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Luftfederung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge Soweit Luftfederutigeti
für Fahrzeuge iin Gebrauch sind, weisen sie den Nachteil auf, daß je nach der Belastung
des Fahrzeugs der abgefederte Fahrzeugteil in verschiedener Höhenlage zum Fahrboden
steht. Dieser Nachteil macht sich vor allem bei solchen Fahrzeugen, wie z. B. Omnibussen
oder Lastwagen, deren Lasten stark wechseln, besonders störend bemerkbar, bei Omnibussen
y. B. hauptsächlich wegen des Einsteigens, bei Lastwagen wegen des 1e- und Entladens
an Laderampen, Güterwagen o. dgl. Aber auch bei jedem anderen Fahrzeug ist die unterschiedliche
-Mittellage der Federung bei verschiedenen Grundbelastungen unangenehm und hindernd.
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Die Erfindung sieht eine verbesserte Wirkungsweise derartiger Luftfederungen,
insbesondere für Kraftfahrzeuge mit stark wechselnder Belastung, vor und bezweckt
im wesentlichen eine Federuni, welche unabhängig von der Belastung, in stets gleicher
Mittellage gehalten wird, so daß Belastungsänderungen sich nicht störend auf die
Bodenhöhe des Fahrzeugs auswirken können.
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Die Erfindung besteht demgemäß im wesentlichen darin, daß ein in einem
Druckzylinder gegen die Wirkung des Luftpolsters sich bewegender Kolben im Bereiche
seiner Mittellage die in den Zylinder ständig nachströmende, das Luftpolster auffüllende
und aus dem Zylinder wieder abströinende Druckluft, deren Höchstdruck mindestens
so hoch wie der höchste auftretende Lastdruck bemessen ist, derart steuert, daß
der Druck des Luftpolsters bei sich erhöhendem Lastdruck so lange erhöht bzw. bei
sich erniedrigendem Lastdruck so lange erniedrigt wird, bis der Kolben seine Mittel-
Lage
im wesentlichen wieder erreicht hat. Zweckmäßig sind zur Steuerung der Druckluft
durch den Kolben eine oder mehrere Austrittsöffnungen aus dem Zylinder vorgesehen,
welche in Abhängigkeit von der Kolbenstellung abwechselnd freigegeben und geschlossen
werden und wobei der Druck der Druckluft derart bemessen ist, daß auch bei dem höchsten
statischen Lastdruck die Austrittsöffnung oder -öffnungen wenigstens noch teilweise
vom Kolben freigegeben sind. Die Druckluft wird hierbei zweckmäßig vom Federungskolben
selbst bzw. von einem sich mit dem Kolben mitbewegenden Teil, wie z. B. einem Kolbenringe,
der Kolbenstange usw., gesteuert. Vorzugsweise ist ferner jedem Federungszylinder
eine besondere Luftpumpe zugeordnet. Hierdurch können kompliziertere Regelungsorgane
vermieden werden. Die einzelnen Pumpen, die je für sich sehr klein gehalten sein
können, werden zweckmäßig in einem Aggregat zusammengefaßt.
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Die Erfindung besteht des weiteren darin, daß die Luftfeder mit einem
durch Luftverdichtung oder Luftverdrängung wirkenden Stoßdämpfer bzw. Federungbremse
zusammen arbeitet. Das gleichartige pneumatische Prinzip für Federung und Stoßdämpfung
läßt besonders einfache und organisch zusammenwirkende Aggregate zu. Eine besonders
einfache Konstruktion ergibt sich, wenn die der Druckluftfeder entgegengesetzte
Kolbenseite als Stoßdämpfer bzw. Bremszylinder ausgebildet ist, z. B. derart, daß
diese Kolbenseite durch einen von der Kolbenstange mit Abdichtung durchsetzten Zylinderdeckel
abgeschlossen ist. Hierdurch kann erreicht werden, daß z. B. beim'Hochfedern des
abgefederten Fahrzeugteiles eine starke Bremswirkung infolge Kompressionswirkung
der auf der Kolbenrückseite eingeschlossenen Luft entsteht. Verrichtet man hierbei
Arbeit durch Ein- und Ausströmenlassen von Luft, so wird) die Wirkung eines Stoßdämpfers
erzielt. In einfacher Weise kann dieses durch eine oder mehrere Drosselöffnungen
in denn Brems- oder Stoßdämpferzylinder erreicht werden, durch welche Luft bei Auswärtsbewegung
des Kolbens angesaugt, bei Einwärtsbewegung nach außen verdrängt wird. Die Öffnungen
können hierbei ständig offen, ungesteuert, oder z. B. zwangsläufig bzw. selbsttätig
gesteuert sein, z. B. derart, daß das Ansaugen der Luft unter verhältnismäßig geringerDrosselung,dasVerdrängen
dagegen unter verhältnismäßig starker Drosselung erfolgt. Steuerung und Bemessung
kann hierbei dem jeweiligen Zweck angepaßt werden. Auch können Steuer- und Drosselquerschnitte
regelbar sein.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele für die Erfindung
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i eine einfache Luftfederung ohne Stoßdämpfer,
Abb. 2 eine Luftfederung mit einem mit ihr zu einem Aggregat vereinigten Stoßdämpfer
und Abb. 3 eine Steuerung des Stoßdämpfers mittels der Kolbenstange.
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In der Ausführungsform nach Abb. i gleitet im Zylinder i, welcher
z. B. mit dem Fahrzeugrahmen 2 verbunden ist, der seinerseits an der Fahrzeugachse
3 mittels der Kolbenstange 4 angelenkte Kolben 5. Die Druckluft wird dem Zylinder
durch eine nicht dargestellte Luftpumpe, welche z. B. durch den Fahrzeugantrieb
angetrieben «erden kann, über die Leitung 6 und zweckmäßig ein Rückschlagventil7
zugeführt und kann über eine vom Kolben bzw. von einem Kolbenring 8 gesteuerte Öffnung
9 nach außen abströmen.
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Im Ruhestand des Fahrzeugs wird sich der Kolben 5 bei ständig nachströmender
Druckluft jeweils in diejenige Stellung einstellen, bei welcher die Öffnung 9 durch
den Kolbenring 8 gerade noch freigegeben ist. Es wird hierbei jeweils so viel Druckluft
aus der Öffnung 9 abströmen, claß im Innern des Zylinders ein Druck herrscht, der
dem auf den Federungszylinder entfallenden .Xnteil der Fahrzeuglast das Gleichgewicht
hält. Der Druck der zuströmenden Druckluft entspricht also zweckmäßig mindestens
dem sich aus der Höchstbelastung des Fahrzeugs ergebenden spezifischen Federungsdruck.
Die Einstellung des Kolbens ist hierbei im wesentlichen unabhängig von der Fahrzeugbelastung.
Wird das Fahrzeug stärker belastet, so daß Zylinder und Kolben das Bestreben haben,
sich gegeneinander zu bewegen, und die Öffnung 9 zunächst abschließen, so wird sich
der Zylinderraum oberhalb des Kolbens so lange mit Druckluft aus der Leitung 6 auffüllen
und der Druck im Zylinder so lange erhöhen, bis der Kolben 5 die Öffnung 9 wieder
freigibt und infolge Abströmens der Druckluft der Druck derselben nicht weiter ansteigt.
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Während der Fahrt, bei der der Kolben infolge der Federungsbewegung
hin und her gleitet, wird die Abströmöffnung abwechselnd nach der einen oder anderen
Seite vom Kolben bzw. Kolbenring überstrichen und damit abwechselnd ganz abgedeckt
und wieder freigegeben. jedoch wird sich auch in diesem Falle ein mittlerer Zustand
bzw. Druck der Luft und damit eine mittlere Kolbenlage einstellen, die dem vorher
beschriebenen Ruhezustand des Kolbens entspricht.
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Bei der Ausführung nach Abb. 2 ist die untere Kolbenseite als Stoßdämpfer
ausgebildet. Zu diesem Zweck ist der Zylinder nach unten durch einen Deckel io abgeschlossen,
in welchem die Kolbenstange 4 z. B. mittels Stopfbüchse o. dgl. mit Abdichtung geführt
ist. Durch eine Drosselbohrung i I
oder deren mehrere kann die Luft in,denRaum
unter dem Kolben ein- bzw. aus ihm ausströmen. Um die Dämpfungswirkung weiter zu
vergrößern, kann eine zusätzliche Öffnung 12 vorgesehen sein, welche z. B. durch
ein gesteuertes oder sich selbsttätig beim Aufwärtshub des Kolbens öffnendes Ventil
13 gesteuert wird. Beim Aufwärtshub des Kolbens wird in diesem Falle eine
verhältnismäßig geringe Drosselwirkung eintreten, während der Abwärtshub sich unter
verhältnismäßig starker Drosselung und damit unter starker Dämpfung der Federungsbewegung
vollzieht.
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Die Bohrungen i i und 12 sind ferner zweckmäßig derart angeordnet,
daß sie am Ende des Abwärtshubes des Kolbens bzw. des Aufwärtshubes
des
Zylinders, z. B. nac hrinander vom Kolben bzw. einem Kolbenring 14 abgedeckt werden.
Bei Überschreiten der entsprechenden Kolbenstellung kann Luft nicht mehr nach außen
entweichen, der Kompressionsdruck steigt stark an, und die Kolbenbewegung wird stark
abgebremst. Die Luftbohrungen und Luftleitungen werden zweckmäßig mit Luftfilter
ausgestattet. Damit möglichst wenig Luftbewegung nach außen stattfindet, ist es
vorteilhaft, alle Bohrungen oder Leitungen in einen Sammelrahm münden zu lassen
und erst diesen über ein gemeinsames Filter mit der Außenluft zu verbinden. In Abb.
2 wird dieser Raum durch einen zum Zylinder konzentrischen -Mantel 1.5 gebildet.
Innerhalb desselben befindet sich ein großflächiges Filter 16, welches den Raum
in zwei konzentrische Räume unterteilt. Der äußere Raum führt über eine Leitung
17 ins Freie.
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_b1. 3 zeigt eine Anordnung, bei welcher die Verbindung des durch
die untere Kolbenseite gebildeten Stoßdämpferraumes mit der Außenluft durch die
Kolbenstange gesteuert wird. Zu diesem Zweck ist die Kolbenstange mit einer axialen
Bohrung i(9 versehen, von welcher die beiden Querbohrungen i9 und 20 zur .'lußenseite
der Kolbenstange führen. Diese sind z. B. derart angeordnet, daß sie nur innerhalb
eines gewissen mittleren Bereiches des F edertingshubes den Stoßdämpferraum unterhalb
des Kolbens mit der;lußenluft verbinden, außerhalb dieses Bereiches die Verbindung
jedoch absperren und damit eine starke Bremswirkung erzeugen.
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Im einzelnen kann die durch die Erfindung angestrebte Wirkung natürlich
auch auf konstruktiv wesentlich andere Weise erreicht werden. So kann beispielsweise
statt einer im Zylinder angeordneten, vom Kolben oder Kolbenring gesteuerten Abströmöffnung
g ein Steuerquerschnitt für die abströmende Luft an ganz anderer Stelle angeordnet
sein und die Steuerung des Querschnittes in Abhängigkeit von der Kolbenstellung
mittels einer mechanischen, elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Einrichtung
erfolgen. An Stelle einer einzigen Bohrung 9 können ferner mehrere solcher Bohrungen
in gleicher oder auch gegebenenfalls in etwas verschiedener Höhenlage in Richtung
des Kolbenhubes angeordnet sein. Ferner kann eine entsprechende Abströmöffnung auch
durch die Kolbenstange, z. B. ähnlich wie in Abb. 3, gesteuert werden. Des weiteren
kann der Kolben mit dem Fahrzeugrahmen und der Zylinder mit der Fahrzeugachse verbunden
sein.
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Ähnlich wie die Abströmöffnung zum Abströmen der Druckluft aus der
der Federung dienenden Kolbenseite des Zylinders können auch die Öffnung bzw. Öffnungen
zum Ein- und Ausströmen der angesaugten oder verdrängten Luft in die Stoßdämpferseite
des Zylinders bzw. aus derselben in Abhängigkeit vom Kolbenhub, gegebenenfalls auch
durch besondere Einrichtungen, gesteuert werden, beispielsweise derart, daß eine
progressive Stoßdämpferwirkung erzielt wird. Zweckmäßig können ferner der Kolben
5 bzw. die Zylinderdeckel derart gestaltet sein, daß in den äußersten Kolbenlagen,
aufwärts oder abwärts, ein nur geringer Totraum ent= steht, welcher ein besonders
starkes Abbremsen des Kolbens bei Annäherungen an diese äußersten Kolbenlagen bewirkt.
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Die Luftfederung kann ferner mit einer beliebigen anderen Federung,
z. B. Stahlfederung, kombiniert werden, die z. B. als Schraubenfeder innerhalb oder
außerhalb des Luftfederelementes angebracht werden kann. Dies hat u. a. den Vorteil,
daß bei längerem Stehen des Fahrzeugs und langsamem Entweichen der Luft aus dem
Luftfederelement der abgefederte Teil des Fahrzeugs auf der Stahlfederung ruht.
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Die Federung ist z. B. sowohl für unabhängige Radführung, beispielsweise
für Schwingachsen, als auch für Starrachsen anwendbar. In letzterem Falle ist die
Achse mit besonderen Führungen zur Aufnahme der Längs- und Querkräfte zu versehen.