadurch wird eine Verformung der oberen Gummimembran 26 hervorgerufen, die dafür sorgt, daß durch die Drosselöffnung 33 die Dämpfungsflüssigkeit hindurchgedrückt wird. Dadurch entstehen Energieverluste an der Drossel 33. Dieses führt zu der gewünschten Dämpfung der Vertikalschwingungen des Luftfedersystems.

In der Fig. 2 wird die Ausbildung des hydraulischen Druckraums 29 als selbständiges Bauteil gezeigt. Dazu ist die feststehende, mit der Drosselöffnung 33 versehene Querwand 32 auf ihrer Oberseite und auf ihrer Unterseite mit je einer verformbaren Gummimembran 41 bzw. 42 versehen, deren Ränder dicht mit den Rändern der Trennwand 32 verbunden sind. Durch die beiden Gummimembranen 41 und 42 entsteht der abgeschlossene hydraulische Druckraum 29. In einer Verbindungsstelle ist eine Durchgangsbohrung 43 als Druckausgleichsverbindung zwischen Luftfedervolumen und Druckluftkammer vorgesehen.

Dieses Bauteil kann selbständig gehandhabt werden und in eine Luftfeder bzw. den Innenraum eines Abrollkolbens nachträglich eingebaut werden.

Claims

1. Luftfeder mit einem elastomeren Luftfederbalg, der unter Bildung eines abgeschlossenen, druckbeaufschlagbaren Federvolumens mit seinen beiden Enden an je einem Bauteil dicht befestigt ist, wobei das eine Bauteil ein mit dem Federvolumen in Wirkverbindung stehendes Zusatzvolumen aufweist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

(1) das Zusatzvolumen (29, 31) ist von einer Gummimembran (26) gegenüber dem Federvolumen (11) abgetrennt,
(2) das Zusatzvolumen weist eine dem Federvolumen (11) benachbarte hydraulische Druckkammer (29) und eine sich an die hydraulische Druckkammer (29) anschließende Luftkammer (31) auf,
(3) die hydraulische Druckkammer (29) ist in vertikaler Federrichtung durch eine feststehende Wand (32) mit einer Drosselöffnung (33) unterteilt,
(4) die hydraulische Druckkammer (29) und die Luftkammer (31) sind durch eine zweite flexible Gummimembran (28) voneinander getrennt,
(5) die Luftkammer (31) steht mit dem Luftfedervolumen (11) in Druckverbindung.

2. Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastomere Luftfederbalg ein Rollbalg (11) ist, der auf einem Abrollkolben (23) befestigt ist, daß der Innenraum des Abrollkolbens (23) das Zusatzvolumen darstellt.

3. Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Druckraum (29) aus zwei Gummimembranen (41 und 42) besteht, die an ihren Rändern mit der Trennwand (32) zusammen dicht eingespannt sind.