CN104755286A - 具有集成的控制阀的空气弹簧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空气弹簧装置，其具有至少一个集成的控制阀(1)，该控制阀用于给压力室(5)施加压缩空气，该压力室构成在外管(2)、滚动管(3)和将所述外管与所述滚动管连接起来的空气弹簧波纹管(4)之间，其中，所述至少一个集成的控制阀(1)能以多个切换位置经由集成的机械的操作装置根据空气弹簧行程被操纵，以进行行驶高度调节，压力室(5)还包括贴靠在外管(2)的管上部分(6)和管下部分(7)之间的端面上的压缩弹簧(8)，并且与所述至少一个集成的控制阀(1)机械地连接的杠杆(9)能经由设置在管下部分(7)的端面上的至少一个操纵凸耳(10)被操纵，以便实现压力室(5)的进气和排气的阶段特性。

Description

具有集成的控制阀的空气弹簧装置
技术领域
本发明涉及一种空气弹簧装置，其具有至少一个集成的控制阀，用于给压力室施加压缩空气，该压力室构成在外管、滚动管和将所述外管与所述滚动管连接起来的空气弹簧波纹管之间，其中，所述控制阀能以多个切换位置经由集成的机械的操作装置根据空气弹簧行程被操纵，以进行行驶高度调节，压力室还包括贴靠在外管的管上部分和管下部分之间的端面上的压缩弹簧。
本发明的应用领域尤其是延及车辆技术。在商用车的底盘区域内例如使用减振器，这些减振器包括通常为液压的阻尼元件和与该阻尼元件配合作用的空气弹簧装置。在集成的结构方式的意义中，阻尼元件通常具有容器管，该容器管与空气弹簧的滚动管相连，该滚动管经由作为滚动波纹管起作用的空气弹簧波纹管与同心且相对于滚动管可轴向移动地设置的外管相连。空气弹簧波纹管、滚动管及外管限定处于用于弹动的空气压力下的压力室。
利用这种减振器例如将驾驶室的悬挂装置装备在商用车底盘上，以便将从道路经由车轮悬挂装置传导至底盘的振动尽可能与驾驶室隔离。
背景技术
由DE4409252可知一种用于商用车的空气弹簧装置，在该空气弹簧装置中内置地设置用于输入和输出压缩空气的控制阀，该控制阀可以根据行驶高度经由同样内置的机械的操纵装置被操纵。通常，当空气弹簧减小到最小行驶高度时，向空气弹簧装置的压力室输入压缩空气，以便再次建立弹动性能。与之相反，当应降低空气弹簧装置的行驶高度时，则对压力室进行排气。
为此目的，在该现有技术中，控制阀包括两个单阀，其中一个单阀设置在外管上并且另一个单阀设置在可相对于外管移动的滚动管上。操纵装置包括半刚性的调节杆，两个单阀通过该调节杆被交替地操纵，使得其中一个单阀是关闭的，而另一个单阀是打开的。然而，由于相当大的纵向延伸长度及相当多的单个构件，操纵装置显得相当复杂。
由DE10200553C1可知另一种空气弹簧装置，在该空气弹簧装置中采用一个唯一的控制阀，该控制阀除了给内置的压力室进气和排气之外也实现中间的关闭状态。控制阀经由同样集成的操纵装置被操纵，该操纵装置作用到两个可彼此相对运动的空气弹簧组件——外管和滚动管的其中一个上。操纵装置在此具有小于空气弹簧装置的行程长度的结构长度。控制元件被弹簧朝向可彼此相对运动的空气弹簧组件的其中一个进行预紧，其中，控制元件相对于各空气弹簧组件浮动地被支承。就此而言，力方向与第一弹簧相反的第二弹簧参与决定控制元件的位置。
此外，由DE102010012346A1可知一种空气弹簧装置，该空气弹簧装置具有至少一个集成的控制阀，用于给压力室施加压缩空气，该压力室构成在外管、滚动管和将所述外管与所述滚动管连接起来的空气弹簧波纹管之间。控制阀能以多个切换位置经由也集成的机械的操作装置根据空气弹簧行程被操纵，以进行行驶高度调节。机械的操纵装置包括在外管或滚动管方面在端侧固定的压缩弹簧，该压缩弹簧的端部与对置地设置在滚动管或外管上的控制阀的阀芯配合作用。
此外，由DE19649316A1可知一种用于车辆的行驶高度调节装置，该行驶高度调节装置具有闸门室、闸门入口和闸门出口，用于供给和排出流体。此外，行驶高度调节装置具有弹簧元件，在这些弹簧元件中，弹簧活塞从工作缸中出来并且克服弹簧气垫的压力将流体挤出。调节开口确定额定行驶高度、弹回范围和伸张范围并且在弹回范围内闭锁，该调节开口也是行驶高度调节装置的一部分。经由输送管路，在供给阶段中，流体被供给到闸门室中；并且在排出阶段中，流体从闸门室中排出。额定行驶高度的到达经由传感器记录和影响。作为传感器，尤其是可以使用压力传感器，但也可以使用光栅或固定在弹簧活塞上的控制管。此外，控制管也可以固定在工作缸上。
发明内容
因此本发明的任务是，提供一种空气弹簧装置，该空气弹簧装置的控制阀可以通过稳健的和紧凑构造的机械的操纵装置精确地被激活，并且实现压力室的进气和排气的阶段特性。
该任务以根据权利要求1的前序部分的空气弹簧装置为出发点结合权利要求1的特征部分的特征解决。本发明的有利的扩展方案由后面的从属权利要求中可知。
根据本发明，与所述至少一个集成的控制阀机械地相连的杠杆可通过设置在管下部分的端面上的至少一个操纵凸耳被操纵，以便实现压力室的进气和排气的阶段特性。所述至少一个操纵凸耳优选居中地设置在管下部分的端面上。杠杆支承在所述至少一个集成的控制阀的阀壳体上。不仅杠杆而且所述至少一个操纵凸耳由金属材料制成。
特别优选，所述至少一个集成的控制阀设计为三位三通换向阀，并且使压力室进气、排气和闭锁。通过三位三通换向阀，这三个切换功能不仅可以构造紧凑地实现，而且可以被精确地调整。
本发明包括如下技术教导：所述至少一个操纵凸耳部分地伸入滚动管中，以便操纵杠杆。对杠杆的操纵导致对所述至少一个集成的控制阀的操纵，并且导致压力室的与之相关的功能：进气、排气和闭锁。
根据一个优选实施例，所述至少一个操纵凸耳通过力锁合的或材料锁合的连接与管下部分的端面相连。螺纹连接或焊接技术的连接是特别有利的。螺纹连接具有简单更换所述至少一个操纵凸耳的优点。
根据另一个优选实施例，管下部分和设置在该管下部分上的所述至少一个操纵凸耳构造为一体。所述至少一个操纵凸耳可以因而直接在管下部分的原型成型或变形成型时形成。
优选杠杆具有马掌形，并且通过两个远端支承在所述至少一个集成的控制阀的阀壳体上。马掌形具有在阀壳体上的双重支承，该双支承具有高稳定性和强度。
根据另一个实施例，杠杆具有杆状形状，并且通过一个远端被支承在所述至少一个集成的控制阀的阀壳体上。杠杆的这种设计由于节省材料而具有重量优化的特点，其中动态质量的降低带来另外的优点。例如对此可以是更小的弹簧元件和所述至少一个集成的控制阀的更精确的响应特性。
此外建议，在满伸张位置和至少为+15mm的部分伸张位置之间，所述至少一个操纵凸耳与杠杆无接触，并且所述至少一个集成的控制阀使压力室排气，在该情况下，随着渐进的弹簧收缩行程，排气横截面递减。
本发明包括如下技术教导：所述至少一个集成的控制阀在+3mm和-3mm之间的弹簧收缩行程范围内闭锁。
此外优选，压力室通过所述至少一个集成的控制阀的进气要求小于-3mm的收缩，在该情况下，随着渐进的弹簧收缩行程，进气横截面递增。
附图说明
下面根据附图结合对本发明优选实施例的说明一起详细解释改进本发明的其他手段。附图如下：
图1是按本发明的空气弹簧装置的局部纵剖视图，该空气弹簧装置具有操纵凸耳和与该操纵凸耳相配的支承在控制阀上的马掌形的杠杆；
图2是图1的控制阀连同支承在该控制阀上的马掌形的杠杆的放大透视图；并且
图3是控制阀连同支承在该控制阀上的杆状的杠杆的另一个实施形式的透视图和控制阀的对应的剖视图。
具体实施方式
根据图1的空气弹簧装置主要包括具有上固定吊耳12的外管2，具有对应的在此未示出的下固定吊耳的滚动管3与该外管相对置。下固定凸耳是在此未示出的液压减振器的组成部分，该液压减振器同轴地被外管2和滚动管3包围。由弹性体材料制成的空气弹簧波纹管4在外管2和滚动管3之间延伸，该空气弹簧波纹管根据空气弹簧行程在滚动管3的外表面上滚动。由外管2、滚动管3和空气弹簧波纹管4构成压力室5，该压力室施加有压缩空气，以实现空气弹簧装置的空气弹簧功能。为了给压力室5施加压力，在滚动管3的内周面上设置控制阀1，该控制阀设计为三位三通换向阀，并且具有切换位置：进气、排气和闭锁。
此外，在外管2上同轴地一体成型的管上部分6连同管下部分7和在这两个管部分之间设置和预紧的压缩弹簧8一起构成伸缩装置。控制阀1根据空气弹簧行程被与控制阀1相配的、支承在控制阀1的阀壳体11上的杠杆9以及与杠杆9相配的、设置在管下部分7的端面上的操纵凸耳10操纵。由压缩弹簧8产生的预紧力被设计成如此强，使得通过接触操纵凸耳10实现对杠杆9的操纵。
操纵凸耳9的长度和它相对于杠杆9的位置被设计成，使得实现阀操纵的五个阶段。在约+40mm(相对于空气弹簧的公称长度)的满伸张和约+15mm的部分伸张之间，杠杆9不与操纵凸耳10接触，使得杠杆9保持在上部位置，并且控制阀1将压力室5与排气通道13连接。因而在第一阶段中，排气横截面是完全打开的并且具有最大横截面。一旦收缩至小于值+15mm并且操纵凸耳10操纵杠杆9，则第二阶段开始。排气横截面连续变小，控制阀1由使压力室5排气过渡到使压力室5闭锁。
在+3mm到-3mm之间的弹簧收缩行程范围内，控制阀1处在第三阶段中并且是关闭的。如果收缩至小于约-3mm的值，则第四阶段开始，杠杆9进一步将操纵凸耳10压下，打开控制阀1并且使进气通道14与压力室5相连。在此，随着收缩的变大，进气横截面变大，最大收缩约为-15mm时，控制阀1完全打开并且此外导致管下部分7碰到滚动管3。操纵凸耳10不能被继续挤压并且进气横截面是最大打开的(第五阶段)。
根据图2，杠杆9双重支承在控制阀1的阀壳体11上。该结构类型在强度技术上是特别有利的，并且具有高的稳定性。此外，杠杆9和控制阀1一起构成预装配单元。
图3示出支承在控制阀1的阀壳体11上的杠杆9的另一个实施形式。杠杆9构造为杆状并且具有略微拱曲的形状。此外，杠杆9仅在一侧支承在控制阀1的阀壳体11上并且通过扭力弹簧20预紧，使得杠杆9在不受操纵凸耳10加载的状态中处于上部位置O中。在该位置处，控制阀1具有最大排气横截面。与此相反，在杠杆9的下部位置U处，控制阀1具有最大进气横截面。
杠杆9的在此所示的中间位置M闭锁压力室5的进气和排气。
旁边的图示出沿着剖面线A的剖视图。由控制阀1的剖视图可见，阀壳体11具有进气端口15和排气端口16，这些端口与在滚动管3中的在此未示出的进气通道和排气通道连接，并且由此与空气弹簧单元的进气端口和排气端口连接。此外，在阀壳体11中构成连接孔17，用于将控制阀1与压力室5导流地连接。此外，在阀壳体11中构成进气通道14和排气通道13。控制阀1构造为三位三通换向阀，并且阀芯18集成在排气通道13中。此外，阀芯18与杠杆9经由杠杆销19机械地连接，并且可在轴向上在排气通道13中上下移动。
本发明并不局限于上述的优选实施例。更确切地说，也可设想这些实施例的被包含在所附权利要求书的保护范围之内的变型方案。因此，例如也可能的是，取代扭力弹簧20，将拉力弹簧或压缩弹簧预紧成，使得杠杆9在未受操纵凸耳10加载的状态中处于上部位置O处。此外，杠杆的其他实施形式，例如圆形或椭圆形的实施形式，也是可能的。
附图标记列表
1  控制阀                      13 排气通道
2  外管                        14 进气通道
3  滚动管                      15 进气端口
4  空气弹簧波纹管              16 排气端口
5  压力室                      17 连接孔
6  管上部分                    18 阀芯
7  管下部分                    19 杠杆销
8  压缩弹簧                    20 扭力弹簧
9  杠杆                        M  中间位置
10 操纵凸耳                    O  上部位置
11 阀壳体                      U  下部位置
12 上固定吊耳

Claims (9)

1.空气弹簧装置，其具有至少一个集成的控制阀(1)，该控制阀用于给压力室(5)施加压缩空气，该压力室构成在外管(2)、滚动管(3)和将所述外管与所述滚动管连接起来的空气弹簧波纹管(4)之间，其中，所述至少一个集成的控制阀(1)能以多个切换位置经由集成的机械的操作装置根据空气弹簧行程被操纵，以进行行驶高度调节，压力室(5)还包括贴靠在外管(2)的管上部分(6)和外管(2)的管下部分(7)之间的端面上的压缩弹簧(8)，其特征在于，与所述至少一个集成的控制阀(1)机械地连接的杠杆(9)能经由设置在管下部分(7)的端面上的至少一个操纵凸耳(10)被操纵，以便实现压力室(5)的进气和/或排气的阶段特性，所述至少一个操纵凸耳(10)为了操纵杠杆(9)部分地伸入滚动管(3)中。
2.按照权利要求1所述的空气弹簧装置，其特征在于，所述至少一个操纵凸耳(10)通过力锁合的或材料锁合的连接与管下部分(7)的端面相连。
3.按照权利要求1所述的空气弹簧装置，其特征在于，所述管下部分(7)和设置在该管下部分上的所述至少一个操纵凸耳(10)构造为一体。
4.按照权利要求1所述的空气弹簧装置，其特征在于，所述杠杆(9)具有马掌形，并且通过两个远端支承在所述至少一个集成的控制阀(1)的阀壳体(11)上。
5.按照权利要求1所述的空气弹簧装置，其特征在于，所述杠杆(9)具有杆形状，并且通过一个远端支承在所述至少一个集成的控制阀(1)的阀壳体(11)上。
6.按照权利要求1所述的空气弹簧装置，其特征在于，所述至少一个集成的控制阀(1)构造为三位三通换向阀，并且使压力室(5)进气、排气和闭锁。
7.按照权利要求1或6所述的空气弹簧装置，其特征在于，在满伸张位置和至少约+15mm的部分伸张位置之间，所述至少一个操纵凸耳(10)与杠杆(9)无接触，并且所述至少一个集成的控制阀(1)使压力室(5)排气，随着从约+15mm直到约+3mm渐进的弹簧收缩行程，排气横截面递减。
8.按照权利要求1或6所述的空气弹簧装置，其特征在于，所述至少一个集成的控制阀(1)在约+3mm和约-3mm之间的弹簧收缩行程范围内闭锁。
9.按照权利要求1或6所述的空气弹簧装置，其特征在于，所述压力室(5)通过所述至少一个集成的控制阀(1)的进气要求小于约-3mm的弹簧收缩行程，随着直到约-15mm的渐进的弹簧收缩行程，进气横截面递增。
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