DE102008022683B4

DE102008022683B4 - Dämpfungssystem und Verfahren zum Anheben einer Achse

Info

Publication number: DE102008022683B4
Application number: DE200810022683
Authority: DE
Inventors: Thomas Naber
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2008-05-07
Filing date: 2008-05-07
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2028-05-08
Also published as: DE102008022683A1

Abstract

Luftdämpfungssystem für ein Achsaggregat eines Fahrzeugs, mit: einem Luftfederbalg (102); und einer Zugfeder (104), die mit dem Luftfederbalg (102) ges Luftfederbalgs (102) zu erhöhen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Luftdämpfungssystem für ein Achsaggregat, ein Achsaggregat und ein Verfahren zum Anheben einer Achse, die bei Fahrzeugen eingesetzt werden können.
Luftdämpfungssystemen ist der Durchbruch im Automotive-Bereich bisher nicht gelungen. Dies liegt unter anderem daran, dass sich der betriebswirtschaftliche Nutzen eines Luftdämpfungssystems nur dann voll ergibt, wenn eine möglichst synergetische Kombination mit einer Luftfeder möglich ist. Diese Anforderung führt zu einer technischen Lösung mit Luftfederbalg und Zusatzvolumen. Diese Lösung hat bezüglich der Dämpfung den Nachteil, dass sich nur bei der Kompression eine hohe Dämpfung ergibt, jedoch nicht bei der Expansion. Damit ist die Dämpfkraft oft nicht ausreichend.
Dieses Problem hat bis heute die Verbreitung von Luftdämpfern behindert. Heute am Markt befindliche oder veröffentlichte Luftdämpferarten sind im Wesentlichen Zwei- oder Dreiraum Gasfederdämpfer, die entweder einen festen Dämpfkolben haben oder zwei gegensätzlich wirkende Luftbälge. Nur für einfachere Anwendungen im nicht Automotive-Bereich reicht die Dämpfkraft durch herkömmliche Luftfederbälge mit Zusatzvolumen aus.
Die DE 10 2005 028 328 A1 befasst sich mit einem pneumatischen Dämpfungssystem, das vier Luftfedern aufweist. Die Luftfedern umfassen jeweils zwei, durch eine Dämpfungsvorrichtung getrennte Kammern. Beim Ein- und Ausfedern eines Rades strömt Luft von der ersten Luftfederkammer durch ein in der Dämpfungsvorrichtung angeordnetes Drosselelement in die zweite Luftfederkammer und umgekehrt.
Die DE 40 14 466 A1 befasst sich mit einer Fahrzeugfederung. Die Fahrzeugfederung umfasst einen Zylinder mit einem Zylinderrohr, einem Kolben und einer Kolbenstange. Der mit der Kolbenstange verbundene Kolben unterteilt einen Innenraum des Zylinders in zwei Räume. Außerhalb des Zylinders befinden sich eine erste Feder und eine zweite Feder. Die aus den Federn resultierende Kraft wirkt ebenso wie eine Belastungskraft.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Luftdämpfungssystem, ein verbessertes Achsaggregat und ein verbessertes Verfahren zum Anheben einer Achse zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Luftdämpfungssystem gemäß Anspruch 1, ein Achsaggregat gemäß Anspruch 10 und ein Verfahren gemäß Anspruch 12 gelöst.
Dieser Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass die Steifigkeit einer Luftfeder durch einen Steifigkeitserhöher erhöht werden kann. Als Steifigkeitserhöher wird eine Zugfeder eingesetzt. Zusammen mit der Steifigkeit kann die Dämpfwirkung, die proportional zur Steifigkeit ist, erhöht werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Aggregats;
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Aggregats; und
3 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Aggregats.
In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird.
3 zeigt ein herkömmliches Aggregat eines Fahrzeugs mit einem hydraulischen Dämpfer 301 und einem Balg 302. Das Aggregat kann mit einem Fahrgestell oder Chassis 312 eines Fahrzeugs verbunden sein. Das Aggregat weist einen Bock 314 und einen Lenker 316 auf. Der Lenker 316 kann beweglich an dem Bock 314 befestigt sein und ausgebildet sein, um eine Achse 318 aufzunehmen.
1 zeigt ein Dämpfungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Dämpfungssystem weist eine Luftfeder 102 und einen Energiespeicher 104 auf. Der Energiespeicher 104 ist mit der Luftfeder 102 gekoppelt, um eine Steifigkeit der Luftfeder 102 zu erhöhen. 1 zeigt ferner ein Achsaggregat gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Aggregat kann mit einem Fahrgestell 312 eines Fahrzeugs verbunden sein und einen Bock 314 und einen Lenker 316 aufweisen. Der Lenker 316 kann eine Achse 318 aufnehmen. Ein erstes Ende des Lenkers 316 kann beweglich mit dem Bock 314 verbunden sein. Ein zweites Ende des Lenkers 316 kann mittels des Dämpfungssystems mit dem Fahrgestell 312 gekoppelt sein. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel bewirkt eine Expansion der Luftfeder 102 eine Vergrößerung eines Abstands zwischen Fahrgestell 112 und Lenker 316. Eine Kompression der Luftfeder 102 bewirkt dagegen eine Verkleinerung des Abstands. Das Dämpfungssystem ist ausgebildet, um eine Bewegung des Lenkers 316 und somit eine Bewegung der Achse 318 in Bezug auf das Fahrgestell 312 zu dämpfen. Dazu ist die Luftfeder 102 ausgebildet ist, um eine Kraft entgegen einer Kompressionsrichtung der Luftfeder bereitzustellen. Der Energiespeicher 104 ist ausgebildet, um eine Kraft entgegen der Expansionsrichtung der Luftfeder 102 bereitzustellen. Dabei kann der Energiespeicher 104 so ausgelegt sein, dass eine maximal erzeugbare Kraft des Energiespeichers 104 kleiner als eine minimal erzeugbare Kraft der Luftfeder 102 ist. Um eine gute Dämpfungswirkung sowohl bei einer Kompression als auch bei einer Expansion der Luftfeder 102 bereitzustellen, kann der Energiespeicher 104 ausgebildet sein, um die Steifigkeit der Luftfeder 102 insbesondere in einer Expansionsrichtung der Luftfeder 102 zu erhöhen. Um eine gleichmäßige Dämpfungswirkung bereitzustellen kann der Energiespeicher 104 eine nichtlineare Steifigkeitscharakteristik aufweisen.
Das Dämpfungssystem kann ein Zusatzvolumen 106 aufweisen. Das Zusatzvolumen 106 ist mit der Luftfeder 102 verbunden, um einen Massestrom 108 zwischen der Luftfeder 102 und dem Zusatzvolumen 106 zu ermöglichen. Dez Massestrom 108 kann eine Dämpfcharakteristik der Luftfeder verbessern.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Luftfeder 102 ein Balg und der Energiespeicher 104 eine Zugfeder. Die Zugfeder 104 ist in einem Innenraum des Balgs 102 angeordnet. Beispielsweise kann die Zugfeder 104 zwischen einem Deckel und einem Boden des Balgs 102 angeordnet sein und mit dem Deckel und dem Boden des Balgs 102 verbunden sein. Alternativ kann die Zugfeder 104 außerhalb des Balgs 102 angeordnet sein und beispielsweise als separate Zugfeder zwischen dem Fahrgestell 312 und dem Lenker 316 angeordnet sein.
Ferner kann das Dämpfungssystem eine Einstelleinrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, um einen Innendruck des Balgs 102 ansprechend auf ein Einstellsignal einzustellen. Beispielsweise kann der Innendruck des Balgs 102 ansprechend auf das Einstellsignal erhöht oder erniedrigt werden. Insbesondere kann die Einstelleinrichtung ausgebildet sein, um den Innendruck des Balgs 102 ansprechend auf das Einstellsignal so weit zu verringern, dass die Zugfeder 104 eine Kompression des Balgs 102 bewirkt. Durch die Kompression kann ein Abstand zwischen dem Fahrgestell 312 und dem Lenker 316 verringert werden. Dies hat ein Anheben der Achse 318 zur Folge.
2 zeigt das in 1 beschriebene Aggregat mit Luftdämpfer 102 inklusive Zusatzvolumen 108 und Zugfeder 104 in einer Position für einen Achslift. Das bedeutet, dass die Zugfeder 104 den Balg 102 komprimiert hat und somit den Lenker 316 zum Fahrgestell 312 gezogen hat.
Der erfindungsgemäße Ansatz ermöglicht eine Dämpfkraftumkehr und Dämpfkrafterhöhung durch einen Energiespeicher. Gemäß einer Ausführungsbeispiel kann ein Luftfederbalg im Inneren eine Zugfeder als Energiespeicher enthalten. Die Zugfeder kann die Steifigkeit und auch den Balgdruck erhöhen. Die Federsteifigkeit der Zugfeder sollte möglichst nichtlinear sein, so dass sich die Kräfte über die Balglänge möglichst wenig ändern. Die Zugfeder kann ausgebildet sein, um den vollen Hub des Balges mitzumachen.
In einem System mit Zusatzvolumen, bei dem die Dämpfarbeit über einen längeren Zeitraum proportional zum Massenstrom ist, wird der Massenstrom über den, durch die Zugfeder hervorgerufenen höheren Druck im Balg erhöht. Die Druckerhöhung erfolgt über alle Beladungszustände, kann aber gegebenenfalls über einen mit der Fader in Reihe geschalteten Zylinder regelbar sein. Des Weiteren könnte die Feder als Achslift bei nichtbelüftetem Balg verwendet werden.
Alternativ könnte die Feder auch außerhalb des Balges angebracht sein oder es könnte eine bereits vorhandene Feder, z. B. eine Blattfeder oder eine Gummifeder verwendet werden.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt und können miteinander kombiniert werden.
Bezugszeichenliste

102: Luftfeder
104: Energiespeicher
106: Zusatzvolumen
108: Massestrom
301: Dämpfer
302: Balg
312: Fahrgestell
314: Bock
316: Lenker
318: Achse

Claims

Luftdämpfungssystem für ein Achsaggregat eines Fahrzeugs, mit: einem Luftfederbalg (102); und einer Zugfeder (104), die mit dem Luftfederbalg (102) gekoppelt und ausgebildet ist, um die Steifigkeit des Luftfederbalgs (102) zu erhöhen.
Luftdämpfungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfeder (104) ausgebildet ist, um die Steifigkeit in der Expansionsrichtung des Luftfederbalgs (102) zu erhöhen.
Luftdämpfungssystem gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftfederbalg (102) ausgebildet ist, um eine Kraft entgegen der Kompressionsrichtung des Luftfederbalgs (102) bereitzustellen und bei dem die Zugfeder (104) ausgebildet ist, um eine Kraft entgegen der Expansionsrichtung des Luftfederbalgs (102) bereitzustellen, wobei eine maximale Kraft der Zugfeder (104) kleiner als eine minimale Kraft des Luftfederbalgs (102) ist.
Luftdämpfungssystem gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfeder (104) eine nichtlineare Steifigkeitscharakteristik aufweist.
Luftdämpfungssystem gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfeder (104) in einem Innenraum des Luftfederbalgs (102) angeordnet ist.
Luftdämpfungssystem gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfeder (104) außerhalb des Luftfederbalgs (102) angeordnet ist.
Luftdämpfungssystem gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zusatzvolumen (106) mit dem Luftfederbalg (102) gekoppelt ist, um einen Massestrom zwischen dem Luftfederbalg (102) und dem Zusatzvolumen (106) zu ermöglichen.
Luftdämpfungssystem gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einstelleinrichtung ausgebildet ist, um einen Innendruck des Luftfederbalgs (102) ansprechend auf ein Einstellsignal einzustellen.
Luftdämpfungssystem gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrichtung ausgebildet ist, um den Innendruck des Luftfederbalgs (102) ansprechend auf das Einstellsignal so weit zu verringern, dass die Zugfeder (104) eine Kompression des Luftfederbalgs (102) bewirkt.
Achsaggregat, mit: einem Lenker (316) zum Aufnehmen einer Achse (318), wobei der Lenker (316) beweglich mit einem Fahrgestell (312) verbunden ist; und einem Luftdämpfungssystem gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit dem der Lenker (316) und das Fahrgestell (312) gekoppelt sind.
Achsaggregat gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftdämpfungssystem eine Empfangseinrichtung zum Empfangen eines Einstellsignals ausweist, um eine Anhebung der Achse (318) ansprechend auf das Einstellsignal zu bewirken.
Verfahren zum Anheben einer Achse (318) eines Fahrzeugs, mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines Luftdämpfungssystems gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9; Koppeln des Luftdämpfungssystems mit der Achse (318) und einem Fahrgestell (312) des Fahrzeugs, so dass die Achse (318) durch die Expansion des Luftfederbalgs (102) angehoben werden kann; und Bereitstellen des Einstellsignals, um die Expansion des Luftfederbalgs (102) zu bewirken.