DE3436664A1

DE3436664A1 - Membran-luftfeder

Info

Publication number: DE3436664A1
Application number: DE19843436664
Authority: DE
Inventors: Akira Higashidani; Hiroyuki Yokohama Kanagawa Maeda; Fujio Ohkawa
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1983-10-07
Filing date: 1984-10-05
Publication date: 1985-05-02
Also published as: US4854555A; DE3436664C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Membran-Luftfeder und bezieht sich insbesondere auf eine verbesserte Membran-Differentialluftfeder .mit einer großen und einer kleinen Luftkammer.

Weil die Luftfeder dieses Typs auch bei kleinen Abmessungen eine große schwingungsdämpfende Kraft erzeugt, sind in jüngerer Zeit verschiedene Konstruktionen für die Luftfeder vorgeschlagen worden. Diese bekannten Luftfedern werden grob in einen Membran- und einen Balgtyp eingeteilt und haben den Vorteil, daß sie die schwingungsdämpfende Kraft erzeugen, obwohl ihre Funktion die gleiche ist wie bei Federn aus Metall und Kautschuk, und daß sie anders als die Federn aus Metall oder Kautschuk weich sind; folglich können die Federhöhe, die Tragfähigkeit und die Federkonstante bei der Federkonstruktion individuell eingestellt werden. Diese Luftfedern werden daher in großem Umfang bei verschiedenen Schwingungssystemen, wie z.B. Industriemaschinen, Kraftfahrzeugen, Schienenfahrzeugen u.dgl., zur Schwingungsisolierung und -dämpfung angewendet.

Es ist außerdem bekannt, daß die schwingungsdämpfende Kraft der Luftfeder in hohem Maße beeinflußt wird sowohl durch

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äußere Faktoren wie Geschwindigkeit, Frequenz und dgl. der auf die Luftfeder übertragenen Schwingung als auch durch innere Faktoren wie die in der Luftfeder sich bewegende Luftmenge, die Luftströmungsgeschwindigkeit u.dgl.

Um eine Verstärkung der schwingungsdämpfenden Kraft durch Vergrößern der strömenden Luftmenge zu erreichen, die unter den vorstehend genannten inneren Faktoren von besonderem Einfluß auf die schwingungsdämpfende Kraft ist, ist daher bisher versucht worden, eine flexible Luftfeder mit einem Hilfsbehälter über eine Drosselstelle zu verbinden, um dadurch das Strömen von Luft zwischen beiden zu ermöglichen.

Entsprechend diesem Stand der Technik wird jedoch die in der Luftfeder strömende Luftmenge nur durch die Druckänderung in der Luftfeder bestimmt, d.h. durch den Druckunterschied zwischen der Luftfeder und dem Hilfsbehälter. Wenn beispielsweise der in der Luftfeder eingeschlossene Innendruck P durch eine Kompressionsverformung der Luftfeder auf P+Δ Ρ erhöht wird, strömt Luft lediglich von der Luftfeder in den Hilfsbehälter, bis sich die Druckzunahme AV bis ins Innere des der Verformung nicht ausgesetzten Hilfsbehälters fortgepflanzt hat, oder es wird bei der Kompressionsverformung der Luftfeder weiterhin der Innendruck P gehalten, so daß sowohl in der Luftfeder als auch im Hilfsbehälter der Innendruck gleich P+4P. wird (worin A P_n kleiner als ΔΡ ist). Mit einer solchen Kombination der Luftfeder und des Hilfsbehälters kann daher eine große schwingungsdämpfende Kraft nicht erzeugt werden. Wenn dennoch eine große schwingungsdämpfende Kraft angestrebt wird, muß das Volumen des Hilfsbehälters beträchtlich vergrößert werden. Dies führt zu Kostenproblemen und Schwierigkeiten hinsichtlich des Platzbedarfs.

Ferner ist durch Versuche bestätigt worden, daß die Grenze für die Druckzunahme ΔP beim eingeschlossenen Innendruck P

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der Luttfeder und des Hilfsbehälters Av = 0,1 - O,3"P

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ist. Die Erzeugung einer großen schwingungsdämpfenden Kraft ist daher mit einer Luftfeder mit einem Hilfsbhälter kleiner Abmessungen tatsächlich unmöglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die für den Stand der Technik vorstehend angegebenen Schwierigkeiten auf vorteilhafte Weise zu überwinden und eine Membran-Luftfeder in Differential-Bauart zu schaffen, die durch Vergrößern der in ihr strömenden Luftmenge eine große schwingungsdämpfende Kraft zu erzeugen vermag.

Eine die Aufgäbe losende Membran-Luftfeder hat erfindungsgemäß

- große und kleine Kolben, die fest miteinander verbunden sind,

- große und kleine Außengehäuse, die gleichachsig zu den Kolben angeordnet und durch eine gemeinsame Trennwand fest miteinander verbunden sind, wobei jedes von ihnen von größerem Durchmesser als der zugehörige große bzw. kleine Kolben ist,

- eine Membran, die das zugehörige große bzw. kleine Außengehäuse mit dem zugehörigen großen bzw. kleinen Kolben luftdicht verbindet,

- und eine in die Trennwand eingearbeitete Drosselstelle, die eine vom kleinen Kolben, dem kleinen Außengehäuse, der Membran und der Trennwand begrenzte kleine Luftkammer mit einer vom großen Kolben, dem großen Außengehäuse, der Membran und der Trennwand begrenzten großen Luftkammer verbindet,

derart, daß eine Last eines Schwingungssystems aufnehmbar ist, wenn der große Kolben und das große Außengehäuse mit dem Schwingungssystem fest verbunden sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der

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große Kolben mit dem kleinen Kolben durch eine Kolbenstange verbunden, die in einem in der Trennwand ausgebildeten Loch axial geführt ist, und zwischen dem Loch in der Trennwand und der Kolbenstange ist ein O-Ring angeordnet, oder es ist eine Umfangsflache wenigstens des Loches oder der Kolbenstange mit einem reibungsarmen Belag versehen.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat die Drosselstelle eine Öffnungsfläche S_n und eine axiale Länge 1, welche die Beziehung

erfüllen.

Bei der letztgenannten Ausführungsform ändert sich die Umfangslänge .wenigstens des großen oder des kleinen Kolbens allmählich in Achsenrichtung.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der Membran-Luftfeder,

Fig. 2 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Kolbenverstellgeschwindigkeit und der schwingungsdämpfenden Kraft bei der Luftfeder gemäß Fig.1, Fig. 3 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Kolbenverstellgeschwindigkeit und der schwingungsdämpfenden Kraft mit und ohne Dichtung,

Fig. 4 einen vergrößerten Längsschnitt mit einer Darstel- ■ lung des reibungsarmen Belages auf Kolbenstange und Wand des Loches in der Trennwand,

Fig. 5 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Berührungsfläche und der dynamischen Federkonstante mit und ohne einen Belag aus Polytetrafluorethylen, insbesondere Teflon,

Fig. 6 eine grafische Darstellung der Änderung der dynamischen Federkonstante entsprechend dem Verhältnis zwischen der Trennwanddicke und dem Stangendurchmesser,

Fig. 7 eine grafische Darstellung der Änderungen der schwingungsdämpfenden Kraft und der dynamischen Federkonstante entsprechend dem Verhältnis zwischen der Öffnungsfläche und der axialen Länge der Drosselstelle,

Fig. 8 und 9 grafische Darstellungen der Änderungen der schwingungsdämpfenden Kraft und der dynamischen Federkonstante bei einer Änderung des Drosselstellendurchmessers,

Fig. 10 einen vergrößerten Längsschnitt durch die veränderbare Drosselstelle,

Fig. 11 und 12 grafische Darstellungen der Änderungen der schwingungsdämpfenden Kraft und der dynamischen Federkonstante bei Verwendung der veränderbaren Drosselstelle gemäß Fig. 10,

Fig. 13a und 13b je eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der veränderbaren Drosselstelle,

Fig. 14 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Membran-Luftfeder,

Fig. 15 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform der Membran-Luftfeder,

Fig. 16 eine Last-Federweg-Kurve der Luftfeder,

Fig. 17 einen Längsschnitt durch eine vierte Ausführungsform der Membran-Luftfeder,

Fig. 18a und 18b je einen Längsschnitt mit einer Darstellung des Verformungszustandes der Luftfeder gemäß Fig. 17,

Fig. 19 einen Längsschnitt durch eine fünfte Ausführungsform der Membran-Luftfeder,

Fig. 2 0a und 2 0b je eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform eines Kolbens, und

Fig. 21 einen Längsschnitt durch eine sechste Ausführungsform der Membran-Luftfeder.

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Wenn bei der Membran-Luftfeder die große Luftkammer beispielsweise durch die Übertragung von Schwingungen auf den großen Kolben durch Zusammendrücken verformt wird und sich ihr Volumen dadurch verkleinert, bewegt sich der mit dem großen Kolben fest verbundene kleine Kolben um eine Strecke, die dem Weg des großen Kolbens gleich ist, und vergrößert das Volumen der kleinen Luftkammer, derart, daß der Innendruck der großen Luftkammer gegenüber dem eingeschlossenen Innendruck P um Δρ..- zunimmt, wogegen der Innendruck der kleinen Luftkammer um ΔΡ., abnimmt; folglich ist der Druckunterschied • zwischen den beiden Luftkammern Δρ,,-,+ Δρ,,. Daher strömt Luft von der großen in die kleine Luftkammer, bis der Druckunterschied verschwindet. Mit anderen Worten, die in der Luftfeder gemäß der Erfindung strömende Luftmenge beträgt etwa das Doppelte der bei einer herkömmlichen Luftfeder strömenden Luftmenge, so daß die Luftfeder gemäß der Erfindung auch bei kleinen Abmessungen eine sehr große schwingungsdämpfende Kraft erzeugt.

Insbesondere wenn zwischen dem Loch in der Trennwand und der Kolbenstange der O-Ring angeordnet ist und den Zwischenraum zwischen beiden luftdicht abschließt, wird das Durchströmen von Luft durch die Lücke in ausreichendem Maße verhindert, wogegen Luft nur durch die Drosselstelle mit einer bestimmten Öffnungsfläche hindurchströmt, wodurch eine wirkungsvolle Schwingungsdämpfung erreicht werden kann. Wenn andererseits eine Umfangsflache wenigstens der Kolbenstange oder des Loches in der Trennwand mit einem reibungsarmen Belag versehen ist, kann auch bei einer Verkleinerung des Zwischenraumes zwischen dem Loch und der Kolbenstange nicht nur die Reibungskraft zwischen der Trennwand und der Kolbenstange ausreichend klein gehalten werden, um eine sogenannte dynamische Federkonstante zu verringern, sondern es kann auch die durch den Zwischenraum hindurchströmende Luftmenge beträchtlich herabgesetzt werden, um die wirkungsvolle Schwingungsdämpfung

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durch die Drosselstelle zu erzeugen.

Wenn die Drosselstelle außerdem die Beziehung 1/ V^S_n = 4 erfüllt, kann die Luftströmung durch die Drosselstelle in vorteilhafter Weise beeinflußt werden, um sowohl eine zufriedenstellend große schwingungsdämpfende Kraft als auch eine ausreichend kleine dynamische Federkonstante zu erzeugen. Wenn die Öffnungsfläche der Drosselstelle innerhalb eines die vorstehend angegebene Beziehung erfüllenden Bereichs stufenweise oder stufenlos und von Hand oder automatisch verändert wird, können für die schwingungsdämpfende Kraft und die dynamische Federkonstante stets günstigste oder wünschenswerte Werte erreicht werden.

Wenn sich ferner die Umfangslänge vom großen und kleinen Kolben bei wenigstens einem allmählich in Achsenrichtung ändert, kann die Verformungsgestalt der Membran entsprechend dem Kolbenweg geändert werden, um die Tragfähigkeit zweckentsprechend zu ändern, wodurch eine veränderbare Luftfeder nach Bedarf mit verschiedenen Merkmalen ausgebildet werden kann. Mit anderen Worten, wenn eine solche Luftfeder bei schwingungserzeugenden Maschinen u.dgl. angewendet wird, können wegen der Weichheit der Luftfeder alle auf sie übertragenen Schwingungen in ausreichendem Maß und wirkungsvoll gedämpft werden.

Bei der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform hat die Luftfeder einen großen Kolben 1, einen kleinen Kolben 2 und eine Kolbenstange 3, welche die Kolben 1 und 2 gleichachsig miteinander verbindet. Beim gezeigten Beispiel stellt die Kolbenstange 3 eine direkte Verbindung zwischen den Kolben 1 und 2 her, wobei sie mit einem Ende auf der Oberseite des hohlen großen Kolbens 1 durch Schweißen o.dgl. und mit ihrem anderen Ende an der Oberseite des hohlen kleinen Kolbens 2 mit einer Mutter 4 befestigt ist.

Den Kolben 1 und 2 gegenüber sind zugehörige zylindrische Außengehäuse 5 und 6 je von größerem Durchmesser als der zugehörige Kolben 1 bzw. 2 gleichachsig zu den Kolben 1 und 2 angeordnet und an ihren Enden in seitlichem Abstand von den Kolben 1 und 2 an Flanschen 5a und 6a durch Schweißen oder mit nicht dargestellten Bolzen und Muttern fest miteinander verbunden. Die Außengehäuse 5 und 6 haben eine gemeinsame Trennwand 7, welche ihre Innenräume in zwei Luftkammern 12 und 13 luftdicht unterteilt.

Die Trennwand 7 hat ein Trennwandhauptteil 8 von zumindest annähernd H-förmiger Querschnittsg.estalt, das mittels eines Flansches 8a, der in seiner Längsrichtung etwa in der Mitte angeordnet und zwischen den Flanschen 5a und 6a geklemmt ist, in seiner Stellung festgehalten ist. Zwischen der Außenumfangsfläche des Trennwandhauptteils 8 und der Innenumfangsfläche jedes der Außengehäuse 5 und 6 sind zur luftdichten Abdichtung zwischen ihnen mehrere O-Ringe angeordnet. Die Trennwand 7 weist ein Loch 7a auf, in dem die Kolbenstange 3 mit ihrem Mittelabschnitt verschiebbar ist. Die zwischen dem Loch 7a und der Kolbenstange 3 erforderliche luftdichte Abdichtung ist z.B. durch einen zwischen ihnen angeordneten 0-Ring 9 hergestellt. Um eine durch die Schiebebewegung der Kolbenstange 3 hervorgerufene Abnutzung durch Reibung zwischen der Kolbenstange 3 und dem Loch 7a wirkungsvoll zu verhindern, ist es von Vorteil, wenn wenigstens die Kolbenstange 3 oder das Loch 7a mit einem reibungsarmen Material, wie z.B. Polytetrafluorethylen, insbesondere Teflon (Handelsname), Polyamid, insbesondere Nylon (Handelsname), Keramik o.dgl. beschichtet ist.

Gemäß Fig. 1 sind Membranen 10 und 11 je mit einem Ende an dem dem Mittelabschnitt der Kolbenstange 3 zugewandten Endabschnitt .des zugehörigen Kolbens 1 bzw. 2 und mit dem anderen Ende an dem dem entsprechenden Kolbenstangenende zuge-

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wandten Endabschnitt des zugehörigen Außengehäuses 5 bzw. 6 befestigt. Beim gezeigten Beispiel ist jede der Membranen 10 und 11 zum entsprechenden Kolbenstangenende hin so umgeklappt, daß sie den zugehörigen Kolben 1 bzw. 2 überlappt, und verbindet ihren Kolben 1 bzw. 2 luftdicht mit dem zugehörigen Außengehäuse 5 bzw. 6. Die Kolben 1 und 2, die Außengehäuse 5 und 6 und die Membranen 10 und 11 bilden somit zusammen mit der gemeinsamen Trennwand 7 eine große Luftkammer 12 bzw. eine kleine Luftkammer 13.

Außerdem stehen die Außengehäuse 5 und 6, genauer die Luftkammern 12 und 13, über eine in der Trennwand 7 ausgebildete Drosselstelle 14 miteinander in Verbindung, um eine notwendige Dämpfwirkung zu erzeugen.

Bei der Membran-Luftfeder mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau .werden die Luftkammern 12 und 13 verschlossen, nachdem sie je mit einem bestimmten Innenluftdruck gefüllt worden sind. Sodann wird der große Kolben 1 mit einem Bauteil einer Schwingungserzeugenden Maschine, beispielsweise mit einem ungefederten Teil eines Kraftfahrzeuges, verbunden, wogegen von den Außengehäusen 5 und 6 wenigstens eines, beim gezeigten Beispiel insbesondere die Flansche 5a und 6a, mit einer Montageunterlage für die schwingungserzeugende Maschine, beispielsweise mit einem gefederten Teil des Kraftfahrzeuges, verbunden wird, wodurch eine Last der Maschine bis zu einem ausreichenden Grad aufgenommen wird und auch Schwingungen in zufriedenstellendem Maße gedämpft werden.

Bei der Luftfeder gemäß Fig. 1 ist ein wirksamer Durchmesser D,₂ oder eine wirksame Fläche A,„ der vom großen Kolben 1, dem großen Außengehäuse 5 und der Membran 10 begrenzten großen Luftkammer 12 größer als ein wirksamer Durchmesser D-, -. oder eine wirksame Fläche A,-. der von dem kleinen Kolben 2, dem kleinen Außengehäuse 6 und der Membran 11 begrenzten kleinen Luftkammer 13, so daß, wenn in den Luftkammern 12

und 13 ein eingeschlossener Innendruck P herrscht, eine von der Luftfeder aufgenommene Last W in einem statischen Zustand W = P(A,-- A, ..) ist. Durch sorgfältige Wahl der Größe des eingeschlossenen Innendruckes P kann daher eine notwendige Last bis zu einem ausreichenden Grad getragen werden.

Wenn andererseits der große Kolben 1 mit einer Schubkraft vom ungefederten Teil belastet wird und sich, wie in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien dargestellt, um einen Weg χ nach oben bewegt, wird die große Luftkammer 12 infolge einer solchen Verstellung durch Zusammendrücken verformt und erhöht den Innendruck um 4P.., so daß der Gesamtinnendruck in der Luftkammer 12 P+Δ P₁₂ ist, wogegen das Volumen der kleinen Luftkammer 13 vergrößert wird, so daß ihr Gesamtinnendruck P- Δ P-i ο beträgt. Der Druckunterschied zwischen den beiden Luftkammern 12 und 13 ist somit 4P₁-+ ^ P.,, so daß Luft von der großen Luftkammer 12 so lange zur kleinen Luftkammer 13 strömt, bis der Innendruck in jeder der Luftkammern 12 und 13 einen gleichmäßigen Betrag von P+ Δ Ρ erreicht (darin ΔΡ-|₃^·4ρ ^ApI 2). Folglich wird die in der Luftfeder strömende Luftmenge genügend groß, und es wird eine wirkungsvolle Schwingungsdämpfung erzeugt.

Bei der herkömmlichen Luftfeder jedoch, die über die Drosselstelle an den Hilfsbehälter angeschlossen ist, beträgt auch bei einer Erhöhung ihres Innendruckes um AP₁₂, ähnlich wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, der Druckunterschied zwischen der Luftfeder und dem Hilfsbehälter nur Ap₁₂? weil das Volumen des Hilfsbehälters immer konstant ist. Wenn der Innendruck in der herkömmlichen Luftfeder schließlich einen stabilen Druck von P+Δ P_n erreicht, ist diese Zunahme Δ P„ daher ziemlich größer als das vorstehend genannte Δ P / und folglich sind die strömende Luftmenge und die schwingungsdämpfende Kraft beträchtlich geringer als bei der Luftfeder gemäß der Erfindung.

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Außerdem, wenn der große Kolben 1 entgegengesetzt zu der bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform angegebenen Richtung bewegt wird, wird durch die umgekehrte Wirkung der Luftkammern 12 und 13 die gleiche schwingungsdämpfende Kraft wie zuvor erzeugt.

In Fig. 2 werden mit Luftfedern gemäß der Erfindung und nach dem Stand der Technik konkret erzielte schwingungsdämpfende Kräfte miteinander verglichen. Ein solcher vergleichender Versuch wurde unter den nachstehenden Bedingungen durchgeführt: Große Luftkammer 12 mit einer wirksamen Fläche A-,- von 7 2 cm² und einem Volumen V,„ von 850 cm³; kleine Luftkammer 13 mit einer wirksamen Fläche A,-. von 28 cm² und einem Volumen V, _. von 590 cm³; herkömmliche Membran-Luftfeder mit einer wirksamen Fläche von 44 cm² (gleich A-, „- A-,-,) und einem Volumen von 850 cm³ (gleich V,~); Hilfsbehälter mit einem Volumen von 2 550 cm³; eingeschlossener Innendruck P = 6 kg/cm² ; Durchmesser der Drosselstelle 3 mm; Schwingungsamplitude -+20 mm. Wie mit einer durchgezogenen Linie in Fig. 2 dargestellt, ist die schwingungsdämpfende Kraft der Luftfeder gemäß der Erfindung unabhängig von der Kolbenverstellgeschwindigkeit ziemlich größer als die der herkömmlichen Luftfeder (strichpunktierte Linie). Mit zunehmender Kolbenverstellgeschwindigkeit wird auch der Unterschied zwischen den schwingungsdämpfenden Kräften der Luftfedern gemäß der Erfindung und nach dem Stand der Technik größer.

Weil bei der Luftfeder gemäß der Erfindung zwischen der Kolbenstange 3 und dem Loch 7a in der Trennwand 7 der O-Ring 9 angeordnet ist, wird Luft nur durch die Drosselstelle 14 hindurch verdrängt, die eine bestimmte Öffnungsfläche hat. Mit anderen Worten, eine Luftströmung durch den Zwischenraum zwischen· der Kolbenstange 3 und dem Loch 7a hindurch wird durch den zwischen ihnen angeordneten O-Ring 9 wirkungsvoll verhindert, so daß, wie auch in- Fig. 3 erkennbar, das vorstehend

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beschriebene schwingungsdämpfende Verhalten der Luftfeder nicht beeinträchtigt wird. Wie in Fig. 3 mit einer durchgezogenen Linie dargestellt, ist die schwingungsdämpfende Kraft der Luftfeder über der Kolbenverstellgeschwindigkeit beträchtlich größer als bei einer freien Führung der Kolbenstange 3 im Loch 7a (gestrichelte Kurve in Fig. 3), bei der eine relativ große Luftmenge durch den Zwischenraum zwischen der Kolbenstange 3 und dem Loch 7a hindurchströmt.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 1 zum Verringern der dynamischen Federkonstante unter Beibehaltung im wesentlichen desselben schwingungsdämpf enden Verhaltens wie bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel sind das Loch 7a in der Trennwand 7 und die Außenumfangsfläche 3a der Kolbenstange 3 je mit einem reibungsarmen Belag 16 bzw. 15 aus einem Material mit kleinem Reibungsbeiwert, wie Polyamid, insbesondere Nylon, Polytetrafluorethylen, insbesondere Teflon, ölhaltigem Kautschuk o. dgl., beschichtet.

Durch diese reibungsarmen Beläge 15 und 16 wird die Reibungskraft zwischen der Kolbenstange 3 und dem Loch 7a beträchtlich herabgesetzt, derart, daß der Zwischenraum zwischen der Kolbenstange 3 und dem Loch 7a verkleinerbar ist, um die durch den Zwischenraum hindurchströmende Luftmenge in größtmöglichem Maße zu verringern. Die in Fig. 4 dargestellte Luftfeder erzeugt daher nicht nur dank der guten Wirkung der Drosselstelle 14 die ausreichend große schwingungsdämpfende Kraft, sondern setzt durch die Beschichtung der Kolbenstange 3 und des Loches 7a mit den reibungsarmen Belägen 15 und 16 auch die dynamische Federkonstante beträchtlich herab.

Fig. 5 verdeutlicht, wie bei einem Zwischenraum von etwa 0,1 bis 0,3 mm bei einer Änderung der Berührungsfläche zwischen der Kolbenstange 3 und dem Loch 7a die dynamische Federkon-

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stante durch die reibungsarmen Beläge T5 und 16 herabgesetzt wird. Bei NichtVerwendung der Beläge 15 und 16 (gestrichelte Linie) steigt die dynamische Federkonstante mit größer werdender Berührungsfläche relativ rasch an,, wogegen bei Verwendung der Beläge 15 und 16 je aus Polytetrafluorethylen, insbesondere Teflon, die Zunahme der dynamischen Federkonstante sehr viel flacher verläuft. Dies ermöglicht eine wirkungsvolle Dämpfung von Schwingungen hoher Frequenz und kleiner Amplitude.

Auch wenn die Kolbenstange 3 und das Loch 7a mit den reibungsarmen Belägen 15 und 16 versehen sind, steigt die dynamische Federkonstante bei einer Vergrößerung der Berührungsfläche zwischen den Kolbenstange 3 und dem Loch 7a allmählich an. In Fig. 6 sind tatsächliche Meßergebnisse für die Veränderung der dynamischen Federkonstante dargestellt, wenn die Berührungsfläche durch Ändern des Parameters Trennwanddicke t bei gleichbleibendem Kolbenstangendurchmesser d geändert wird. Das Diagramm in Fig. 6 macht deutlich, daß Schwingungen hoher Frequenz und kleiner Amplitude wirkungsvoller gedämpft werden können, wenn die Trennwanddicke t in einem Bereich von t/d < gewählt wird, in dem die Anstiegskurve der dynamischen Federkonstante relativ flach ist.

Wie weiter oben angegeben, wird die beträchtlich größere schwingungsdämpfende Kraft bei der Luftfeder gemäß der Erfindung durch eine Vergrößerung der strömenden Luftmenge erzeugt. Außerdem wird die schwingungsdämpfende Kraft auch vom Luftdurchsatz beeinflußt, also neben der strömenden Luftmenge durch die Öffnungsfläche S_Q und die axiale Länge 1 der Drosselstelle 14. Andererseits hat der Luftdurchsatz eine große Auswirkung auf die Federkonstante der Luftfeder oder die sogenannte dynamische Federkonstante, so daß die Öffnungsfläche S^ und die axiale Länge 1 der Drosselstelle 14 die Beziehung 1/ V^s". = 4 erfüllen.

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Die durch die Drosselstelle 14 hindurchströmende Luftmenge läßt sich theoretisch durch die folgende Gleichung darstellen :

_{n =} rdl 2g T ■ Δι

worin ΔΡ ein Druckunterschied ist, d ein Durchmesser der Drosselstelle 14, f ein Koeffizient, λ ein Reibungsbeiwert des Loches 7a und ζ ein Verlustfaktor für andere als Reibungsverluste .

Aus der vorstehenden Gleichung ergibt sich, daß sich die strömende Luftmenge und folglich die schwingungsdämpfende Kraft mit zunehmendem 1/d oder 1/VS verringert, so daß es für die Erzeugung einer großen schwingungsdämpfenden Kraft vorteilhaft ist, 1/Vsl auf einen Wert nicht über dem vorgeschriebenen Wert zu beschränken. Außerdem haben Versuche bestätigt, daß bei l/>/"s"l größer als 4 die schwingungsdämpf ende Kraft, wie in Fig. 7 durch eine durchgezogene Linie dargestellt, rasch abnimmt.

In Fig. 7 sind die Ergebnisse eines Tests mit der Luftfeder gemäß der Erfindung bei einer Frequenz von 3 Hz unter denselben Bedingungen wie für Fig. 2 beschrieben dargestellt. Auch bei einer Änderung des Frequenzbetrages zeigen die erzielten Kurven die gleiche Tendenz wie in Fig. 7.

Die mit gestrichelter Linie gezeichnete Kurve in Fig. 7 zeigt, daß sich 1/^VS„ in hohem Maße auf die dynamische Federkonstante auswirkt. Weil besonders die dynamische Federkonstante Maßstab für die Dämpfwirkung auf Schwingungen hoher Frequenz und kleiner Amplitude ist, werden bei großer dynamischer Federkonstante auf die Luftfeder übertragene Schwingungen ohne wesentliche Dämpfung weitergeleitet, was zu einer Minderung des Fahrkomforts bei dem mit der Luftfeder ausgestatteten Kraftfahrzeug führt. Erfindungsgemäß wird daher der Wert von

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1/ VsT. auf einen Wert nicht über 4 in Übereinstimmung mit der weiter oben genannten Schwingungsdämpfungsleistung begrenzt, wodurch die rasche Zunahme der dynamischen Federkonstante verhindert wird.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Luftfeder ist die Kolbenstange 3 in der Trennwand 7 verschieblich geführt, so daß angenommen wird, daß die Luftströmung durch einen Zwischenraum zwischen der Kolbenstange 3 und dem Loch 7a in der Trennwand 7 hindurch entsteht. Damit die weiter oben angegebene Beziehung zwischen dem Durchmesser d (oder der Öffnungsfläche) und der axialen Länge 1 der Drosselstelle 14 möglichst erreicht wird, sollte selbstverständlich die Fläche S des Zwischenraums zwischen der Kolbenstange 3 und dem Loch 7a genügend kleiner als die Öffnungsfläche S„ der Drosselstelle 14 sein. Wenn andererseits der Zwischenraum zwischen der Kolbenstange 3 und dem Loch 7a zu klein ist, wird die zwischen ihnen entstehende Reibungskraft größer und mindert die Schwingungsdämpf ungsleistung . Daraus ergibt sich, daß es von Vorteil ist, wenn die Zwischenraumfläche S unter Berücksichtigung des Vorstehenden festgelegt wird, wobei, wie schon erwähnt, wenigstens die Kolbenstange 3 oder das Loch 7a mit dem reibungsarmen Belag 15 bzw. 16 versehen ist.

Bei Luftfedern gemäß der Erfindung und nach dem Stand der Technik wurde unter denselben Bedingungen wie im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben die schwingungsdämpfende Kraft gemessen, wobei die Größe (oder der Durchmesser) der Drosselstelle 14 verändert wurde, um, wie weiter oben erwähnt, die strömende Luftmenge zu vergrößern. Die dabei erzielten Ergebnisse werden in Fig. 8 miteinander verglichen. Darin sind die Schwingungsdämpfungskurven für die Luftfeder gemäß der Erfindung mit durchgezogenen Linien, diejenigen für die herkömmliche Luftfeder mit strichpunktierten Linien gezeichnet.

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Gemäß Fig. 8 ist die schwingungsdämpfende Kraft der Luftfeder gemäß der Erfindung bei allen angegebenen Drosselstellendurchmessern (2 mm, 3mm und 5 mm) beträchtlich größer als die der herkömmlichen Luftfeder. Insbesondere bei einem Durchmesser der Drosselstelle 14 von 2 mm erzeugt die Luftfeder gemäß der Erfindung eine sehr große schwingungsdämpfende Kraft im Bereich niedriger Kolbenverstellgeschwindigkeiten.

Das Diagramm der Fig. 9 verdeutlicht die Änderung der dynamischen Federkonstante bei Veränderung der Schwingungsfrequenz unter sonst gleichen Bedingungen wie in bezug auf Fig. 2 angegeben. Gemäß Fig. 9 beträgt bei allen angegebenen Drosselstellendurchmessern (2 mm, 3 mm, 5 mm) die mit durchgezogenen Linien dargestellte dynamische Federkonstante der Luftfeder gemäß der Erfindung weniger als die Hälfte derjenigen der herkömmlichen Luftfeder (strichpunktierte Linie). Folglich können die Luftfedern gemäß der Erfindung eine Schwingungen von hoher Frequenz und kleiner Amplitude-in zufriedenstellender Weise dämpfende Kraft erzeugen.

Wie vorstehend erwähnt, kann die Luftfeder gemäß der Erfindung nicht nur durch Vergrößern der strömenden Luftmenge eine große schwingungsdämpfende Kraft, sondern auch immer eine wirkungsvolle Schwingungsdämpfung erzeugen, indem sie den Luftdurchsatz verändert, um eine Verringerung der schwingungsdämpfenden Kraft und eine Zunahme der dynamischen Federkraft zu verhindern.

Außerdem können günstigste oder erforderliche Werte für die schwingungsdämpf ende Kraft und die dynamische Federkonstante stets erzielt werden durch Verändern der Öffnungsfläche S„ der Drosselstel.le 14,, unter der Voraussetzung, daß die Öffnungsfläche S₀ und die axiale Länge 1 der Drosselstelle 14 die weiter oben genannte Beziehung erfüllen.

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Eine Ausführungsform der Drosselstelle 14, die zu dem vorstehend beschriebenen Zweck eine veränderbare Öffnungsflache hat, ist in Fig. 10 dargestellt. Beim gezeigten Beispiel ist in der Trennwand 7 ein Durchgangsloch 18 ausgebildet, das
eine Öffnungsfläche gleich der größten Öffnungsfläche der
Drosselstelle 14 aufweist. Auf der Trennwand 7 ist eine kreisringförmige Platte 17 drehbar angeordnet, in welcher mehrere Steuerlöcher 20 von verschiedenen Öffnungsflächen ausgebildet und auf einem bestimmten, dem Durchgangsloch 18 entsprechenden Kreis angeordnet sind.

Die Drehbewegung der Platte 17 kann von außerhalb der Luftfeder mit beliebigen zweckdienlichen Mitteln von Hand oder
automatisch betätigbar sein. Bei dem Beispiel einer in einem Kraftfahrzeug verwendeten Luftfeder kann die automatische
Drehung der Platte 17 dadurch ausgeführt werden, daß ein oder mehrere Ausgangssignale, die dem Lenkungsausschlagwinkel,
der Fahrgeschwindigkeit, der Motordrehzahl sowie der Geschwindigkeit und Beschleunigung von relativen Schwingungen zwischen gefederten und ungefederten Fahrzeugteilen u.dgl. entsprechen, direkt oder indirekt zugeführt werden.

Somit wird die Luftströmung zwischen der großen Luftkammer und der kleinen Luftkammer 13, also die Schwingungsdämpfung, hauptsächlich mit dem durch zweckdienliches Drehen der Platte 1 7 über dem Durchgangsloch 18 angeordnetenSteuerloch 20
oder bei größter Öffnung der Drosselstelle 14 mit dem Durchgangsloch 18 gesteuert. Folglich können die schwingungsdämpfende Kraft und die dynamische Federkonstante auf geforderte Vierte eingestellt werden, wenn durch Drehen der Platte 17
das entsprechende Steuerloch 20 ausgewählt wird.

In Fig. 11 ist die Änderung der schwingungsdämpfenden Kraft
bei einer Luftfeder mit einer Drosselstelle dargestellt, bei welcher die Öffnungsfläche in der vorstehend beschriebenen

Weise veränderbar ist. Gemäß Fig. 11 wird bei gleichbleibender Öffnungsfläche (30, 40 oder 50) der Drosselstelle die schwingungsdämpfende Kraft, wie durch gestrichelte Linien dargestellt, in großem Maße durch die Kolbenverstellgeschwindigkeit beeinflußt, so daß eine Luftfeder gewählt werden muß, die einen gewünschten Drosselstellendurchmesser in Übereinstimmung mit der Kolbenverstellgeschwindigkeit hat. Bei zweckdienlicher Änderung der wirksamen Öffnungsfläche der Drosselstelle 14 kann dagegen, wie durch eine durchgezogene Linie dargestellt, die notwendige schwingungsdämpfende Kraft ohne große Beeinflussung durch die Kolbenverstellgeschwindigkeit erzielt werden, so daß verschiedene Schwingungen mit ein und derselben Luftfeder wirkungsvoll gedämpft werden können.

Fig. 12 zeigt die Änderung der dynamischen Federkonstante bei Veränderung der wirksamen Öffnungsfläche der Drosselstelle in der Luftfeder. Aus Fig. 12 ergibt sich, daß die dynamische Federkonstante auch dann genügend herabgesetzt werden kann, wenn die Öffnungsfläche der Drosselstelle 14 in derselben Weise wie in dem in Fig. 11 dargestellten Fall verändert wird, um die Veränderung der schwingungsdämpfenden Kraft über der Kolbenverstellgeschwindigkeit zu verringern.

Wenn daher die wirksame Öffnungsfläche der Drosselstelle in zweckdienlicher Weise in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen gewählt wird, und unter der Voraussetzung, daß die Öffnungsfläche S_n und die axiale Länge 1 der Drosselstelle 14 die vorgegebene Beziehung erfüllen, können eine ausreichend große schwingungsdämpfende Kraft und eine ausreichend kleine dynamische Federkonstante erzeugt und außerdem eine Verringerung der schwingungsdämpfenden Kraft und eine Zunahme der dynamischen Federkonstante wirkungsvoll verhindert werden.

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Bei der in Fig. 10 dargestellten Drosselstelle 14 wird die Öffnungsfläche durch die Wahl eines entsprechenden Steuerloches 20 der Platte 17 verändert, so daß diese Veränderung also stufenweise vorgenommen und dabei der Luftstrom vorübergehend unterbrochen wird; dies kann bei der Schwingungsdämpfung nachteilig sein. Um einen solchen Nachteil zu vermeiden, ist gemäß Fig. 13a und 13b zur Bildung der Drosselstelle 14 anstelle der kreisringförmigen Platte 17 eine einzige Abdeckplatte 22 auf der Trennwand 7 an einer dem Durchgangsloch 18 entsprechenden Stelle angeordnet. In diesem Falle ist die Öffnungsweite des Durchgangsloches 18 durch begrenztes Hin- und Herbewegen, wie beim gezeigten Beispiel, oder Drehen der Abdeckplatte 22 veränderbar und kann dadurch kontinuierlich, ohne Unterbrechung des Luftstroms, verändert werden.

Bei der in Fig. 14 dargestellten zweiten Ausführungsform der Luftfeder sind die Kolben 1 und 2 außerhalb der Luftkammern 12 und 13 durch an den Kolben 1 und 2 befestigte Halterungen 24 und 26 und die letztere miteinander verbindende Kolbenstange 3 miteinander verbunden. Bei dieser Ausführungsform können die durch die Führung der Kolbenstange 3 im Loch 7a der Trennwand 7 entstehenden Schwierigkeiten, wie z.B. Luftdurchtritt, Reibungskraft u.dgl., ausgeschaltet werden.

Bei der in Fig. 15 dargestellten dritten Ausführungsform der Luftfeder sind die Außengehäuse 5 und 6 und die Trennwand 7 als einteiliger Formling ausgebildet und die Klapprichtungen der Membranen 10 und 11 sind einander entgegengesetzt. Weil bei einer solchen Luftfeder ein großer Kolben 1 und ein kleiner Kolben 2 über ihre gesamte Länge eine gleichbleibende Umfangslänge aufweisen, ist die Last-Federweg-Kurve der Luftfeder, wie in Fig. 16 durch eine durchgezogene Linie dargestellt, immer zumindest annähernd gerade, und die Federkennlinie der Luftfeder ändert sich nicht.

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Fig. 17 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 15, bei der ein großer Kolben 30 und ein kleiner Kolben 32 bei gleichachsiger Anordnung miteinander verbunden sind. Eine Kolbenstange 3 ist in einem Loch einer Trennwand 7 geführt. Die Kolben 30 und 32 sind von solcher kegelstumpfförmiger Gestalt, daß sich ihr Durchmesser vom an der Kolbenstange 3 befestigten Kolbenende zum freien Kolbenende hin allmählich verkleinert.

Wenn bei der Luftfeder gemäß Fig. 17 Schwingungen in der mit einem Pfeil A angegebenen Kompressions- bzw. Einfederungsrichtung auf eine große Luftkammer 12 einwirken, kommt eine schwingungsdämpfende Wirkung durch eine Bewegung der Kolben 30 und 32 ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 zustande. Da jedoch die Kolben 30 und 32 eine zweckdienliche kegelstumpfförmige Gestalt aufweisen, ändert sich das Verhältnis zwischen dem wirksamen Durchmesser oder der wirksamen Druckaufnahmefläche der großen Luftkammer 12 und demjenigen der kleinen Luftkammer 13 entsprechend den von den Kolben und 32 zurückgelegten Wegen oder entsprechend dem Betrag der Kompressionsverformung gemäß Fig. 18a und 18b, in denen die Stufen der Kompressionsverformung dargestellt sind. Gemäß Fig. 18a und 18b wird das Verhältnis des wirksamen Durchmesers der großen Luftkammer 12 zum wirksamen Durchmesser der kleinen Luftkammer 13 bei zunehmender Kompressionsverformung klein. Somit ändert sich die Tragfähigkeit der Luftfeder in der erwarteten Weise entsprechend der Größe der Last.

In Fig. 16 ist mit einer gestrichelten Linie eine Last-Federweg-Kurve der Luftfeder gemäß Fig. 17 dargestellt, die entsprechend dieser Kurve bei einer kleinen Last eine sehr flache Kennlinie hat und, weil die Starrheit nicht so groß gewählt ist, bei großer Last eine veränderbare Feder ist.

In Fig. 19 ist eine noch andere Abwandlung der Ausführungsform

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gemäß Fig. 15 dargestellt, bei der nur der kleine Kolben 32 eine vorgeschriebene kegelstumpfförmige Gestalt entsprechend der erwarteten Last-Federweg-Kurve hat. Bei einer solchen Luftfeder ist auch die Tragfähigkeit in Übereinstimmung mit der Gestalt des kleinen Kolbens 32.

Um eine gewünschte Tragfähigkeit zu erzeugen, kann außerdem nur der große Kolben 1 mit einer kegelstumpfförmigen Gestalt entsprechend Fig. 17 ausgebildet sein, bei wenigstens einem der Kolben 30 und 32 die Verjüngungsrichtung entgegengesetzt zu der in Fig. 17 dargestellten sein, der Kegelwinkel verschieden oder die Umfangswand des Kolbens gekrümmt sein, oder wenigstens einer der Kolben 1 und 2 weist im Mittelabschnitt eine Durchmesserverkleinerung entsprechend Fig. 20a und 2 0b auf.

Bei der in Fig. 21 dargestellten weiteren Ausführungsform der Luftfeder ist das große Außengehäuse 5 vom kleinen Außengehäuse 6 getrennt und der obere Abschnitt des Außengehäuses 5 ist nach oben gekrümmt und mit einem kleinen Kolben 3 6 fest bzw. einstückig verbunden. Die dem kleinen Kolben 36 gegenüberliegende obere Wand des kleinen Außengehäuses 6 ist mit dem großen Kolben 1 verbunden, wobei die Kolbenstange 3. in einem Loch in der oberen Wand des Kolbens 3 6 geführt ist. Die obere Wand bzw. der obere Kolbenboden des kleinen Kolbens 36 wirkt ,auch als Trennwand und weist die Drosselstelle 14 auf.

Ähnlich wie bei den zuerst beschriebenen Ausführungsformen entspricht auch bei der Luftfeder gemäß Fig. 21 die Tragfähigkeit der Gestalt des kleinen Kolbens 36.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß der Druckunterschied zwischen der großen und der kleinen Luftkammer auf etwa das Zweifache des mit herkömmlichen Schwingungsübertragungsvor-

richtungen erzielten Betrages gebracht werden kann, so daß die in der Luftkammer strömende Luftmenge ausreichend groß ist und eine wirkungsvolle Schwingungsdämpfung erzeugt wird. Wenn außerdem das Verhältnis der axialen Länge 1 der Drosselstelle zu ihrer Öffnungsfläche S„ 1/ V S-. = 4 erfüllt, können eine Verringerung der schwingungsdämpfenden Kraft und eine Zunahme der dynamischen Federkonstante wirkungsvoll verhindert werden, wodurch unterschiedliche Schwingungen immer und wirkungsvoll gedämpft werden. Insbesondere wenn die Öffnungsfläche der Drosselstelle im Bereich von l/^S^ = 4 veränderbar ist, kann eine große schwingungsdämpfende Kraft mit günstigster oder notwendiger Größe unabhängig von der Kolbenverstellgeschwindigkeit stets erzielt werden, und auch die dynamische Federkonstante kann genügend verringert werden.

Wenn außerdem zwischen der Kolbenstange und dem Loch der Trennwand, in dem sie geführt ist, ein O-Ring angeordnet ist, ist der Luftstrom durch ein solches Loch in zufriedenstellender Weise verringert, wogegen die dynamische Federkonstante wirkungsvoll herabgesetzt wird, wenn wenigstens die Kolbenstange oder das Loch der Trennwand mit einem reibungsarmen Material beschichtet ist. Wenn außerdem wenigstens einer der Kolben von solcher Gestalt ist, daß sich seine Umfangslänge in der Achsenrichtung allmählich ändert, kann die Tragfähigkeit der Luftfeder so geändert werden, daß die Luftfeder eine weiche und veränderliche Feder bzw. eine Feder mit flachem und veränderlichem Verlauf der Federkennlinie bildet, die Schwingungen innerhalb eines großen Frequenzbereiches ausreichend dämpft.

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Claims

PATEN T?jN."\\'.'ii-l-.Tl: *"" "" DR.-INC. FRAN7 D WUESTHOIF-v.PECHMANN -BFHRENS-GOETZ i'H.PHii.FiII.A.*l.l,T,.!.Ff(,«,S7-l9I«. Dl Γ 1..-INi.-.. (. I RHAKIj Π 1 >. < lj$ z-l<_,~ I I LUROPEAN PATENT ATTORNEYS d1pL.-chem. dr. ε. ,«.he», von 'pech mann DR.-ING, DIETER BEHRENS DIPU-ING.; DIPL.-TFIRTSCH.-ING. RUPERT GOET lA-58 747 D-8000 MÜNCHEN 90 BRIDGESTONE CORP. SCHWEIGERSTRASSE2 O5. Okt. 1984 telefon: (089)662051 TELEGRAMNKPROTECTPATENT Telex: j 24 070 Patentansprüche :

1. Membran-Luftfeder,
gekennzeichnet durch

- große und kleine Kolben (1,2), die fest miteinander verbunden sind,

- große und kleine Außengehäuse (5,6), die gleichachsig zu den Kolben (1,2) angeordnet und durch eine gemeinsame Trennwand (7) fest miteinander verbunden sind, wobei jedes von ihnen von größerem Durchmesser als der zugehörige große bzw. kleine Kolben C1,2) ist,

- eine Membran (10,11), die das zugehörige große bzw. kleine Außengehäuse (5,6) mit dem zugehörigen großen bzw. kleinen Kolben (1,2) luftdicht verbindet,

- und eine in die Trennwand (7) eingearbeitete Drosselstelle (14), die eine vom kleinen Kolben (2), dem kleinen Außengehäuse (6), der Membran (11) und der Trennwand (7) begrenzte kleine Luftkammer (13) mit einer vom großen Kolben (1), dem großen Außengehäuse (5), der Membran (10) und der Trennwand (7) begrenzten großen Luftkammer (12) verbindet,

derart, daß eine Last eines Schwingungssystems aufnehmbar ist, wenn der große Kolben (1) und das große Außengehäuse (5) mit dem Schwingungssystem fest verbunden sind.

2. Luftfeder nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß zwischen einer Kolbenstange (3) und einem Loch (7a), das zur Führung der Kolbenstange (3) in die Trennwand (7a) eingearbeitet ist, ein O-Ring (9) angeordnet ist.

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3. Luftfeder nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß eine Umfangsflache wenigstens einer Kolbenstange (3) oder eines Loches (7a), das zur Führung der Kolbenstange (3) in die Trennwand (7) eingearbeitet ist, mit einem reibungsarmen Belag (15,16) versehen ist.

4. Luftfeder nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet , daß der reibungsarme Belag (15,16) aus einem Material mit kleinem Reibungsbeiwert ist.

5. Luftfeder nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß die Drosselstelle (14) eine Öffnungsfläche (S_n) und eine

axiale Länge (1) hat, welche die Beziehung 1/ vs~ = erfüllen.

6. Luftfeder nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet , daß die Öffnungsfläche (S_n) der Drosselstelle (14) in einem Bereich vonl/^>/s_n = 4 veränderbar ist.

7. Luftfeder nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß sich die Umfangslänge wenigstens des großen oder des kleinen Kolbens (30,32; 32) in Achsenrichtung allmählich ändert.