DE102011001495A1 - Active pneumatic spring damper module for use in e.g. omnibus, has non-resilient hydraulic positioning device switched in series to damping device, where positioning device is in active connection with piston rod or with damper cylinder - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein aktives Luftfeder-Dämpfer-Modul für ein Fahrzeug. Darunter versteht man eine Einheit aus einem Luftfedersystem und einem Schwingungsdämpfer, wobei das Luftfedersystem in der Regel einen Luftfederrollbalg aus elastomerem Material aufweist, welcher zwischen einem Luftfederdeckel und einem Luftfederkolben befestigt ist und unter Bildung einer Rollfalte an der Außenseite des Luftfederkolbens abrollt, wobei Luftfederdeckel, Luftfederrollbalg und Luftfederkolben eine unter Innendruck stehende Arbeitskammer/Federkammer umschließen, wobei das Luftfeder-Dämpfer-Modul mit einem Anlenkpunkt am Fahrzeugrahmen bzw. an der Karosserie und mit einem anderen Anlenkpunkt am Fahrwerk, d. h. an der ungefederten Masse befestigt bzw. angelenkt ist. Dabei umfasst das Luftfeder-Dämpfer-Modul als Dämpfungseinrichtung oder Schwingungsdämpfer einen zentrisch und mindestens teilweise innerhalb der Arbeitskammer angeordneten teleskopierbaren Dämpfer, der ein als Dämpferzylinder ausgebildetes Gehäuse mit einem innenliegenden Dämpfungskolben und eine den Dämpfungskolben und den Luftfederdeckel verbindende Dämpferkolbenstange aufweist.The invention relates to an active air spring damper module for a vehicle. This is understood to mean a unit consisting of an air spring system and a vibration damper, wherein the air spring system usually comprises a Luftfederrollbalg of elastomeric material which is mounted between an air spring cover and an air spring piston and rolls to form a rolling fold on the outside of the air spring piston, wherein air spring cover, Luftfederrollbalg and air spring piston enclose a standing under internal pressure working chamber / spring chamber, wherein the air spring damper module with a pivot point on the vehicle frame or on the body and with another pivot point on the chassis, d. H. attached to the unsprung mass or articulated. In this case, the air spring-damper module comprises as a damping device or vibration damper a centrally and at least partially disposed within the working chamber telescopic damper, which has a housing designed as a damper cylinder housing with an inner damping piston and a damping piston and the air spring cover damper piston rod.
Solche mit Luftfedern versehenen Federeinrichtungen, die entweder direkt oder über Gelenkgummis bzw. ein Stiftgelenk oder über ein Federbeinlage mit dem Luftfederdeckel verbunden sind, dienen heute insbesondere in Personenkraftwagen als besonders komfortable Federungselemente und sorgen für ein angenehmes Fahrgefühl bei einer Federung, die je nach Straßenverhältnissen zwischen einem „weichen” und „harten” Federungsverhalten angepasst werden kann. Eine Luftfederanlage besteht dabei aus den die Luftfeder- und Dämpfereinheiten umfassenden Luftfeder-Dämpfer-Modulen für jedes Rad oder mindestens für jede Achse, aus der Luftversorgungsanlage mit einem Verdichter, einem Speicher, einem regenerierbaren Trockner, sowie aus weiteren schaltbaren oder festeingestellten pneumatischen Steuerelementen und weist dazu in aller Regel eine elektronische Steuerung auf.Such provided with air springs spring devices, which are connected either directly or via joint rubber or a pin joint or a strut with the air spring cover, today serve especially in passenger cars as a particularly comfortable suspension elements and provide a comfortable ride on a suspension, depending on the road conditions between a "soft" and "hard" suspension behavior can be adjusted. An air spring system consists of the air spring and damper units comprehensive air spring damper modules for each wheel or at least for each axis, from the air supply system with a compressor, a memory, a regenerable dryer, as well as other switchable or permanently set pneumatic controls and points usually an electronic control on.
Dabei existieren auch Niveauregelsysteme, die mit Hilfe der Luftfedern und entsprechender Steuerungen/Regelungen auch eine Fahrzeughöheneinstellung vornehmen, um etwa die Geländegängigkeit zu erhöhen.There are also level control systems that make with the help of the air springs and corresponding controls / regulations and a vehicle height adjustment, for example, to increase the off-road capability.
Aktive Fahrwerke aus dem Pkw-Bereich haben bei schweren Nutzfahrzeugen (LKW, Omnibus) in der Serie noch keinen Einzug gehalten. Dabei wären auch hier erhebliche Vorteile bzgl. Federkomfort, Fahrsicherheit, Wankstabilisierung, Bremsnicken, Niveauregulierung etc. erreichbar.Active chassis from the passenger car sector have not yet found their way into heavy commercial vehicles (trucks, buses) in the series. Here, too, considerable advantages in terms of spring comfort, driving safety, roll stabilization, brake pitch, level control etc. could be achieved.
Ein aktives Fahrwerk reagiert über eine Luftdruck-Regelung, d. h. über ein kompressibles Gas, nicht schnell genug und braucht deswegen üblicherweise eine hydraulische Regelung. Aktive Fahrwerke bei Personenkraftwagen verwenden daher eine hydraulische Regelung.An active chassis reacts via an air pressure control, d. H. about a compressible gas, not fast enough and therefore usually needs a hydraulic control. Active chassis in passenger cars therefore use a hydraulic control.
Bei der bei Personenkraftwagen eingesetzten Hydropneumatik wird Hydrauliköl in einem Dämpferzylinder einerseits durch ein Gaspolster unter Druck gesetzt und andererseits über ein auf Höhenveränderung/Beladung reagierendes Ventil mit Hydrauliköl zum Höhenausgleich befüllt. Das Gaspolster wird dabei in Form eines Membran-Hydrospeichers ausgebildet, bei dem ein mit Öl beaufschlagter Arbeitsraum durch eine Membrane von einem komprimierbaren Gasvolumen getrennt ist.In the hydropneumatics used in passenger cars hydraulic oil is placed in a damper cylinder on the one hand by a gas cushion under pressure and on the other hand filled via a responsive to altitude change / loading valve with hydraulic oil for height compensation. The gas cushion is formed in the form of a membrane hydraulic accumulator, in which a working space acted upon by oil is separated by a membrane from a compressible gas volume.
Bei Nutzfahrzeugen kommt üblicherweise eine konventionelle Luftfederung zum Einsatz, mit der verschiedene Vorteile verbunden sind, z. B. die von der Beladung unabhängigen, niedrigen Eigenfrequenzen. Diese Vorteile werden bei einer Hydropneumatik nicht ausgeschöpft. Außerdem kann bei der Hydropneumatik bei Kurvenfahrt die kurvenäußere Seite stark verhärten, so dass die Federwirkung herabgesetzt wird. Ein weiterer Nachteil bei solchen mit der Federbewegung mitlaufenden Hydraulikzylindern ist die Neigung zum Stick-Slip-Effekt mit der Gefahr der Undichtigkeit. Deshalb ist eine Hydropneumatik für Nutzfahrzeuge kaum geeignet.In commercial vehicles usually a conventional air suspension is used, with the various advantages are associated, for. B. independent of the loading, low natural frequencies. These advantages are not exhausted in a hydropneumatics. In addition, in the hydropneumatic when cornering the outside of the curve harden strong, so that the spring effect is reduced. Another disadvantage of such with the spring movement follower hydraulic cylinders is the tendency to stick-slip effect with the risk of leakage. Therefore, a hydropneumatic for commercial vehicles is hardly suitable.
Die
Die
Die
Für die Erfindung bestand also die Aufgabe, ein Luftfeder-Dämpfer-Modul als kompakte und sichere Einheit für die Feder- und Dämpfungsfunktion eines Fahrwerks eines schweren Fahrzeugs, also etwa eines Lastkraftwagens oder eines Omnibusses bereitzustellen, bei der eine wirksame aktive Federung ohne Verzicht auf die Vorteile der geregelten Luftfederung erreicht wird.For the invention, therefore, the object, an air spring-damper module as a compact and safe unit for the spring and damping function of a chassis of a heavy vehicle, So to provide about a truck or a bus, in which an effective active suspension is achieved without sacrificing the benefits of regulated air suspension.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.This object is achieved by the features of the main claim. Further advantageous embodiments are disclosed in the subclaims.
Dabei ist das Luftfeder-Dämpfer-Modul mit einer den Abstand zwischen den Anlenkpunkten verändernden, nicht federnden hydraulischen Stelleinrichtung versehen, welche zur Dämpfungseinrichtung in Reihe geschaltet ist und entweder mit der Dämpferkolbenstange oder mit dem Dämpferzylinder in Wirkverbindung steht. Bei einer solchen Gestaltung kann die Stelleinrichtung je nach Ausführung des Luftfeder-Dämpfer-Moduls auch und gleichzeitig in Wirkverbindung mit dem Luftfederkolben oder dem Luftfederdeckel stehen. Eine Wirkverbindung ist dann gegeben, wenn ein direkter Anschluss/eine direkte Verbindung oder eine über weitere Bauteile kraftübertragende Verbindung vorhanden ist. Die Stelleinrichtung ist direkt am Luftfeder-Dämpfer-Modul angekoppelt und weist einen Stellkolben auf, der einseitig oder beidseitig mit Hydrauliköl beaufschlagt wird, das über Zu- und Abläufe mit einer Pumpe verbunden ist. Dadurch, dass das Luftfeder-Dämpfer-Modul und der hydraulische Stellzylinder in Reihe geschaltet sind, bleibt die Feder- und Dämpferfunktion erhalten, wobei gleichzeitig sich die Vorteile der aktiven Federung nutzen lassen.In this case, the air spring damper module is provided with a distance between the articulation points changing, non-resilient hydraulic actuator, which is connected in series with the damping device and is in operative connection either with the damper piston rod or with the damper cylinder. In such a configuration, the adjusting device may also and simultaneously be in operative connection with the air spring piston or the air spring cover depending on the design of the air spring-damper module. An operative connection is given if there is a direct connection / a direct connection or a force transmitting connection via other components. The adjusting device is coupled directly to the air spring-damper module and has an actuating piston, which is acted upon on one side or on both sides with hydraulic oil, which is connected via inlets and outlets with a pump. The fact that the air spring damper module and the hydraulic actuating cylinder are connected in series, the spring and damper function is maintained, while taking advantage of the benefits of the active suspension.
Dies zeigt sich insbesondere bei der Anpassung des Luftfeder-Dämpfer-Moduls auf die verschiedenen Betriebszustände. So befindet sich etwa bei normaler Geradeausfahrt sich der Stellzylinder in der Mittelposition, während bei einer Kurvenfahrt der Stellzylinder des kurvenäußeren aktiven Luftfeder-Dämpfer-Moduls ausgefahren und der des kurveninneren aktiven Luftfeder-Dämpfer-Moduls eingefahren wird. Damit kann das sich zur Kurvenaußenseite neigende Chassis ausreichend gerade gehalten werden.This is particularly evident in the adaptation of the air spring damper module to the various operating states. For example, during normal straight-ahead driving, the actuating cylinder is in the middle position, while during cornering the actuating cylinder of the outside active air spring-damper module is extended and the inside of the active air spring-damper module is retracted. Thus, the tilting to the outside of the curve chassis can be kept sufficiently straight.
Bei einer Bergkuppe oder bei einem Bedarf von mehr Bodenfreiheit kann hingegen die Luftfeder-Liftfunktion durch das in Reihe geschaltete Stellglied unterstützt werden. Die Liftzeit wird dadurch verkürzt.In the case of a hilltop or if more ground clearance is required, on the other hand, the air spring lift function can be assisted by the actuator connected in series. The lift time is shortened.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Stelleinrichtung ein als Zylinder ausgebildetes Gehäuse mit einem innenliegenden und zwei Volumina trennenden Stellkolben aufweist, wobei der Stellkolben mit einer Stellkolbenstange verbunden ist, die wiederum an einen der Anlenkpunkte angeschlossen ist, wobei die Volumina jeweils entgegengesetzt durch ein hydraulisches Druckmittel befüllbar oder entleerbar sind. Eine solche Ausführung ist besonders kompakt in der Bauweise und kann problemlos in dem Luftfeder-Dämpfer-Modul integriert werden.An advantageous development consists in that the adjusting device comprises a housing designed as a cylinder with an inner and two volumes separating actuating piston, wherein the actuating piston is connected to an actuating piston rod, which in turn is connected to one of the articulation points, wherein the volumes in each case opposite by a hydraulic Pressure medium can be filled or emptied. Such a design is particularly compact in construction and can be easily integrated into the air spring-damper module.
Das gleiche gilt für eine weitere vorteilhafte Ausbildung, die darin besteht, dass der Luftfederkolben im oberen Bereich des Dämpferzylinder angeordnet und auf letzteren aufgesteckt oder abziehsicher verbunden ist und die Stelleinrichtung unterhalb des Dämpferzylinders fest mit letzterem verbunden ist, wobei das Luftfeder-Dämpfer-Modul mit der Stellkolbenstange über z. B. ein Auge in Form eines Schwenklagers am Fahrwerk angeschlossen ist. Damit ergibt sich ein einfacher Anschluss des aktiven Luftfeder-Dämpfer-Moduls mit „Stellfunktion” zwischen Karosserie und Fahrwerk mit lediglich zwei Anlenkungspunkten.The same applies to a further advantageous embodiment, which consists in that the air spring piston is arranged in the upper region of the damper cylinder and attached to the latter or detachable connected and the actuator below the damper cylinder is firmly connected to the latter, wherein the air spring-damper module the adjusting piston rod z. B. an eye is connected in the form of a pivot bearing on the chassis. This results in a simple connection of the active air spring damper module with "control function" between the body and chassis with only two articulation points.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Stelleinrichtung als separate Einrichtung ausgebildet und unterhalb des Dämpferzylinders angeschweißt oder angeschraubt ist. Dies erleichtert die Herstellung der einzelnen Komponenten und die Montage des Luftfeder-Dämpfer-Moduls als Systemteil. Die hydraulische Stelleinrichtung kann auch über ein Distanzstück am Boden des Schwingungsdämpfers angeschweißt sein, um eine einfache Verbindung und eine Anpassung auf verschiedene Einbaumaße zu realisieren.A further advantageous embodiment is that the adjusting device is designed as a separate device and welded or screwed below the damper cylinder. This facilitates the production of the individual components and the assembly of the air spring-damper module as a system part. The hydraulic actuator may also be welded to the bottom of the damper via a spacer to facilitate easy connection and adaptation to various installation dimensions.
Der Luftfederrollbalg eines solchen Luftfeder-Dämpfer-Moduls, welcher zwischen einem Luftfederdeckel und einem Luftfederkolben befestigt ist und unter Bildung einer Rollfalte an der Außenseite des Luftfederkolbens abrollt, kann dabei mit ein- oder beidseitig gebördeltem Rollbalg ausgeführt werden, mit einem ein- oder beidseitig z. B. mit Wulstring verschraubtem Rollbalg oder mit geklemmtem Schlauchrollbalg.The Luftfederrollbalg such air spring damper module, which is mounted between an air spring cover and an air spring piston and rolls to form a rolled fold on the outside of the air spring piston, can be performed with one or both sides beaded rolling bellows, with a one or both sides z , B. screwed with bead ring rolling bellows or with clamped hose roll.
Die Dämpfungseinrichtung bei einem Luftfeder-Dämpfer-Modul eines solchen aktiven Fahrwerks kann als pneumatisch oder elektronisch geregelter Schwingungsdämpfers ausgeführt sein.The damping device in an air spring-damper module of such an active chassis can be designed as a pneumatically or electronically controlled vibration damper.
Um die Stellkolbenstange der hydraulischen Stelleinrichtung kann ein Faltenbalg zum Schutz gegen Schmutz und Beschädigung angeordnet werden.To the adjusting piston rod of the hydraulic actuator, a bellows for protection against dirt and damage can be arranged.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass der Schwingungsdämpfer als Gasdruckdämpfer ausgebildet ist, zum Beispiel und je nach Belastungshöhe und Einbausituation als Einrohr- oder Zweirohrgasdruckdämpfer.A further advantageous embodiment is that the vibration damper is designed as a gas pressure damper, for example, and depending on the load height and installation situation as a monotube or twin-tube gas pressure damper.
Das Luftfeder-Dämpfer-Modul kann auch als radführendes aktives McPherson-Federbein ausgeführt sein. Entsprechend müssen dann die jeweiligen Anschlusseinrichtungen an Karosserie oder Fahrwerk zur Aufnahme von Fahrwerkskräften ausgebildet sein.The air spring damper module can also be designed as a wheel-guiding active McPherson strut. Accordingly, then the respective connection devices must be formed on the body or chassis for receiving suspension forces.
Das erfindungsgemäße Luftfeder-Dämpfer-Modul ist besonders vorteilhaft für einen Omnibus verwendbar. Die Zeiten für das so genannte „Kneeling”, d. h. für das einseitige Absenken bei einem Stadtbus zur Erleichterung des Einstiegs, können verkürzt werden. Auch kann z. B. ein Niederflurbus kurzfristig auf ein höheres Federniveau gefahren werden. Ähnliches gilt für die Verwendung des erfindungsgemäßen Luftfeder-Dämpfer-Moduls bei Lastkraftwagen. The air spring damper module according to the invention is particularly advantageous for a bus used. The times for the so-called "Kneeling", ie for one-sided lowering in a city bus to facilitate entry, can be shortened. Also, z. B. a low-floor bus to be driven at short notice to a higher spring level. The same applies to the use of the air spring-damper module according to the invention in trucks.
Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigenReference to an embodiment, the invention will be explained in more detail. Show it
Die
Luftfederdeckel
Das Lufqtfeder-Dämpfer-Modul
Das Luftfeder-Dämpfer-Modul
Die Stelleinrichtung
Der Luftfederkolben
Die abziehsichere Verbindung zwischen Dämpferkolbenstange und Luftfederdeckel kann beispielsweise durch ein Gelenkgummi oder durch ein Federbeinlager realisiert werden. Hier ist die Dämpferkolbenstange
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Luftfeder-Dämpfer-ModulAir spring damper module
- 22
- LuftfederrollbalgLuftfederrollbalg
- 33
- LuftfederdeckelAir spring cover
- 44
- LuftfederkolbenAir spring piston
- 55
- Rollfalterolling fold
- 66
- Arbeitskammer/FederkammerChamber / spring chamber
- 77
- Anlenkpunktarticulation
- 88th
- Anlenkpunktarticulation
- 99
- Dämpferdamper
- 1010
- Dämpferzylinderdamper cylinder
- 1111
- Dämpfungskolbendamping piston
- 1212
- DämpferkolbenstangeDamper piston rod
- 1313
- Stelleinrichtungsetting device
- 1414
-
Gehäusezylinder der Stelleinrichtung
13 Housing cylinder of the adjustingdevice 13 - 1515
- Stellvolumenadjusting volume
- 1616
- Stellvolumenadjusting volume
- 1717
- Stellkolbenactuating piston
- 1818
- StellkolbenstangeAdjusting piston rod
- 1919
- Luftfeder-Dämpfer-ModulAir spring damper module
- 2020
- Stelleinrichtungsetting device
- 2121
- ZweirohrgasdruckdämpferTwo tube gas shock absorbers
- 2222
- Bodenventilbottom valve
- 2323
- Luftfeder-Dämpfer-ModulAir spring damper module
- 2424
- Stelleinrichtungsetting device
- 2525
- LuftfederdeckelAir spring cover
- 2626
- StellkolbenstangeAdjusting piston rod
- 2727
- Luftfeder-Dämpfer-ModulAir spring damper module
- 2828
- Karosseriebody
- 2929
- Stelleinrichtungsetting device
- 3030
- Stellkolbenactuating piston
- 3131
-
Gehäusezylinder der Stelleinrichtung
29 Housing cylinder of the adjusting device29 - 3232
- DruckmittelraumPressure fluid chamber
- 3333
- Adapter-DeckelAdapter cover
- 3434
- Luftfeder-Dämpfer-ModulAir spring damper module
- 3535
- Dämpferzylinderdamper cylinder
- 3636
- Stelleinrichtungsetting device
- 3737
- Hohler RingzylinderHollow ring cylinder
- 3838
- Ringkolbenannular piston
- 3939
- DruckmittelraumPressure fluid chamber
- 4040
- Gelenkgummijoint rubber
- 4141
- Faltenbalgbellow
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- DE 10330198 A1 [0010] DE 10330198 A1 [0010]
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Legal Events
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B60G0017052000 Ipc: B60G0017020000 |
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R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B60G0017020000 Ipc: B60G0017027000 |
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R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |