DE4327585C2 - Luftfeder mit einem elastomeren, druckbeaufschlagbaren Rollbalg - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftfeder mit einem elastomeren, druckluftbeaufschlagbaren Rollbalg, dessen Enden luftdicht an je einem Anschlußteil befestigt sind, von denen eines als Abrollkolben ausgebildet ist, an dem sich eine Rollfalte des Rollbalges abstützt, wobei der Abrollkolben hohl ausgebildet ist und eine mit dem Balginneren verbundene Zusatzluftkammer darstellt.

Aus der EP-A-0 504 717 ist es bekannt, zur Hauptluftfeder­ kammer des Rollbalges eine Zusatzluftkammer zu- und abschaltbar anzuordnen. Durch diese Anordnung soll eine schnelle Änderung des wirksamen Luftfedervolumens und damit eine schnelle und wesentliche Änderung der Federsteifigkeit der Luftfeder erreicht werden. Ist das Gesamtvolumen von Hauptluftfederkammer und Zusatzluftkammer wirksam, weist die Luftfeder eine geringe Steifigkeit auf, was für den Fahrkomfort als angenehm empfunden wird. Diese geringe Federsteifigkeit wirkt sich aber negativ auf das Wankverhalten eines Fahrzeugs aus, was besonders bei starken Einfederungen und größeren Auslenkungen der Fall ist.

Aus der GB 1 23 17 66 ist eine Luftfeder mit einem elastomeren, druckluftbeaufschlagten Rollbalg bekannt, dessen Enden luftdicht an je einem Anschlußteil befestigt sind. Das untere Anschlußteil ist als Abrollkolben ausgebildet.

Der Abrollkolben ist hohl ausgebildet. Zwischen dem Federbalgraum und dem Innenraum des Abrollkolbens ist ein Dämpfungsventil eingesetzt, das eine Dämpfung der Federbewegung bewirkt. Bei der Federbewegung kommt es zu Differenzdrücken zwischen den beiden Kammern, deren ausgleichender Duftstrom durch die Gummimembran des Ventils behindert wird. Bei dieser Anordnung handelt es sich um eine luftgedämpfte Luftfederanordnung. Eine Änderung der Federsteifigkeit ist hiermit nicht bezweckt.

Aus der WO 89/12766 A1 ist eine pneumatische Fahrzeugaufhängung bekannt, die ein Ventil aufweist, durch das ein oberer fester Raum lufttechnisch von dem Luftfederraum abschließbar ist. Dieses ist aber nur in der Einfederbewegung möglich. Wesentliches Prinzip dieser Anordnung ist es, die kinetische Energie einer Federbewegung, welche sich am Ende der Bewegung in potentielle Energie (Federenergie entsprechend des Druckanstieges) gewandelt hat, durch Öffnen des Ventils verpuffen zu lassen. Das einseitig wirkende Ventil bewirkt somit auch lediglich eine Dämpfung der Federbewegung. Eine schlagartige Beeinflussung der Federsteifigkeit ist nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine erhöhte Federsteifigkeit der Luftfeder bei großen Federwegen mittels eines abkoppelbaren Federvolumens zu erreichen, wobei die Abkoppelung direkt federwegabhängig erfolgen soll.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch genannten Merkmale gelöst.

In der betrieblichen, höhengeregelten Nullage der Luftfeder wird das Verschlußteil von der Druckfeder in einer mittleren Stellung in der Öffnung des Abrollkolbens gehalten, welche den ungehinderten Luftaustausch zwischen dem Rollbalg und dem Kolbenvolumen gewährleistet. Federt das Fahrzeug ein, taucht der Abrollkolben in den Luftfederbalg ein. Diese Bewegung hat bei kleineren Amplituden entsprechend des Abstandes der Verschlüsse von der Stirnwand des Abrollkolbens keinen Einfluß auf das Federvolumen. Die Steifigkeit bleibt gering und das Federverhalten komfortabel.

Bei größeren Auslenkungen wird das Verschlußteil mit Hilfe der Feder gegen die Kolbenwandung gezogen oder gedrückt, je nach Richtung des Federweges. Das Verschlußteil koppelt dadurch das Kolbenvolumen vom Balgvolumen durch Aufsetzen der Ventilplatten ab, wodurch das Federvolumen reduziert wird und sich die Federsteifigkeit schlagartig erhöht. Die notwendige Preßkraft zum Schließen der jeweiligen Ventillage entsteht durch die Differenzdrücke zwischen Balg und Kolbenvolumen bei weiterer Auslenkung.

Durch die Erfindung wird eine Luftfeder geschaffen, die im Normalbetrieb eine weiche Federcharakteristik aufweist und bei großen Einfederungen bzw. Ausfederungen zwangsläufig und mit einfachen Mitteln das Gesamtfedervolumen schlagartig durch Trennung der Zusatzluftkammer verkleinert. Die erzielte höhere Federsteifigkeit begrenzt das nachteilige Wankverhalten des abgefederten Fahrzeugaufbaus.

Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Die gezeigte Luftfeder ist in der linken Hälfte der Schnittdarstellung in der eingeregelten Nullage gezeigt. In der rechten Hälfte der Schnittdarstellung ist die Luftfeder in zwei Darstellungen starker Auslenkungen zu sehen. Einmal ist der Abrollkolben 10 im eingefederten Zustand und darunter im ausgefederten Zustand gezeichnet.

Die Luftfeder weist einen als Rollbalg ausgebildeten elastomeren Luftfederbalg 11 auf, der mit seinem oberen Dichtwulst 13 auf einem konischen Dichtsitz 14 einer Anschlußplatte 15 befestigt ist. An seinem unteren Ende sitzt der Rollbalg 11 mit einem Dichtwulst 16 auf einem konischen Dichtsitz 17 des Abrollkolbens 10. Die Anschlußplatte 15 wird über hier nicht gezeigte Elemente an einem Fahrzeugrahmen befestigt, während der Abrollkolben 10 an einem beweglichen Teil der Fahrzeugachse angebracht ist.

Der Abrollkolben 10 ist hohl ausgebildet und bildet eine Zusatzluftkammer 18. In der oberen Stirnwand 19 des Abrollkolbens 10 ist eine zentrische Öffnung vorhanden, in der sich mittig ein Stempel 23 eines Verschlußteiles 24 befindet. Der Durchmesser der Öffnung 21 ist größer als der Durchmesser des Stempels 23, so daß die Zusatzluftkammer 18 in der in der linken Hälfte der Schnittzeichnung gezeigten Stellung mit dem Hauptluftvolumen, das von dem Balginneren 25 des Luftfederbalges 11 dargestellt ist, verbunden ist.

Das Verschlußteil 24 weist zwei horizontale Ventilplatten 26, 27 auf, die einen größeren Durchmesser aufweisen als die Öffnung 21 in der Stirnwand 19 des Abrollkolbens 10. Nahe ihres äußeren Umfanges weist jede Ventilplatte 26, 27 einen eingesetzten, gegen die Stirnwand 19 gerichteten Dichtungsring 28 bzw. 29 auf.

Die Stirnwand 19 weist eine Durchlaßbohrung 31 mit einem relativ kleinen Durchlaßquerschnitt auf. Der kleine Durchlaßquerschnitt hat nahezu keinen Einfluß auf das dynamische Federverhalten und dient dazu, einen Druckaustausch bei längeren Ventilstillstandzeiten zu erreichen.

Die obere Ventilplatte 26 des Verschlußteiles 24 ist mit dem Ende einer zentrisch angeordneten Druckfeder 33 fest verbunden. Die Druckfeder 33 stützt sich am anderen Ende an der Anschlußplatte 15 ab. Die Druckfeder 33 ist so ausgelegt, daß das Verschlußteil 24 in der ausgeregelten Nullage der Luftfeder das Verschlußteil 24 in geöffneter Mittelstellung zu der Durchlaßöffnung 21 des Abrollkolbens 10 hält. In dieser in der linken Hälfte der Schnittzeichnung dargestellten Lage ist die Zusatzluftkammer 18 mit der Hauptluftkammer 25 verbunden und eine geringe Federsteifigkeit vorhanden.

Vollzieht der Abrollkolben 10 eine hohe Einfederung, wie sie in der Schnittzeichnung in der rechten Hälfte in oberer Position dargestellt ist, legt sich die Stirnwand 19 des Abrollkolbens 10 von unten an die federbelastete Ventilplatte 26 an, so daß sich die Verbindungsöffnung 21 schließt. Dadurch ist das Zusatzvolumen 18 von der Hauptluftkammer 25 schlagartig abgekoppelt und die Federsteifigkeit hat sich entsprechend erhöht. Der Punkt des Abschaltens der Zusatzluftkammer 18 wird durch den geometrischen Abstand zwischen Stirnwand 19 und Ventilplatte 26 in der eingeregelten Nullage bestimmt.

Bei einer Ausfederbewegung vergrößert sich der Abstand zwischen Abrollkolben 10 und Anschlußplatte 15 deutlich, wie in der rechten Zeichnungshälfte, untere Darstellung, gezeigt. Bei der Ausfederbewegung des Abrollkolbens 10 legt sich die untere Ventilplatte 27 von unten auf die Stirnwand 19 des Abrollkolbens 10 und verschließt so die Durchlaßöffnung 21.

Das Volumen der Zusatzluftkammer 18 ist dadurch schlagartig unwirksam, was zur sprungartigen Erhöhung der Federsteifigkeit führt.

Durch diese Wirkungsweise des schnellen Abschaltens der Zusatzluftkammer 18 im Abrollkolben 10 kann auf Stabilisatoren der Luftfederung zur Beherrschung der Wankbewegungen verzichtet werden.

Bei längeren Stillstandzeiten des Luftfedersystems und möglicherweise vorhandener Leckage im Bereich des Abrollkolbens 10 entsteht ein Luftverlust, der zu einer entsprechenden Einfederung des Abrollkolbens 10 führt, wodurch das Ventil 21, 26 geschlossen wird. Es entsteht ein Differenzdruck zwischen der Hauptluftfederkammer 25 und der Zusatzluftkammer 18. Dieser Differenzdruck wird über die Durchlaßbohrung 31 ausgeglichen. Bei erneuter Regelung in die Nullage wird das Ventil 21, 26 sofort öffnen.

Claims (1)

1. Luftfeder mit einem elastomeren, druckluftbeaufschlagbaren Rollbalg, dessen Enden luftdicht an je einem Anschlußteil (10 bzw. 15) befestigt sind, von denen eines als Abrollkolben (10) ausgebildet ist, an dem sich eine Rollfalte des Rollbalges abstützt, wobei der Abrollkolben (10) hohl ausgebildet ist und eine mit dem Balginneren über eine Öffnung verbundene Zusatzluftkammer darstellt, dadurch gekennzeichnet,
daß in einer Öffnung (21) der dem Balginneren (25) zugeordneten Stirnwand (19) des Abrollkolbens (10) ein doppelt wirkendes Verschlußteil (24) angeordnet ist, das mit einer Druckfeder (33) verbunden ist, die sich gegen das andere Anschlußteil (15) abstützt,
und daß das Verschlußteil (24) oberhalb und unterhalb der Öffnung (21) je eine Ventilplatte (26; 27) aufweist, durch die die Öffnung (21) luftdicht abschließbar ist.