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Druckluftfederung für Fahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf Druckluftfederungen
für Fahrzeuge, insbesondere Straßenfahrzeuge, mit Einrichtungen zur Regelung des
Luftdruckes in den Federelementen und mit Sicherheitsventilen in den Leitungen zwischen
dem Druckluftvorrat und den Federelementen. Der Luftdruck solcher Achsfederungen
wird üblicherweise in Abhängigkeit von der Belastung des Fahrzeuges so geregelt,
daß der senkrechte Abstand zwischen der Achse und dem Fahrgestell möglichst unverändert
bleibt. Man erhält damit bekanntlich gleiche Schwingungsverhältnisse für das beladene
wie das unbeladene Fahrzeug. Die Regelung des Luftdruckes wird meist durch selbsttätige
Niveauventile vorgenommen, die das einzelne Federelement oder Gruppen von Federelementen
aus dem Luftvorrat nachfüllen oder Luft aus den Federelementen entweichen lassen.
Derartige Niveauventile werden auch dazu benutzt, den Neigungen des Fahrzeuges in
der Kurve entgegenzuwirken.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, nachteilige Folgen durch
Schäden im Druckluftsystem, z. B. Undichtheit eines einzelnen Federbalges, für die
übrige Luftfederung zu vermeiden. In solchen Fällen wird der Luftvorrat über den
beschädigten Balg entleert. Da die übrigen Federbälge die Last des ausgefallenen
Balges mit übernehmen müssen, sinkt das Fahrzeug durch die höhere Belastung dieser
Bälge entsprechend ab, und die Niveauventile öffnen die Verbindung zum Vorrat. Da
der Vorratsdruck aber abgefallen ist, strömt jetzt die Druckluft aus den unbeschädigten
Federbälgen umgekehrt in den Luftvorrat und von diesem durch den beschädigten Balg
ins Freie. Ein Schaden an einem einzigen Federbalg läßt also den Druck auch aus
den übrigen Bälgen entweichen. Das Fahrzeug senkt sich dann soweit, daß selbst ein
Aufbocken zur Behebung des Schadens schwierig ist.
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Es ist bekannt, Rückschlagventile zwischen dem Vorrat und den einzelnen
Federelementen vorzusehen, die bei einem Druckabfall im Vorrat, z. B. durch Schäden
an einem Federbalg, ein Überströmen der Luft aus den übrigen Federbälgen nach dem
Vorrat verhindern. Die noch arbeitenden Federbälge werden aber nicht mehr nachgefüllt,
weil der Vorratsdruck durch den schadhaften Balg abgesunken ist.
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Es wurde ferner vorgeschlagen, in der Luftleitung zwischen dem Niveauventil
und dem Federbalg ein Sicherheitsventil vorzusehen, das bei vorübergehendem Absinken
der Radachse, z. B: beim Durchfahren eines Schlagloches, oder beim Anheben des Fahr-
; zeugrahmens ein übermäßiges Absinken des Luftdruckes im Federbalg verhindert.
Bei Luftzufuhr nach dem Federbalg hält der auf einen federbelasteten Kolben einwirkende
Druck der Luft das Ventil ganz geöffnet, während beim Ablassen der Luft aus dem
Federbalg der nur unmittelbar am Ventilkegel angreifende Luftdruck dieses geöffnet
hält, wenn dieser Druck nicht erheblich abgesunken ist. Ein solches Ventil erfüllt
jedoch nicht die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe.
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Das Sicherheitsventil gemäß der Erfindung ist so ausgebildet, daß
an dessen Ventilstange entgegen der Kraft einer Feder getrennt voneinander sowohl
der Druck des Druckluftvorrats als auch der Druck des Luftfederelementes selbst
im Öffnungssinn angreifen. Dies geschieht vorteilhaft dadurch, daß am Schaft des
Sicherheitsventils übereinander zwei Kolben in getrennten Zylinderräumen oder an
zwei Membranen angreifen. Die Schließfeder des Sicherheitsventils wird vorzugsweise
so abgestimmt, daß das Ventil bei einem um weniges niedrigeren Druck als dem normalen
Vorratsdruck schließt. Daraus ergeben sich folgende Wirkungen: Ist ein Federbalg
schadhaft, so daß die Luft entweicht, dann ist der Druck dieses Balges an dem betreffenden
Kolben seines Sicherheitsventils nicht mehr wirksam, und der Druck des Vorratsbehälters
allein greift am Ventil im Öffnungssinn an. Sobald durch Einströmen der Luft in
den schadhaften Balg der Vorratsdruck um weniges gesunken ist, entsprechend der
Abstimmung der Feder, schließt das Ventil und der Vorratsdruck bleibt annähernd
erhalten.
Bei den unbeschädigten Federelementen bleiben die Sicherheitsventile
dagegen geöffnet, weil hier der Balgdruck selbst zusammen mit dem des Luftvorrats
das einzelne Ventil geöffnet hält. Die selbsttätige Regelung wird hiernach für diese
Federbälge nicht unterbrochen.
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Wenn der Vorratsdruck durch eine andere Undichtheit im System oder
aus irgendeinem anderen Grunde soweit absinkt, daß der Vorratsdruck zusammen mit
dem des Federbalges die Vorspannung der Feder des Sicherheitsventils nicht mehr
überwindet, so schließt das Ventil, und die im Balg noch vorhandene Luft ist gegen
Abblasen nach dem Vorrat hin abgesichert.
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Die erfindungsgemäßen Sicherheitsventile können als getrennte Einheiten
in das Fahrzeug eingebaut sein. Vorzugsweise werden sie jedoch mit den Steuerelementen
für die Regelung des Luftdruckes, z. B. dem in Abhängigkeit vom Abstand derFahrzeugachse
gegenüber dem Fahrgestell gesteuerten Niveauventil, baulich vereinigt.
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Üblicherweise wird die Luftfederung von Fahrzeugen mit anderen Druckluftsystemen,
z. B. für die Radbremsen und eine Türbetätigung, von einem gemeinsamen Verdichter
gespeist. Diese Systeme, die jeweils getrennte Vorratsbehälter haben, sind gegen
Druckverluste getrennt abgesichert. Im Sinn der Erfindung wird der Vorrat für die
Luftfederung auf einen höheren Druck abgesichert als die übrigen Systeme. Man erreicht
damit, daß bei einem Balgschaden die übrigen Druckluftkreise vom Verdichter weiterhin
gespeist werden.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines einzelnen Federelementes
schematisch veranschaulicht.
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Zwischen dem Fahrgestelirahmen 1 und der Radachse 2 befindet sich
ein üblicher Federbalg 3. Das am Fahrgestell l befestigte Niveauventil 4 wird in
üblicher Weise über den Hebel 5 und ein an der Achse 2 angreifendes Verbindungsglied
6 so betätigt, daß mit einer Vergrößerung des Abstandes die Luft aus dem Federbalg
3 ins Freie entweicht und daß mit Verkleinerung des Abstandes Druckluft aus dem
Vorratsbehälter 7 über Leitungen 8, 9 und 10 dem Federbalg 3 zugeführt wird. Das
Fahrgestell bleibt dadurch unabhängig von dem Beladezustand in engen Grenzen in
nahezu gleichem Abstand über der Achse.
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Zwischen die Leitungsteile 8, 9 ist das erfindungsgemäße Sicherheitsventil
11 eingeschaltet. Es besteht aus einem Zylindergehäuse mit durch eine Querwand 12
unterteilten Zylinderräumen 13 und 14. Der Schaft 15 des Ventils trägt in jedem
der beiden Zylinderräume einen Kolben 16, 17. Eine vorgespannte Druckfeder 18 sucht
.das Ventil geschlossen zu halten.
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Die Leitung 8 ist mit dem unteren Zylinderraum 14 verbunden, während
eine Leitung 19 den oberen Zylinderraum 13 mit dem Federbalg 3 verbindet. Die Wirkungsweise
ist folgende: Der Druck des Vorratsbehälters 7 und der Luftdruck im Federbalg 3
greifen in derselben Richtung am Ventil an und halten dieses gegen die Kraft der
Schließfeder 18 so lange offen, wie die Summe der Drücke ausreicht, die Federkraft
zu überwinden. Diese ist im Sinn der Erfindung so bemessen, daß ein um weniges niedrigerer
Druck als der normale Luftdruck des Vorratsbehälters 7 allein das Ventil gerade
noch offenhält. Im Fall einer Beschädigung des Federbalges wird der obere Zylinderraum
13 drucklos und nur der Druck im unteren Zylinderraum 14 hält das Ventil geöffnet.
Sobald darauf der Luftdruck durch Überströmen aus dem Behälter in den schadhaften
Balg um weniges unter den normalen Druck absinkt, schließt das Ventil und der Vorrat
ist damit gegen weiteres Entweichen gesichert.
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Für die weiteren unbeschädigten Federbälge bleibt die Druckregelung
mittels der zugehörigen Niveauventile 4 erhalten. Normalerweise liegt der Vorratsdruck
wesentlich über dem der Federbälge. Im Behälter 7 wird beispielsweise ein Druck
von 8 atü aufrechterhalten, während die Federbälge im Beladezustand des Fahrzeuges
z. B. 6 atü halten. Das erfindungsgemäße Sicherheitsventil, das durch zwei Drücke
zugleich geöffnet wird, ermöglicht es, die Regelung des Luftdruckes durch das Ventil
4 in weiten Grenzen des Vorratsdruckes aufrechtzuerhalten. Erst wenn der Vorratsdruck
durch irgendeinen Schaden im System etwa auf die Hälfte absinkt, wird das Ventil
11 geschlossen.
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An Stelle gleicher Zylinderdurchmesser für die das Ventil
11 offenhaltenden Kolben können auch ungleiche Durchmesser gewählt werden,
so insbesondere ein größerer Durchmesser des dem Druck des Federbalges ausgesetzten
Kolbens.