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Luftfederung.
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Die Neuerung betrifft eine rein pneumatische Luftfederung zur gefederten,
gegenseitigen Abstützung zweier Bauteile mit im Mittel konstant bleibendem, belastungsunabhängigen
Abstand voneinander.
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Derartige, bekannte Luftfederungen weisen zur Steuerung des Druckes
in den Luftfederbälgen eine Ventileinrichtung auf, die von einem sich zwischen den
abzufedernden Bauteilen erstreckenden und deren Entfernung voneinander messenden
Hebelsystem betätigbar ist. Das Hebelsystem ist dabei während der Federungsvorgänge
ständig in Bewegung, so daß es mechanisch stark beansprucht ist. Des weiteren sind
im Hebelsystem dieses versteuernde, elastische Glieder und Stoßdämpfer erforderlich,
um nicht jede Federungsbewegung zur Auswirkung auf die Ventileinrichtung gelangen
zu lassen.
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Die Aufgabe der Neuerung besteht in der Schaffung einer Luftfederung
der eingangs angeführten Art, welche zur Steuerung keines Hebelsystems bedarf und
daher billig und einfach zu erstellen ist sowie betriebssicher arbeitet.
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Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß gelöst durch zwei einander
nachgeschaltete,
sich zwischen den beiden Bauteilen erstreckende Luftfederbälge, deren einer ein
abgeschlossenes Luftvolumen aufweist, dessen Druck einen Steuerkolben eines Steuerventiles
in Öffnungsrichtung eines Nachspeiseventiles für den anderen, zusätzlich von der
Kraft eines elastischen Gliedes im Sinne seiner Zusammendrückung belasteten Luftfederbalg
beaufschlagt, wobei der Druck in dem zweitgenannten Luftfederbalg den Steuerkolben
in Öffnungsrichtung eines Auslaßventiles beaufschlagt.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Neuerung ergibt sich dadurch,
daß der Luftfederbalg mit abgeschlossenem Luftvolumen eine kleinere, wirksame Fläche
aufweist und eine kleinere Kolbenfläche des Steuerkolbens beaufschlagt als der in
seinem Druck steuerbare Luftfederbalg. Hierdurch ist ein günstiges Steuerungsverhalten
der Luftfederung erzielbar.
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In der Abb. ist ein Ausführungsbeispiel der Neuerung schematisch dargestellt.
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Zwischen zwei Bauteilen 1 und 3 erstrecken sich zwei in Serie geschaltete
Luftfederbälge 5 und 7. Im Luftfederbalg 5 mit grösserer, wirksamer Fläche ist eine
an dessen beiden Stirnflächen verankerte Zugfeder 9 angeordnet. Der im ein abgeschlossenes
Luftvolumen aufweisenden Luftfederbalg 7 herrschende Druck beaufschlagt über eine
Rohrleitung 11 die Zylinderkammer 13 eines
Steuerventils 15. Die
Zylinderkammer 13 ist durch einen Differentialkolben 19 von einem dessen größere
Kolbenfläche 21 beaufschlagenden, mit dem Luftfederbalg 5 über eine Rohrleitung
23 in Verbindung stehenden Zylinderraum 25 abgetrennt ; sie beaufschlagt die kleinere
Kolbenfläche 17 des Differentialkolbens 19. Zu beiden Seiten des Differentialkolbens
19 ist ein von diesem steuerbares Ventil 27 bzw. 29 angeordnet. Das sich in Beaufschlagungsrichtung
der Zylinderkammer 13 öffnende Ventil 27 überwacht die Verbindung des Zylinderraumes
25 über einen den Differentialkolben durchsetzenden Längskanal 31 mit einem von
einer nicht dargestellten Druckluftquelle aufgeladenen Raum 33 und das Ventil 29
ist in eine vom Zylinderraum 25 über einen Kanal 35 und einen Raum 37 führende Entlüftung
eingeschaltet. Beide Ventile 27 und 29 sind durch Federkräfte in Schließrichtung
belastet.
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Zur Darstellung der Wirkungsweise der Luftfederung sei angenommen,
daß das Bauteil 3 anfangs mit einer bestimmten, konstanten Kraft gegen das Bauteil
1 drücke. Die Luftfederbälge 5 und 7 nehmen dabei ihre ausgezogen dargestelltenLagen
ein. Der Differentialkolben 19 des Steuerventils 15 steht in einer mittleren Gleichgewichtslage
und die beiden Ventile 27 und 29 sind geschlossen. In den Luftfederbälgen 5 und
7 herrschen durch das Flächenverhältnis des Differentialkolbens in ihrem Größenverhältnis
bestimmte, konstante Drücke. Die Zugfeder 9 ist um ein bestimmtes Maß gedehnt.
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Bei einer Steigerung der vom Bauteil 3 gegen das Bauteil 1 ausgeübten
Kraft drücken sich die Federbälge 5 und 7 zusammen. Im Luftfederbalg 7 tritt dabei
eine Drucksteigerung ein, die diejenige im Luftfederbalg 5 übersteigt, da sich die
Feder 9 beim Zusammendrücken des Luftfederbalges 5 entspannt. Die Beaufschlagung
des Differentialkolbens 19 des Steuerventils 15 gerät daher durch überwiegende Beaufschlagungssteigerung
über die Zylinderkammer 13 aus ihrer Gleichgewichtslage, der Kolben 19 senkt sich
gemäß Abb. und öffnet das Ventil 27. Das Ventil 29 bleibt dabei geschlossen. Aus
dem Raum 33 strömt nunmehr Druckluft über das Ventil 27, den Kanal 31 und den Zylinderraum
25 in den Luftfederbalg 5 ein, bis in diesem ein im ursprünglichen Verhältnis zum
Druck im Luftfederbalg 7 herrschende Druck erreicht ist und der Differentialkolben
19 in seine dargestellte Mittellage zurückkehrt. Der Luftfederbalg 5 bläht sich
infolge der Drucklufteinsteuerung auf, bis die Zugfeder 9 um ein der Drucklufteinsteuerung
proportionales Maß gespannt ist.
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Zum leichteren Verständnis der sich bei einer Belastungssteigerung
der Luftfeder abspielenden Vorgänge sei ein Zahlenbeispiel angeführt : Das Bauteil
3 drücke anfangs mit einer Kraft von 300 kp gegen das Bauteil 1 ;
| p |
| der Luftfederbalg 7 habe eine wirksame Fläche von 100 cm und
in |
ihm herrsche ein Druck von 3 atü ; er übt also eine Kraft von 300
kp aus ;
| 0 |
| der Luftfederbalg 5 habe eine wirksame Fläche von 200 cm2,
und |
in ihm herrsche ein Druck von 2 atü ; er übt also eine Kraft von 400 kp aus ; die
Zugfeder 9 ist daher auf eine Zugkraft von 100 kp gespannt und das Flächenverhältnis
des Differentialkolbens 19 beträgt 2 : 3. Bei diesen Verhältnissen herrscht Gleichgewicht.
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Bei einer Steigerung der zwischen den Bauteilen 1 und 3 wirkenden
Kraft auf 600 kp steigt der Druck im Luftfederbalg 7 durch Zusammendrücken auf 6
atü. Infolge der Wirkung des Steuerventils 15 stellt sich im Luftfederbalg 5 ein
Druck von 4 atü ein, so daß dieser Luftfederbalg eine Kraft von 800 kp ausübt und
sich daher aufbläht, bis die Feder 9 derart gespannt ist, daß sie 200 kp aufnimmt.
Der Luftfederbalg 5 bläht sich also bei einer Belastungssteigerung der Luftfederung
bis zur gestrichelt dargestellten Kontur auf und der Luftfederbalg 7 drückt sich
zusammen ; die Gesamthöhe der beiden Luftfederbälge 5 und 7 bleibt konstant.
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Bei einer Entlastung der Luftfederung spielen sich entsprechend entgegengesetzte
Vorgänge ab, wobei sich das Ventil 29 öffnet und Druckluft aus dem Luftfederbalg
5 ins Freie entläßt.
Zur Abstimmung der Luftfederung kann es vorteilhaft
sein, die Vorspannung der Zugfeder 9 vermittels bekannter, nicht ge-
| zeigter Maßnahmen einstellbar zu gestalten. |
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