DE1275882B

DE1275882B - Luftfederung fuer Fahrzeuge, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1275882B
Application number: DED41632A
Authority: DE
Inventors: E H Dipl-Ing Friedrich Dr-Ing
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1961-03-18
Filing date: 1961-03-18
Publication date: 1968-08-22

Description

Luftfederung für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftfederung für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mehreren über Drosselöffnungen untereinander und/ oder mit dem Innenraum des Luftfederungsgliedes verbundenen, nebeneinander- und/oder hintereinandergeschalteten Zusatzluftkammern.
Luftfederungen für Kraftfahrzeuge mit einem konstanten oder veränderlichen Zusatzluftvolumen, dessen Verbindung mit dem Inneren des z. B. durch einen Balg gebildeten Luftfederungsgliedes steuerbar ist, sind bekannt. Die Steuerung erfolgt hierbei z. B. selbsttätig in Abhängigkeit von der Durchfederung des Fahrzeuges, derart, daß beim Einfedern des Rades die Verbindung des Zusatzvolumens mit dem Inneren des Luftfederungsgliedes gedrosselt bzw. ganz gesperrt wird, um dadurch eine progressive Federungscharakteristik zu bewirken. Eine solche Steuerung erfordert zusätzliche Gestänge oder sonstige Steuerungsglieder.
Es ist des weiteren eine Luftfederung mit einem konstanten Zusatzluftvolumen bekannt, das mit dem Hauptluftvolumen über ein Rückschlagventil und eine Drosseleinrichtung derart verbunden ist, daß für den Luftdurchtritt beim Einfedern des Rades ein größerer Durchtrittsquerschnitt als beim Ausfedern des Rades freigegeben wird. Diese Regelungsweise ist im wesentlichen nur von der Hubrichtung des Rades abhängig. Auch ist das Zusatzvolumen verhältnismäßig klein im Vergleich zum Hauptvolumen.
Es ist weiterhin eine Luftfederung für Kraftfahrzeuge mit einem veränderlichen Zusatzvolumen bekannt, dessen Aufnahmeraum teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, wobei der Flüssigkeitsstand mittels einer durch den Fahrer bedienbaren Flüssigkeitspumpe regelbar ist (deutsche Auslegeschrift 1022 479). Die Steuerung der Federhärte über das veränderliche Zusatzvolumen ist jedoch aufwendig.
Weitere bekannte Einrichtungen arbeiten mit mehreren an einem Hauptfederungsraum der Luftfeder angeschlossenen Zusatzluftkammern, die in Abhängigkeit vom Einfederungshub des Rades nacheinander zwangläufig geschlossen werden, so daß sich die Federhärte bei jedem Federungshub zwangläufig in Abhängigkeit von diesem vergrößert (französische Patentschriften 398 355, 1152 500).
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Änderung der Federhärte in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit bzw. von der Federungsgeschwindigkeit mit einfachen, betriebssicheren und keine besondere Bedienung erfordernden Mitteln zu erzielen, insbesondere derart, daß schnellen Federungsstößen eine größere Federhärte als langsamen Federungsstößen entgegengesetzt wird und sich die Federhärte weitgehend der Federungsgeschwindigkeit anpaßt.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die bei langsamer Federungsbewegung über den ganzen Federungshub geöffnet bleibenden Drosselöffnungen zwischen den in an sich bekannter Weise konstantes Volumen aufweisenden Zusatzluftkammern untereinander und dem Innenraum des Luftfederungsgliedes einen voneinander unterschiedlichen Durchströmwiderstand aufweisen, so daß bei größererStrömungsgeschwindigkeit der aus dem Luftfederungsglied in die Zusatzluftkammern verdrängten Luft ein kleineres Luftvolumen als Feder wirksam ist und dadurch die Federung härter als bei kleinerer Luftgeschwindigkeit wirkt. Es wird infolgedessen bei hoher Federungs-und damit bei hoher Überströmgeschwindigkeit der zur Federung dienenden Luft ein Teil.der Kammern für die Federung mehr oder weniger unwirksam, wobei die Federungshärte durch die Anzahl der vorgesehenen Kammern sich praktisch kontinuierlich abstufen läßt. Die Zusatzkammern können hierbei hintereinander- oder nebeneinandergeschaltet sein, wobei sie je nach dem Strömungswiderstand der Durchströmquerschnitte nacheinander außer Wirkung bzw. wieder in Wirkung treten. Eine besondere Bedienung von Steuerungsorganen ist nicht erforderlich.
Das Unwirksammachen der Teilvolumen kann in besonders einfacher und zweckmäßiger Weise durch abgestimmte Drosselöffnungen erfolgen, so daß bewegliche Teile vermieden werden. Doch können hierzu auch selbsttätig in einer Richtung schließende Ventile, z. B. Metallventile, gegebenenfalls mit weichem Überzug, Gummi- oder Kunststoffventile, insbesondere jedoch Platten- oder Gummilappenventile mit geringer Masse, od. dgl. verwendet werden, die normalerweise offen sind und sich unter der Wirkung der Strömungsgeschwindigkeit - bei mehreren Ventilen vorzugsweise abgestuft - schließen.
Neben der Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit kann gleichzeitig eine Abhängigkeit von anderen Faktoren des Fahrzustandes, z. B. vom Federungshub des Rades, vorgesehen sein.
In den Zeichnungen sind in der nachfolgenden Beschreibung näher erläuterte Ausführungsbeispiele der Luftfederung nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Luftfederung mit parallel- und hintereinandergeschalteten Zusatzluftkammern sowie mit Drosselsteuerung der Federhärte in Abhängigkeit von der Federungsgeschwindigkeit und zusätzlich vom Federungshub, F i g. 2 eine Luftfederung mit hintereinandergeschalteten Zusatzluftkammern und Ventilsteuerung der Federhärte in Abhängigkeit von der Federungsgeschwindigkeit und F i g. 3 eine Luftfederung mit kombinierter Drossel- und Ventilsteuerung der Federhärte ähnlich wie in F i g. 1 und 2.
In F i g. 1 ist mit einer Achse 10 ein Drosselkörper 11 verbunden, der in eine als konischer Verbindungskanal ausgebildete Drosselöffnung 12 zwischen dem Innenraum 14 eines als Federbalg ausgebildeten Luft federungsgliedes 13 und einer darüber angeordneten Zusatzluftkammer 15 hineinragt, derart, daß beim Einfedern der Achse der Durchströmquerschnitt zwischen dem Innenraum 14 des Luftfederungsgliedes und der Zusatzluftkammer 15 bei fortschreitender Einfederung zunehmend verkleinert und die Federhärte zunehmend vergrößert wird, und zwar infolge der verstärkten Drosselwirkung um so mehr, je größer die Einfederungsgeschwindigkeit der Achse und damit auch die Strömungsgeschwindigkeit der aus dem Innenraum 14 des Luftfederungsgliedes 15 verdrängten Luft ist.
Neben der Zusatzluftkammer 15 sind noch weitere Zusatzluftkammern 16 und 17 vorgesehen. Die Zusatzluftkammer 16 ist hierbei durch eine relativ enge Drosselöffnung 18, die Zusatzluftkammer 17 durch eine noch engere Drosselöffnung 19 mit der Zusatzluftkammer 15 verbunden, so daß bei starken Stößen und hohen Luftgeschwindigkeiten die Zusatzluftkammern 16 und 17 als Zusatzvolumen mehr oder weniger ausfallen, und zwar bei einer bestimmten Luftgeschwindigkeit zunächst die Zusatzluftkammer 17 und bei einer noch höheren Luftgeschwindigkeit auch die Zusatzluftkammer 16.
Statt zylindrisch können die Drosselöffnungen 18 und 19 auch konisch ausgebildet sein. Soll die Drosselwirkung hauptsächlich beim Einfedern auftreten, verengen sich die Drosselöffnungen 18 und 19 gegen den Innenraum der Zusatzluftkammer 15 zu, andernfalls gegen die Innenräume der Zusatzluftkammern 16 bzw.17.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 sind in den Verbindungsöffnungen zwischen dem Innenraum 114 des Luftfederungsgliedes und der Zusatzluftkammer 115, zwischen dieser und der Zusatzluftkammer 116 sowie zwischen letzterer und der Zusatzluftkammer 117 Ventile 120, 121 und 122 vorgesehen, wobei die Federn der Ventile so bemessen sind, daß die Ventile normalerweise geöffnet sind und sich mit steigenden Luftgeschwindigkeiten zunächst das Ventil 122, hierauf das Ventil 121 und schließlich auch das Ventil 120 schließt, das wirksame Luftvolumen sich also stufenweise verkleinert und die Federhärte größer wird.
In den F i g. 1 und 2 kann auch eine der Zusatzluftkammern 16 oder 17 bzw. 116 oder 117 fehlen, oder es können mehr als zwei Zusatzluftkammern hinter- oder nebeneinander hinter der Zusatzluftkammer 15 oder 115 vorgesehen sein.
An Stelle der in F i g. 2 schematisch gezeichneten Tellerventile können natürlich auch beliebige andere Ventile, insbesondere jedoch möglichst masselose Platten- oder Gummilappenventile verwendet werden. Auch können die Ventile so ausgebildet sein, daß sie nach ihrem Schließen nur verzögert wieder öffnen. Auch können sie mit dynamischen Drosselöffnungen konstanten Querschnitts von der gemäß F i g. 1 beschriebenen Art kombiniert sein, z. B. auch derart, daß die Ventile bei einem Einfederungshub schließen, während die rohrförmigen Drosselöffnungen einer Strömung in entgegengesetzter Richtung, also beim Ausfedern der Achse, einen erhöhten Widerstand entgegensetzen.
F i g. 3 zeigt eine Drosseleinrichtung ähnlich derjenigen nach F i g. 1. Ein Drosselkörper 211 wirkt wiederum mit einer als konischer Verbindungskanal ausgebildeten Drosselöffnung 212 zusammen, welche den Innenraum 214 des Luftfederungsgliedes mit einer Zusatzluftkammer 215 verbindet, die innerhalb einer z. B. sie konzentrisch umschließenden Zusatzluftkammer 223 angeordnet ist.
Mit dieser steht sie einerseits über ständig offene Drosselöffnungen 224 und andererseits über als Lappenventile ausgebildete Ventile 225 in Verbindung, die sich bei starker Strömungsgeschwindigkeit der Luft vom Innenraum 214 des Luftfederungsgliedes bzw. von der Zusatzluftkammer 215 zur Zusatzluftkanimer 223, z. B. infolge eines starken Federungsstoßes, schließen, so daß alsdann nur noch die Drosselöffnungen 224 zum Durchtritt der Luft zur Verfügung stehen.
Sind die Ventile - etwa entsprechend F i g. 2 und 3 - oder andere bewegliche Abschluß- oder Drosselorgane aus Metall hergestellt, erhalten sie oder die mit ihnen zusammenwirkenden Ventilsitze od. dgl. zweckmäßig einen Gummiüberzug, so daß Geräusche vermieden werden. Selbstverständlich sind die Ventile oder sonstige bewegliche Teile, wie Gestänge od. dgl., jeweils so auszubilden, daß sie die Dichtheit des Luftfederungssystems nicht beeinträchtigen.
In weiterer Ausbildung der in F i g. 2 und 3 gezeigten Ausführung mit Ventilen zwischen den einzelnen Zusatzluftkammern und dem Innenraum des Luftfederungsgliedes können die Ventile auch in ihrer Masse im Verhältnis zur Stärke der Ventilfeder so abgestimmt werden, daß sie auf die Luftströmung zwischen den Zusatzluftkammern und dem Innenraum des Luftfederungsgliedes nur verhältnismäßig langsam ansprechen, so daß bei kurzhubigen Stößen, auch wenn diese mit höherer Frequenz erfolgen, keine wesentliche Drosselung der Luftströmung zwischen den Zusatzluftkammern und dem Innenraum des Luftfederungsgliedes stattfindet, die Federung also weich bleibt, während bei großen Stoßamplituden die Ventile schließen und dadurch eine entsprechende Verhärtung der Luftfederung eintritt.
Die gleiche Wirkung kann auch dadurch erzielt werden, daß man die Ventile 120,121 und 122 in an sich bekannter Weise mit einer hydraulischen Dämpfungsvorrichtung versieht, so daß sie erst bei längerem Luftdurchgang, also nur bei großen Stoßamplituden, schließen, bei kurzen Stößen jedoch im wesentlichen nicht ansprechen.
Die Zusatzluftkammern können in allen Fällen verschiedene Größe haben, z. B. derart, daß bei zunehmender Strömungsgeschwindigkeit zunächst große Zusatzluftkammern und hierauf stufenweise kleinere Zusatzluftkammern abgeschlossen oder gedrosselt werden. Doch kann auch eine andere Reihenfolge - je nach der gewünschten Federcharakteristik -gewählt werden.
Gewünschtenfalls können auch die einzelnen Luftvolumina der Zusatzluftkammern nach den F i g. 1 bis 3 stufenweise oder kontinuierlich, z. B. in an sich bekannter Weise durch Verdrängung mittels einer Flüssigkeitsmenge, regelbar sein.
Gegebenenfalls kann auch eine Regelung in Abhängigkeit von der Kurvenfahrt vorgesehen sein, indem z. B. in an sich bekannter Weise Regeleinrichtungen an das Lenksystem des Fahrzeugs derart angeschlossen sind, daß die Federung der kurvenäußeren Seite verhärtet, die Federung der kurveninneren Seite auf weicher eingestellt wird.
Die Räder können auf einer gemeinsamen, z. B. starren Achse gelagert oder einzeln am Rahmen oder Fahrzeugoberbau aufgehängt sein. Auch kann den Luftfedern mehrerer Räder in an sich bekannter Weise ein gemeinsames zuschaltbares oder regelbares Luftvolumen zugeordnet sein.

Claims

Patentansprüche: 1. Luftfederung für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mehreren über Drosselöffnungen untereinander und/oder mit dem Innenraum des Luftfederungsgliedes verbundenen, nebeneinander- und/oder hintereinandergeschalteten Zusatzluftkammern, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die bei langsamer Federungsbewegung über den ganzen Federungshub geöffnet bleibenden Drosselöffnungen (12, 18 und 19 bzw. Ventile 120, 121 und 122 bzw. 212, 224 und Ventil 225) zwischen den in an sich bekannter Weise konstantes Volumen aufweisenden Zusatzluftkammern (15,16 und 17 bzw. 115,116 und 117 bzw. 215 und 223) untereinander und dem Innenraum (14 bzw. 114 bzw. 214) des Luftfederungsgliedes einen voneinander unterschiedlichen Durchströmwiderstand aufweisen, so daß bei größerer Strömungsgeschwindigkeit der aus dem Luftfederungsglied in die Zusatzluftkammern verdrängten Luft ein kleineres Luftvolumen als Feder wirksam ist und dadurch die Federung härter als bei kleinerer Luftgeschwindigkeit wirkt.
2. Luftfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei jeder Nebeneinanderschaltung mindestens eines Teils der Zusatzluftkammern, die nebeneinandergeschalteten Zusatzluftkammern (16 und 17) mit dem Innenraum (14) des Luftfederungsgliedes (13) bzw. mit einer ihnen vorgeschalteten Zusatzluftkammer (15) durch Drosselöffnungen (18 und 19) unterschiedlichen, aber konstanten Querschnitts verbunden sind.
3. Luftfederung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselöffnungen sich in an sich bekannter Weise gegen das Innere der Zusatzluftkammern in Strömungsrichtung der beim Einfedern der Räder verdrängten Luft verengen.
4. Luftfederung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselöffnungen sich in an sich bekannter Weise gegen das Innere der Zusatzluftkammern in Strömungsrichtung der beim Einfedern der Räder verdrängten Luft erweitern.
5. Luftfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselöffnungen zwischen der Zusatzluftkammer (115) und dem Innenraum (114) des Luftfederungsgliedes oder zwischen vor- und nachgeschalteten Zusatzluftkammern (115 und 116 bzw. 116 und 117 bzw. 215 und 223) durch sich in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit selbsttätig im Schließsinn verstellende Ventile (120, 121, 122 oder 225) verkleinert oder verschlossen werden.
6. Luftfederung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren hintereinander- oder nebeneinandergeschalteten Zusatzluftkammern (115, 116 und 117) die die Drosselöffnungen steuernden Ventile (120, 121 und 122) sich bei zunehmender Strömungsgeschwindigkeit im Sinn einer stufenweisen Verkleinerung des Zusatzluftvolumens nacheinander im Schließsinn verstellen.
7. Luftfederung nach den Ansprüchen 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (120, 121 und 122) zur aufeinanderfolgenden selbsttätigen Verstellung im Schließsinn eine unterschiedliche Schließkraft erfordern. B.
Luftfederung nach den Ansprüchen 1 und 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Hintereinanderschaltung der Zusatzluftkammern (115, 116 und 117) die Schließkraft der Ventile (122 bzw. 121) für die in Strömungsrichtung der Luft beim Einfedern der Räder jeweils hinteren Zusatzluftkammern (117 bzw. 116) schwächer als die Schließkraft der Ventile (121 bzw. 120) der jeweils davorliegenden Zusatzluftkammern (116 bzw. 115) ist, derart, daß bei Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Luft zunächst die jeweils hinterste Zusatzluftkammer (117) und nacheinander die jeweils vorangehenden Zusatzluftkammern (116 bzw. 115) vom Innenraum (114) des Luftfederungsgliedes gedrosselt bzw. getrennt werden.
9. Luftfederung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine ein Zusatzvolumen aufnehmende Zusatzluftkammer (223) mit dem Innenraum (214) des Luftfederungsgliedes bzw. einer zwischengeschalteten Zusatzluftkammer (215) in an sich bekannter Weise außer über ein selbsttätig schließendes Ventil (225) noch über eine Drosselöffnung (224) verbunden ist, so daß beim Schließen des Ventils (225) noch die Drosselöffnung (224) als Verbindung bleibt.
10. Luftfederung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung zwischen der Zusatzluftkammer (15 bzw. 215) und dem Innenraum (14 bzw. 214) des Luftfederungsgliedes ein eine in Abhängigkeit von der Fahrzeugbelastung bzw. der Einfederung der Räder veränderliche Drosselwirkung ausübender, beim Einfedern der Räder zunehmend drosselnder Drosselkörper (11 bzw. 211) vorgesehen ist.
11. Luftfederung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die neben- oder hintereinandergeschalteten Zusatzluftkammern verschieden groß bemessen sind.
12. Luftfederung nach den Ansprüchen 1 und 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Drossel- oder Absperrventile bewegliche Elemente von geringer Masse, wie Platten- oder Gummilappenventile, vorgesehen sind.
13. Luftfederung nach den Ansprüchen 1 und 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile so ausgebildet sind, daß diese nur bei großen Stoßamplituden schließen bzw. wesentlich drosseln.
14. Luftfederung nach den Ansprüchen 1 und 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile in an sich bekannter Weise mit Dämpfungsvorrichtungen versehen sind.
15. Luftfederung nach den Ansprüchen 1 und 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile bzw. deren Ventilsitze mit einem geräuschmindernden überzug, wie Gummiüberzug, versehen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 610 541, 567162; deutsche Auslegeschriften Nr. 1088 086, 1065 669, 1022 479,1001126; französische Patentschriften Nr. 1152 500, 398 355; USA.-Patentschriften Nr. 2 633 811, 1691482.