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Luftfederung mit einem Federkolben und damit verbundenem Hilfskolben
Die Erfindung betrifft eine Luftfederung, deren Federkolben mit einem kleineren
Hilfskolben fest verbunden ist, der einen gegenüber dem Federdruck erhöhten Luftdruck
ausgesetzt ist. Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, bei einer Luftfederung,
die bekanntlich in ihrem Wirkungsgrad durch den ständigen Luftverlust beeinträchtigt
wird, die zur betriebssicheren Arbeit der Federung erforderliche Luftmenge gleichbleibend
zu halten, also die Leckluft zu ersetzen.
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Versuche, den Luft- b.zw. Druckverlust von Luftfederungen gänzlich
zu verhindern, sind bisher an der Unmöglichkeit zur praktischen Durchführung dieser
Aufgabe gescheitert. Man hat sich daher damit begnügt, den Druckverlust nach Möglichkeit
auszugleichen, also die verlorengegangene Luft zu ersetzen. Bisher ist aber dieser
Ausgleich stets unter Benutzung eines ständig mitlaufenden Verdichters in mannigfachen
Ausführungen erfolgt.
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Nach einem bekannten Vorschlag besitzt die Luftfederung zwei ined.nan@dergleitende
ZyJ,in@der, dwrch die aber keine Luft nachgefördert werden kann und durch die auch
das Entweichen der Luft nicht verhindert wird, vielmehr ist ein Verdichter zum Auffüllen
der entwichenen Luft erforderlich.
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Nach einem anderen, ebenfalls bekannten Vorschlag wird die von einem
. Verdichter geförderte Luft durch eine Verteilvorrichtung über einen Druckluftbehälter
den Luftfedern zugeführt. Man hat auch selbsttätige Regelungen der
durch
den Verdichter bewirkenden Luftzuführung angewendet.
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Weiterhin sind ,Stoßdämpfer bekannt, bei denen ein Hilfskolben bei
Einfederung einem erhöhtem Druck ausgesetzt ist. Der Überdruckraum, den dieser Hilfskolben
einschließt, .ist jedoch vollständig mit öl gefüllt, und eine Ausgleichskammer
im Innern der Kolbenstange des Hilfskolbens hat die Aufgabe, die durch den Hilfskolben
etwa hervorgerufenen Spitzendrücke auszugleichen. Diese Ausgleichskammer steht aber
weder mit dem Federraum noch mit der Außenluft in Verbindung, so daß Luft weder
angesaugt noch in den. Federraum gepumpt werden kann. Stoßdämpfer dieser Art, die
sowohl mit Luft- und Öldämpfung arbeiten, haben nur Dämpfungs- und keinerlei Federungswirkung
und sind .daher mit einer Luftfederung nicht zu vergleichen.
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Die bekannten Luftfederungen sind infolge der notwendigen Zubehörteile
bei (der Verwendung eines Verdichters in ihrem ganzen Aufbau etwas verwickelt, und
der Verdichter benötigt zu seinem Betrieb zusätzliche Energie.
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Der Erfindung liegt der Gedanke oougrunde, bei Luftfederungen die
Verdichter und ähnliche Luftförderungsein.richtungen. entbehrlich zu machen. und
die Leckluft lediglich durch die Arbeit der Feder selbst nachzufördern. Durch die
Verwendung des zusätzlichen kleineren Hilfskolbens allein, der in einem entsprechenden.
Zylinder gleitet, wäre das erstrebte Ziel aber nicht zu erreichen. Denn die Luft
ruß in dem Verdichtungsraum stärker verdichtet werden als im Federraum. Da der Hub
infolge der festem Verbindung :des Fedenkälbens mit dem kleineren. Il ilifskoliben
in beiden Zylindern gleich bemessen sein ruß, ist dies seicht ohne weiteres möglich.
Infolgedessen ruß das Volumen .des Verdichtungszylinders veränderlich gestaltet
werden.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht gemäß der Erfindung .darin,
daß die Luftverluste in den Arbeitsräumen des Feder- bzw. Hilfskolbens vom Überdruckraum
her durch eine von der Federungsbewegung hervorgerufene P.umpwirkung des Hilfskolbens
ausgeglichen werden., wobei der Überdruckraum durch einen schwimmenden Kolben abgeschlossen
ist, der mit einer Flüssigkeitsbremse zusammenarbeitet. Zweckmäßig ist der als Manschettenkolben
ausgebildete Hilfskolben fest mit dem Federkolben verbunden. Des weiteren ist der
Arbeitsraum des den Überdruckraum abschließenden freischwimmenden Kolbens über besondere
Kanäle mit demArbeitsraum des Federkolbens verbunden, während der Überdruckraum
über ein Rückschlagventil mit der Außenluft in Verbindung steht.
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Die Zeichnung stellt eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
in einem senkrechten Achsenschnitt dar.
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In dem Zylinder a befindet sich der Federkolben e, der mit einem kleineren
Hilfskolben d fest vezbunden ,ist. Oberhalb ,dies Hiäskollls d befindet sich ein
frei beweglicher Kolben h, der durch eine Führungsstange g mit :dem Kolben einer
Flüssigkeitsbremse i verbunden (ist. Der Raum b oberhalb des Hilfskolbens
h steht durch Ausgleichkanäle f
mit ;dem Raum a des Federzylinders
oberhalb des Kolbens e in Verbinldung. Zwischen dem Hilfskolben d und dem
schwimmenden Kolben h befindet sich der Überdruckraum c mit einem Ansauge-
oder Rückschlagventil m. Der Mt erströmkanal der Flüssigkeitsbremse i ist mit h
bezeichnet, und l bezemchniet eine Schrauube zum Einstehlim der Müs;sägkeiitsbremse
i.
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Die beschriebene Luftfederung wirkt in folgender Weise: Bei einem
Durchfelderungsvorgang geht der Federkolben e in .dein Zylinder a nach oben.
Dadurch werden rdie Räume a, b und c, in denen hisher gleicher Druck geherrscht
haben soll, kleiner, da der Kolben e mit dem Hilfskolben d fest verbunden und der
Raum b durch Ausgleichkanäle f
mit .dem Zylinfderraum a in Verbindung
steht. Da die genannten Räume kleiner werden, müssen die in ihnen herrschenden Drücke
größer werden. In den, Räumen a und b nehmen die Drücke gleichmäßig zu, während
in c ein solcher Überdruck erzeugt wird, @daß Luft aus dem Mittelraum c nach dem
Zylinderraum a gefördert wird. Dies kommt in folgender Weise zustande.
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Wenn der frei schwebende Kolben h eine reibungslose Führung g hätte,
dann würde auch in c derselbe Druck entstehen wie in ca und b. Die Führung g wird
aber in ihrer freien Bewegung durch die Kraft der Flüssigkeitsbremse i gehindert,
so daß in dem Raum c ein Überdruck entstehen ruß. Die von.. der Bremse i auf den
freien Kolben h ausgeübte Kraft kann .mit Hilfe der Schraube l eingestellt werden.
Durch das Vorhandensein des Raumes b wird, erreicht, .daß die Flüssigkeitsbremse
i nicht den gesamten Überidruck in c erzeugen ruß, sondern nur den Unterschied der
Drücke in den Räumen b .und c. Weiterhin ergibt sich durch das Vorhandensein, dieses
Raumes b eine gegenläufige Bewegung zwischen .den Kolben h und d, so daß
die Förderung der Luft auch schon bei kleineren Federhüben anspricht. Da (der Kolben
d als Manschettenkolben ausgebildet ist, teilt -sich der in dem Raum c entstehende
Überdruck über den Manschettenkolben: d :dem Raum a mit.
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Beim Abwärtshub der Federanordnung wird wiederum die Bewegung des
frei schwimmenden Kolbens h abgebremst, so daß in dem Raum c gegenüber dem Druck
im Raum a. ein Unterdruck erzeugt wird, der bei genügend starker Abbremsung unter
den Druck der Außenluft absinkt. Infolgedessen wird über .das Ventil m Luft in den
Raum c angesaugt, die beim Rückwärtsgang dann in den Raum a gedrückt wird. Die Menge
der geföriderten Luft kann in größerem Umfang durch die Stellschrauwbe Z geregelt
werden. Nach Überfahren des Hindernisses kommt der freie Kolben h allmählich nach,
'bis wieder Gleichgewicht hergestellt ist, wobei in den, Räumen a, b und
c gleicher Druck herrscht, so daß der Ausgangszustand erreicht ist.
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Die praktische Durchführung der Luftfederung, deren Vorteile .bekannt
sind, scheiterte bisher an : der Unmöglichkeit, die entstehendem. Druckverluste
zu
beseitigen. Durch die Anordnung gemäß der Erfindung ist ein einfachels und sicher
bzw. selbsttätig wirkendes Mittel an die Hand gegeben, ohne zusätzliche Einrichtungen
.den Druckverlust auszugleichen. Ein weiterer Vorteil dieses selbsttätigen Ausgleiches
besteht darin, daß das Absinken des Wagens, wenn er belastet wird, nach einiger
Zeit wieder ausgeglichen wird. Der Wagenkörper hat dann, ob er belastet oder unbelastet.
ist, stets denselben Bodenstand. Auf die Weichheit der Federurig braucht man also
in dieser Hinsicht beim Entwerfen der Federung keine Rücksicht zu nehmen.