DE4423884A1

DE4423884A1 - Luftfeder mit einem elastomeren Luftfederbalg und einer integrierten Dämpfungseinrichtung

Info

Publication number: DE4423884A1
Application number: DE19944423884
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl Ing Hasselbring; Stefan Dipl Ing Wode
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental AG
Priority date: 1994-07-07
Filing date: 1994-07-07
Publication date: 1996-01-11

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftfeder-Dämpfer-Einrichtung mit einem elastomeren, als Rollbalg ausgebildeten Luftfeder balg, der unter Bildung eines abgeschlossenen, druckbeauf schlagbaren Federvolumens mit seinen beiden Enden an je einem gegeneinander abzufedernden Bauteil dicht befestigt ist gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Luft hat bei Kompression eine sehr geringe Eigendämpfung und eine progressive Kraft-Weg-Kennlinie. Als Puffer- oder Prellbock zur Abbremsung von Stoßenergie ist Luft daher nicht geeignet, als Federungsmittel jedoch sehr gut. Es ist daher notwendig, parallel zu den Luftfederbälgen zusätzliche Schwingungsdämpfer anzubringen.

Es ist bereits bekannt, eine Dämpfung dadurch zu erreichen, daß zwischen dem Luftfederbalg und einer Zusatzluftkammer ein Engpaß für die strömende Luft eingebaut wird, der eine Drosselstelle oder ein Drosselventil bildet. Dieses Prinzip ist bisher lediglich bei einigen Schienenfahrzeugen erfolgreich ausgeführt worden. Bei Straßenfahrzeugen mit ihren wesentlich größeren und schnelleren Federbewegungen führen solche Drosselsysteme zu einer dynamischen Verhärtung der Federung, da der Strömungswiderstand der Drosselstelle bei sehr schnellen Federstößen stark ansteigt. Dies wirkt wie eine Abschaltung des Zusatzvolumens und somit Verhärtung der Federung gerade bei schnellen, das heißt harten Fahrbahnstößen. Daher ist dieses Dämpfungssystem bei Straßenfahrzeugen bisher noch nicht eingeführt worden.

Es wurde bereits vorgeschlagen, den Dämpfungsraum von einem zweiten, als Rollbalg ausgebildeten Luftfederbalg gegenüber dem Luftfederinnenraum des ersten Luftfederbalges abzutrennen. Dabei ist der zentrische Dämpferstempel hohl ausgebildet und ragt mit seinem eine Drosselstelle aufweisenden Ende in einen Dämpfungsraum, der üblicherweise durch den Abrollkolben des ersten Rollbalges gebildet wird.

Durch den starren Dämpferstempel wird der Federweg der gesamten Luftfeder im Verhältnis zu ihrer Baulänge deutlich verringert. Der theoretische Grenzwert des Verhältnisses von Federweg zu kleinster Baulänge der Luftfeder sinkt bei Anordnung des starren Dämpferstempels von 2 : 1 auf 1 : 1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Luftfeder- Dämpfer-Einrichtung der eingangs geschilderten Art derart auszugestalten, daß der Einfederhub der Luftfeder im Verhältnis zu ihrer Baulänge vergrößert und damit der Federweg erhöht ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der den zweiten Rollbalg abstützende Dämpferstempel einen axial längenvariablen Abschnitt aufweist, der radial verformungs steif ist.

Der Dämpferstempel und der längenvariable Abschnitt stützen den zweiten, den Luftfederinnenraum abtrennenden Rollbalg auf ihrem Umfang radial ab.

Der längenvariable Abschnitt des Dämpferstempels verkürzt sich im eingefederten Zustand. Dieser längenvariable Abschnitt ist ein Teil des Dämpferstempels, der beim Einfedern verkürzbar ist. Der Abrollkolben des Hauptfeder balges kann dadurch weiter einfedern und einen größeren Einfederhub ausführen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird im Kennzeichen des Anspruchs 2 offenbart. Die Schraubendruck feder legt sich beim Einfedern gegen den Boden des den Dämpfungsraum darstellenden Abrollkolbens und wird zusammengedrückt.

Durch die Erfindung wird eine Luftfeder-Dämpfer-Einrichtung geschaffen, dessen Einfederhub nicht mehr durch die Länge des einen Stützkolben bildenden Dämpferstempels begrenzt wird.

Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungs beispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Luftfeder-Dämpfer-Einrichtung in der Betriebs lage,

Fig. 2 die Luftfeder-Dämpfer-Einrichtung im jeweiligen Halbschnitt in der eingefederten bzw. der ausgefederten Stellung.

Die in Fig. 1 gezeigte Luftfeder-Dämpfer-Einrichtung weist als Luftfederbalg einen elastomeren Rollbalg 11 auf, dessen oberes Ende 12 an einer Befestigungsplatte 13 über einen Spannring 14 befestigt ist. Die Befestigungsplatte 13 ist über hier nicht dargestellte Befestigungsmittel an einem Fahrzeugrahmen anschraubbar. Die Befestigungsplatte 13 weist einen Luftanschluß 15 auf, über den das Innere 16 des Rollbalges 11 mit einer hier nicht dargestellten Druckluftquelle verbindbar ist.

Der Rollbalg 11 ist im unteren Bereich auf dem Umfang eines an einer hier nicht gezeigten Fahrzeugachse befestigten Abrollkolbens 17 über einen weiteren Spannring 18 befestigt. Der Abrollkolben 17 ist topfförmig ausgebildet und realisiert so einen Dämpfungsraum 19, der mit einem Gas als Dämpfungsmedium gefüllt ist.

Das obere Bauteil, die Befestigungsplatte 13, weist als zentrischen Ansatz einen nach unten ragenden, hohlen Dämpferstempel 21 auf, der in den Dämpfungsraum 19 des Abrollkolbens 17 unter Bildung eines Ringspaltes 20 mit diesem eintaucht. Auf diesem Dämpferstempel 21 ist in seinem oberen Bereich ein zweiter elastomerer Rollbalg 23 mittels eines Spannringes 24 befestigt. Dieser zweite Rollbalg 23 ist aus wirtschaftlichen Gründen eine Verlängerung des ersten Rollbalges 11, so daß eine weitere Befestigung entfallen kann.

Der Dämpferstempel 21 dient dem zweiten Rollbalg 23 als Stützkolben, auf dem eine Rollfalte 25 gebildet wird, durch die der Innenraum 16 des Hauptrollbalges 11 von dem Dämpfungsraum 19 des Abrollkolbens 17 getrennt wird.

Stirnseitig ist der hohl ausgebildete Dämpferstempel 21 von einer Stirnplatte 41 abgedeckt, die eine zentrale Öffnung 42, die als Drosselöffnung wirkt, aufweist.

Der Dämpferstempel 21 weist einen im Durchmesser nach innen eingesprungenen ringförmigen Führungsansatz 43 auf, auf den eine sich axial erstreckende Schraubendruckfeder 44 aufgesetzt ist.

Die Wirkung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt:
Bei einem Einfedern um die Betriebslage (Fig. 1), d. h. einem aufeinander Zubewegen der beiden Bauteile 13 und 17 erhöht sich der Druck im Dämpfungsraum 19. Dadurch wird das dort vorhandene Dämpfungsmedium durch die Drossel 42 in den Dämpferstempel 21 gepreßt. Ist der Druck im Dämpfungs raum 19 größer als der Druck im Innenraum 16 des Rollbalges 11, fällt bzw. knickt die Rollfalte 25 des zweiten Rollbalges 23 ein. Dadurch wird die Dämpfungskraft begrenzt.

Hat die Einfederbewegung einen hohen Einfederhub (Fig. 2, rechte Hälfte), setzt die Schraubendruckfeder 44 auf dem Boden des Dämpfungsraumes 19 auf, da der Abrollkolben 17 relativ gegen die Befestigungsplatte 13 verschoben wird. Die Wand des zweiten Rollbalges 23 legt sich auf der Innenwand des Abrollkolbens 17 ab. Die zusammengedrückte Schrauben druckfeder 44 bildet weiter die radiale Abstützung der umgelenkten Balgwand des zweiten Rollbalges 23 in Richtung Befestigungsstelle 24. Dämpferstempel 21 und Schrauben druckfeder 44 ergeben eine verkürzte axiale Gesamtlänge.

Bei einem Ausfedern, d. h. einem Vergrößern des Abstandes zwischen den beiden Bauteilen 13 und 17, (Fig. 2, linke Seite) streckt sich der zweite Rollbalg 23, wobei er mit seiner Balgwand auf dem Umfang der Schraubendruckfeder 44 abgelegt und abgestützt wird.

Aus der Fig. 2 wird ersichtlich, daß Ausfeder- und Einfederhub nur noch von der Bauweise der Luftfeder abhängig und nicht durch den als Stützkolben wirkenden Dämpfer stempel 21 begrenzt sind.

Claims

1. Luftfeder-Dämpfer-Einrichtung mit einem elastomeren, als Rollbalg ausgebildeten Luftfederbalg, der unter Bildung eines abgeschlossenen druckbeaufschlagbaren Federvolumens mit seinen beiden Enden an je einem gegeneinander abzufedernden Bauteil dicht befestigt ist, und mit einem Schwingungsdämpfer, der einen an einem Bauteil angeordneten, hohlen Dämpferstempel aufweist, der in einen topfförmigen Dämpfungsraum eintaucht, der an dem anderen Bauteil, das einen Abrollkolben für den Rollbalg darstellt, angeordnet ist, wobei das Dämpfungsvolumen aus zwei durch eine Drossel miteinander in Verbindung stehende Räume unterteilt ist, mit folgenden Merkmalen:

1) der Dämpfungsraum (19) ist von einem zweiten, als Rollbalg (23) ausgebildeten Luftfederbalg gegenüber dem Luftfederinnenraum (16) des ersten Luftfederbalges (11) abgetrennt,
2) der zweite Rollbalg (23) ist mit seinem einen Ende auf dem Umfang des Dämpferstempels (21) befestigt und radial nach innen auf diesem abgestützt,
3) die Rollfalte (25) des zweiten Rollbalges (23) liegt im Ringspalt (20) zwischen dem Dämpferstempel (21) und der konzentrischen Wand des Dämpfungsraumes (19),

dadurch gekennzeichnet, daß der den zweiten Rollbalg (23) abstützende Dämpfer stempel (21) einen axial längenvariablen Abschnitt aufweist, der radial verformungssteif ist.

2. Luftfeder-Dämpfer-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der längenveränderliche Abschnitt eine am Ende des umfangsmäßig geschlossenen Dämpferstempels (21) in axialer Verlängerung befestigte Schraubendruckfeder ist.