DE102019215362A1 - Air spring for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftfeder 1 für ein Kraftfahrzeug mit einem mit unter Druck stehendem Gas gefüllten Rollbalg 6 der über einen Versorgungsanschluß 3 druckbeaufschlagbar und druckentlastbar ist und dessen eines Ende mit einer kappenartigen Lastaufnahme 5 verbunden und dessen anderes Ende an einem Abrollkolben 7 befestigt ist. Dabei sind die Lastaufnahme 5 und der Abrollkolben 7 abhängig von einer die Lastaufnahme 5 zum Abrollkolben 7 hin beaufschlagenden Kraft relativ zueinander bewegbar. Mit einer innerhalb des Rollbalgs 6 angeordneten Sensoreinrichtung, durch die der Abstand zwischen der Lastaufnahme 5 und dem Abrollkolben 7 erfassbar und ein entsprechendes elektrisches Signal erzeugbar ist, wobei an der Lastaufnahme 5 ein sich in Richtung zum Abrollkolben 7 erstreckendes Druckstück 11 angeordnet ist, durch dessen dem Abrollkolben 7 zugewandter Endbereich ein Sensorkörper direkt oder indirekt entlang einer Sensorbahn der Sensoreinrichtung bewegbar antreibbar ist. Dabei ist das Druckstück 11 zwischen einer bei geringstem Abstand zwischen Lastaufnahme 5 und Abrollkolben 7 unteren Lage und einer bei größtem Abstand zwischen Lastaufnahme 5 und Abrollkolben 7 oberen Lage verschiebbar geführt ist und wobei die Sensoreinrichtung ein der Position des Sensorkörpers auf der Sensorbahn entsprechendes elektrisches Signal erzeugt.The invention relates to an air spring 1 for a motor vehicle with a bellows 6 filled with pressurized gas, which can be pressurized and relieved of pressure via a supply connection 3 and one end of which is connected to a cap-like load receptacle 5 and the other end of which is attached to a rolling piston 7 . In this case, the load receiver 5 and the rolling piston 7 can be moved relative to one another as a function of a force acting on the load receiver 5 towards the rolling piston 7. With a sensor device arranged within the rolling bellows 6, by means of which the distance between the load receptacle 5 and the rolling piston 7 can be detected and a corresponding electrical signal can be generated the end region facing the rolling piston 7, a sensor body can be driven directly or indirectly so as to be movable along a sensor path of the sensor device. The pressure piece 11 is displaceably guided between a lower position with the smallest distance between load receiver 5 and rolling piston 7 and an upper position with the greatest distance between load receiver 5 and rolling piston 7, and the sensor device generates an electrical signal corresponding to the position of the sensor body on the sensor path .
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftfeder für ein Kraftfahrzeug mit einem mit unter Druck stehendem Gas gefüllten Rollbalg der über einen Versorgungsanschluss druckbeaufschlagbar und druckentlastbar ist und dessen eines Ende mit einer kappenartigen Lastaufnahme verbunden und dessen anderes Ende an einem Abrollkolben befestigt ist, wobei die Lastaufnahme und der Abrollkolben abhängig von einer die Lastaufnahme zum Abrollkolben hin beaufschlagenden Kraft relativ zueinander bewegbar sind und mit einer innerhalb des Rollbalgs angeordneten Sensoreinrichtung, durch die der Abstand zwischen der Lastaufnahme und dem Abrollkolben erfassbar und ein entsprechendes elektrisches Signal erzeugbar ist, wobei an der Lastaufnahme ein sich in Richtung zum Abrollkolben erstreckendes Druckstück angeordnet ist, durch dessen dem Abrollkolben zugewandter Endbereich ein Sensorkörper direkt oder indirekt entlang einer Sensorbahn der Sensoreinrichtung bewegbar antreibbar ist, wobei das Druckstück zwischen einer bei geringstem Abstand zwischen Lastaufnahme und Abrollkolben unteren Lage und einer bei größtem Abstand zwischen Lastaufnahme und Abrollkolben oberen Lage verschiebbar geführt ist und wobei die Sensoreinrichtung ein der Position des Sensorkörpers auf der Sensorbahn entsprechendes elektrisches Signal erzeugt.The invention relates to an air spring for a motor vehicle with a rolling bellows filled with pressurized gas, which can be pressurized and relieved of pressure via a supply connection and one end of which is connected to a cap-like load pick-up and the other end is attached to a rolling piston, the load pick-up and the rolling piston are movable relative to one another depending on a force acting on the load pick-up towards the rolling piston and with a sensor device arranged within the rolling bellows, by means of which the distance between the load pick-up and the rolling piston can be detected and a corresponding electrical signal can be generated in the direction of the rolling piston extending pressure piece is arranged, through whose end region facing the rolling piston a sensor body can be driven directly or indirectly along a sensor path of the sensor device, the pressure piece between e iner is guided displaceably with the smallest distance between load pick-up and rolling piston lower position and one with the greatest distance between load pick-up and rolling piston upper position and wherein the sensor device generates an electrical signal corresponding to the position of the sensor body on the sensor path.
Derartige Luftfedern werden u.a. zur Federhauslagerung eines Kraftfahrzeugs verwandt und sind erheblichen Kräften durch die Bewegungen des Fahrerhauses während des Fahrbetriebs ausgesetzt.Such air springs are used, among other things, to mount a motor vehicle's spring barrel and are exposed to considerable forces from the movements of the driver's cab while the vehicle is being driven.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Luftfeder für ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen kostengünstigen und einfachen Aufbau geringer Defektanfälligkeit insbesondere aufgrund der darauf einwirkenden Fahrbetriebskräfte aufweist.The object of the invention is therefore to create an air spring for a motor vehicle of the type mentioned at the outset, which has an inexpensive and simple structure with little susceptibility to defects, in particular due to the driving forces acting on it.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Druckstück mit der Lastaufnahme kraftverbunden und durch eine Federkraft zwischen seiner unteren Lage und einer Zwischenlage zur Lastaufnahme hin kraftbeaufschlagt ist, wobei sich die Zwischenlage zwischen einer KO-Lage der Luftfeder und der oberen Lage des Druckstücks befindet.This object is achieved according to the invention in that the pressure piece is force-connected to the load pick-up and is acted upon by a spring force between its lower position and an intermediate layer for the load pick-up, the intermediate layer being between a KO position of the air spring and the upper position of the pressure piece.
Die KO-Lage ist die Konstruktionslage im Fahrwerk. Da sich die Lage eines Kraftfahrzeugs im Betrieb immer ändert, wird als Bezugspunkt die KO-Lage angegeben, also die Lage des Fahrzeugs, die es in Ruhe auf seinen Rädern stehend hat.The KO position is the construction position in the chassis. Since the position of a motor vehicle always changes during operation, the KO position is specified as the reference point, i.e. the position of the vehicle that it has at rest on its wheels.
Kommt es zu extremen Fahrbedingungen wie hartem Geländeeinsatz oder hohe Vertikalbeschleunigungen, bei denen es bei einer festen Verbindung von Druckstück und Lastaufnahme zu Beschädigungen kommen würde, wird die Kraftverbindung zwischen Druckstück und Lastaufnahme überwunden und diese beiden Teile voneinander getrennt, so dass Beschädigungen vermieden werden. Damit kann aber die Sensoreinrichtung keine exakte Position der Lastaufnahme mehr erfassen.If there are extreme driving conditions such as tough off-road use or high vertical accelerations, which would result in damage if the pressure piece and load pick-up were firmly connected, the force connection between the pressure piece and load pick-up is overcome and these two parts are separated from each other so that damage is avoided. However, this means that the sensor device can no longer detect the exact position of the load pickup.
Um wieder eine exakte Position der Lastaufnahme erfassen zu können, wird das Druckstück durch die Federkraft über die KO-Lage hinaus angehoben. Dadurch wird von der Sensoreinrichtung ein elektrisches Signal erzeugt, das einer zu hohen Position der Lastaufnahme entspricht. Dieses elektrische Signal führt zu einer druckentlastenden Ansteuerung des Versorgungsanschlusses und damit zu einem Absenken der Lastaufnahme, bis die Kraftverbindung zwischen dem Druckstück und der Lastaufnahme wieder hergestellt ist und wieder eine normale Erfassung des Abstands zwischen Lastaufnahme und Abrollkolben erfolgt.In order to be able to detect the exact position of the load bearing again, the pressure piece is lifted beyond the KO position by the spring force. As a result, an electrical signal is generated by the sensor device, which corresponds to an excessively high position of the load pickup. This electrical signal leads to a pressure-relieving activation of the supply connection and thus to a lowering of the load pick-up until the force connection between the pressure piece and the load pick-up is re-established and normal detection of the distance between the load pick-up and rolling piston takes place again.
Die erfindungsgemäße Ausbildung weist im Wesentlichen einen einfachen mechanischen Aufbau auf, der weitgehend unempfindlich gegen ihn beaufschlagende Fahrbetriebskräfte ist. Dadurch ist er im Erheblichen defektunanfällig.The design according to the invention essentially has a simple mechanical structure that is largely insensitive to driving forces acting on it. As a result, it is largely immune to defects.
Zur Defektunanfälligkeit kann weiterhin beitragen, dass die Sensoreinrichtung innerhalb des Rollbalgs angeordnet und so gegen äußere Einflüsse wie Verschmutzung und Nässe geschützt ist.The fact that the sensor device is arranged within the rolling bellows and is thus protected against external influences such as dirt and moisture can also contribute to the lack of susceptibility to defects.
Die Kraftverbindung zwischen Druckstück und Lastaufnahme kann auf verschiedene geeignete Weise wie z.B. durch eine Reibschlussverbindung erfolgen.The force connection between the pressure piece and the load bearing can take place in various suitable ways, e.g. by means of a frictional connection.
Eine besonders einfache und verschleißfreie Kraftverbindung besteht darin, dass das Druckstück an seinem der Lastaufnahme zugewandten Endbereich einen in Bewegungsrichtung des Druckstücks magnetisierten Dauermagneten aufweist, der in magnetischer Wirkverbindung mit einem an der Lastaufnahme dem Dauermagneten gegenüberliegend angeordneten ferromagnetischen oder ferrimagnetischen Bauteil ist.A particularly simple and wear-free force connection is that the pressure piece has a permanent magnet magnetized in the direction of movement of the pressure piece at its end area facing the load pick-up, which is in magnetic operative connection with a ferromagnetic or ferrimagnetic component arranged opposite the permanent magnet on the load pick-up.
Ebenfalls zu einem einfachen und leicht montierbaren Aufbau führt es, wenn die das Druckstück beaufschlagende Federkraft dadurch erzeugt wird, dass das Druckstück von einer oder mehreren Schraubendruckfedern zwischen seiner unteren Lage und der Zwischenlage zur Lastaufnahme hin kraftbeaufschlagt ist und von den Schraubendruckfedern über die KO-Lage hinaus in die Zwischenlage angehoben wird.It also leads to a simple and easy-to-assemble structure if the spring force acting on the pressure piece is generated in that the pressure piece is acted upon by one or more helical compression springs between its lower position and the intermediate layer for the load bearing and by the helical compression springs via the KO position is lifted out into the intermediate layer.
Zur Vermeidung eines seitlichen Ausknickens der Schraubendruckfedern können die Schraubendruckfeder oder die Schraubendruckfedern mit ihrem der Lastaufnahme abgewandten Endbereich jeweils in einer axialen Ausnehmung im Abrollkolben geführt sein, die einen rohrartigen Querschnitt aufweisen kann.To avoid a lateral buckling of the helical compression springs can Helical compression springs or the helical compression springs can each be guided with their end region facing away from the load absorption in an axial recess in the rolling piston, which recess can have a tubular cross-section.
Zur Beaufschlagung des Druckstücks mit der Federkraft kann die Schraubendruckfeder oder die Schraubendruckfedern mit ihren jeweils der Lastaufnahme zugewandten Enden an einem an dem Druckstück angeordneten Halter abgestützt sein.In order to apply the spring force to the pressure piece, the helical compression spring or the helical compression springs can be supported with their ends facing the load absorption on a holder arranged on the pressure piece.
Ist dabei das Druckstück in einer Führung verschiebbar geführt und der Halter eine Haltertraverse, an deren beiden freien Endbereichen äquidistant zum Druckstück jeweils eine Druckfeder abgestützt ist, so wird das Druckstück querkraftfrei in der Führung geführt und ein Verkannten des Druckstücks in der Führung vermieden.If the pressure piece is slidably guided in a guide and the holder is a holder cross-member, at the two free end regions of which a compression spring is supported equidistant from the pressure piece, the pressure piece is guided in the guide free of transverse forces and the pressure piece is prevented from being misled in the guide.
Zur Führung der Schraubendruckfedern an ihrem der Lastaufnahme zugewandten Endbereich können an den freien Endbereichen der Haltetraverse jeweils ein zum Abrollkolben gerichteter Haltedorn angeordnet sein, der von dem der Lastaufnahme zugewandten Endbereichen der Schraubendruckfedern umschlossen ist, wobei die Haltedorne eine solche Länge aufweisen, dass sie bei in seiner oberen Lage befindlichem Druckstück zumindest teilweise von den Schraubendruckfedern umschlossen sind.To guide the helical compression springs at their end area facing the load pick-up, a holding mandrel directed towards the rolling piston can be arranged on the free end areas of the retaining cross-member, which is enclosed by the end areas of the helical compression springs facing the load pick-up, the holding mandrels having a length such that they are in its upper position located pressure piece are at least partially enclosed by the helical compression springs.
Damit können die Haltedorne auch in der oberen Lage des Druckstücks nicht aus den Wickeldurchmessern der Druckfedern herausfahren.This means that the holding pins cannot move out of the winding diameters of the compression springs even in the upper position of the pressure piece.
Zur Umwandlung der zu erfassenden translatorischen Bewegung in eine Drehbewegung kann das Druckstück verdrehgesichert sein und an seinem dem Abrollkolben zugewandter Endbereich ein Schloss mit einer zum Druckstück sich axial erstreckenden Schlossöffnung aufweisen, in die eine axial ortsfeste, um eine Drehachse drehbar gelagerte Welle gleichen Querschnitts ragt, die einen sich über die Länge der Welle erstreckenden Wendelgang aufweist, wobei von dem dem Druckstück entfernten Ende der Welle der Sensorkörper entlang der kreisförmigen Sensorbahn bewegbar antreibbar ist.To convert the translational movement to be detected into a rotary movement, the pressure piece can be secured against rotation and, at its end area facing the rolling piston, have a lock with a lock opening that extends axially towards the pressure piece and into which an axially fixed shaft of the same cross section, rotatably mounted about an axis of rotation, protrudes. which has a helical path extending over the length of the shaft, the sensor body being movably drivable along the circular sensor path from the end of the shaft remote from the pressure piece.
Damit kann der erforderliche Bauraum für die Sensoreinrichtung gering gehalten werden.The space required for the sensor device can thus be kept small.
Grundsätzlich kann jeder geeignete Sensor für die Sensoreinrichtung angewandt werden.In principle, any suitable sensor can be used for the sensor device.
Zur Vermeidung von mechanischem Verschleiß ist die Sensoreinrichtung vorzugsweise eine berührungslos erfassende Sensoreinrichtung.To avoid mechanical wear, the sensor device is preferably a contactlessly detecting sensor device.
Vorteilhaft kann dabei die Sensoreinrichtung eine magneto-induktive Sensoreinrichtung sein.The sensor device can advantageously be a magneto-inductive sensor device.
Dazu kann der Sensorkörper einen oder mehrere LC-Schwingkreise aufweisen und die Sensorbahn zwei Leiterbahnen tragen, von denen sich eine sinusförmig und die andere cosinusförmig entlang der Sensorbahn erstrecken.For this purpose, the sensor body can have one or more LC resonant circuits and the sensor track can have two conductor tracks, one of which extends sinusoidally and the other cosinusoidally along the sensor track.
Dabei kann die Sensorbahn konzentrisch zur Drehachse der Welle auf einem Sensorbahnträger angeordnet und der Sensorkörper an dem dem Druckstück entfernten Ende der Welle angeordnet sein.The sensor path can be arranged concentrically to the axis of rotation of the shaft on a sensor path carrier and the sensor body can be arranged at the end of the shaft remote from the pressure piece.
Das von der Sensoreinrichtung erzeugte Signal kann für die verschiedensten Regelungen und Steuerungen verwendet werden, für die eine Information über den Abstand zwischen der Lastaufnahme und dem Abrollkolben benötigt wird.The signal generated by the sensor device can be used for a wide variety of regulations and controls for which information about the distance between the load pick-up and the rolling piston is required.
Vorzugsweise ist das elektrische Signal einer Ansteuerelektronik zuführbar und von der Ansteuerelektronik ein Einlass- und/oder Auslassventil zum Innenraum des Rollbalgs ansteuerbar, wodurch unabhängig von der Belastung der Lastaufnahme ein konstanter Abstand zwischen der Lastaufnahme und dem Abrollkolben regelbar ist.The electrical signal can preferably be fed to control electronics and an inlet and / or outlet valve to the interior of the bellows can be controlled by the control electronics, whereby a constant distance between the load pick-up and the rolling piston can be regulated regardless of the load on the load pick-up.
Dies ist von besonderem Vorteil, wenn die Luftfeder ein Bauteil einer Fahrerhauslagerung eines Kraftfahrzeugs ist, so dass unabhängig von den Bewegungen des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs das Fahrerhaus weitgehend in ruhiger Lage gehalten wird.This is of particular advantage if the air spring is a component of a driver's cab mounting of a motor vehicle, so that the driver's cab is largely kept in a steady position regardless of the movements of the driving operation of the motor vehicle.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine Seitenansicht eines Luftfederaggregats mit einer Luftfeder -
2 einen Längsschnitt der Luftfeder nach1 mit größtem Abstand zwischen Abrollkolben und Lastaufnahme -
3 einen Längsschnitt von Abrollkolben und in seiner unteren Lage befindlichem Druckstück der Luftfeder nach Anspruch 1 -
4a eine perspektivische Ansicht der Baugruppe Führung, Druckstück, Schraubendruckfedern und Sensoreinrichtung in der unteren Lage des Druckstücks der Luftfeder nach1 -
4b eine perspektivische Ansicht der Baugruppe Führung, Druckstück, Schraubendruckfedern und Sensoreinrichtung in der KO-Lage des Druckstücks der Luftfeder nach1 -
4c eine perspektivische Ansicht der Baugruppe Führung, Druckstück, Schraubendruckfedern und Sensoreinrichtung in der oberen Lage des Druckstücks der Luftfeder nach1 -
5 eine perspektivische Untenansicht der Welle der Luftfeder nach1 -
6 eine perspektivische Ansicht der Baugruppe Führung, Druckstück in der oberen Lage des Druckstücks der Luftfeder nach1 -
7 einen perspektivischen Längsschnitt der Baugruppe Führung, Druckstück, Schraubendruckfedern und Abrollkolben in der oberen Lage des Druckstücks der Luftfeder nach1 -
8 einen perspektivischen Längsschnitt der Baugruppe Führung, Druckstück, Schraubendruckfedern und Abrollkolben in der unteren Lage des Druckstücks der Luftfeder nach1 .
-
1 a side view of an air suspension unit with an air spring -
2 a longitudinal section of the air spring1 with the greatest distance between the rolling piston and the load bearing -
3 a longitudinal section of the rolling piston and in its lower position the pressure piece of the air spring according to claim 1 -
4a a perspective view of the assembly guide, pressure piece, helical compression springs and sensor device in the lower position of the pressure piece of the air spring1 -
4b a perspective view of the assembly guide, pressure piece, helical compression springs and sensor device in the KO position of the pressure piece of the air spring1 -
4c a perspective view of the assembly guide, pressure piece, helical compression springs and sensor device in the upper position of the pressure piece of the air spring1 -
5 a perspective bottom view of the shaft of the air spring according to1 -
6th a perspective view of the guide assembly, pressure piece in the upper position of the pressure piece of the air spring1 -
7th a perspective longitudinal section of the assembly guide, pressure piece, helical compression springs and rolling piston in the upper position of the pressure piece of the air spring1 -
8th a perspective longitudinal section of the assembly guide, pressure piece, helical compression springs and rolling piston in the lower position of the pressure piece of the air spring1 .
Das Luftfederaggregat in
Die Luftfeder
Der Abrollkolben
Der Innenraum
Eine nicht dargestellte Kolbenstange des Schwingungsdämpfers
Der Versorgungsanschluß
Ein sich längs erstreckendes Druckstück
Dazu weist das Druckstück
An dem dem Abrollkolben
Eine Relativbewegung von Lastaufnahme
Unmittelbar an dem dem Abrollkolben
Durch die Bewegung des Dauermagneten
An dem Druckstück
Die Haltedorne
Mit ihren anderen Enden ragen die Schraubendruckfedern
Die Haltertraverse
Sollte duch extreme Fahrbedingungen wie hartem Geländeeinsatz oder hohen Vertikalbeschleunigungen die bestimmte Kraft, mit der das Druckstück
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- LuftfederAir spring
- 22
- SchwingungsdämpferVibration damper
- 33
- VersorgungsanschlussSupply connection
- 44th
- SteuerventilControl valve
- 55
- LastaufnahmeLoad bearing
- 66th
- RollbalgRolling bellows
- 77th
- AbrollkolbenRolling piston
- 88th
- BehälterrohrContainer pipe
- 99
- Innenrauminner space
- 1010
- BefestigungselementFastener
- 1111
- DruckstückPressure piece
- 1212th
- Führungguide
- 1313th
- Schlosslock
- 1414th
- Wellewave
- 1515th
- WendelgangSpiral path
- 1616
- DauermagnetPermanent magnet
- 1717th
- KontaktsteckerbuchseContact socket
- 1818th
- zweiter Dauermagnetsecond permanent magnet
- 1919th
- HaltertraverseHolder traverse
- 2020th
- HaltedornRetaining mandrel
- 2121
- SchraubendruckfederHelical compression spring
- 2222nd
- AusnehmungRecess
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Cited By (1)
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CN114180108A (en) * | 2021-11-29 | 2022-03-15 | 中国航天科工集团八五一一研究所 | Air spring-based casting and separating device |
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