Luftfederung für Fahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Luftfederung
für Fahrzeuge mit schnell wirkender Steuereinrichtung, die aus zwei oder mehreren
übereinanderliegenden elastischen Bälgen besteht und zwischen Wagenkasten und Laufwerk
angeordnet ist, wobei die abgefederten Radachsen versetzt zur Mittelachse der Luftfederung
liegen.Air suspension for vehicles The invention relates to an air suspension
for vehicles with fast-acting control device consisting of two or more
superimposed elastic bellows and between the car body and running gear
is arranged, the sprung wheel axles offset to the central axis of the air suspension
lie.
Bei den bekannten Laufwerken für Fahrzeuge wird ein ruhiger Wagenlauf
in der Senkrechten durch ein Federsystem angestrebt, das entweder durch hintereinanderliegende
Federgruppen der Achse und der Wiege oder durch eine Direktfederung von der Achse
zum Wagenkasten wirkt. Hierbei wird, je nach der verwandten Federart, Blattfeder
oder Schraubenfeder, ein Abklingen der Amplitude bzw. eine Änderung der Frequenz
der hervorgerufenen Schwingungen dadurch erreicht, daß bei den Blattfedern mit festen
Reibungswiderständen und bei den Schraubenfedern mit einer Dämpfung gearbeitet wird.
Bei den bekannten Laufwerken mit Luftfederung ist die Dämpfung jeweils in den Nebenschluß
des Schwingungskreises gelegt worden, d. h., die Dämpfungsmechanismen sind parallel
zu den eigentlichen Federelementen angeordnet.In the case of the known drives for vehicles, the carriage runs smoothly
Attempted in the vertical by a spring system, either by one behind the other
Spring groups of the axle and the cradle or by direct suspension from the axle
acts on the car body. Here, depending on the type of spring used, leaf spring is used
or coil spring, a decay of the amplitude or a change in frequency
the generated vibrations achieved in that the leaf springs with fixed
Friction resistances and a damping is used for the coil springs.
In the known drives with air suspension, the damping is in each case in the shunt
of the oscillation circuit, d. that is, the damping mechanisms are parallel
arranged to the actual spring elements.
Ferner sind Luftfederungen bekannt, bei welchen die Luftkammern mit
einer selbstregulierenden, beschleunigungsabhängigen Steuerungseinrichtung zum Regulieren
der Fußbodenhöhe als Funktion der Lastabhängigkeit derart gekoppelt sind, daß bei
verschiedenen Belastungsverhältnissen eine gleichbleibende Fußbodenhöhe eingesteuert
wird. Dabei werden die während der Fahrt auftretenden kurzzeitigen Impulse bewußt
durch Verzögerungsorgane ausgeschaltet.Furthermore, air suspensions are known in which the air chambers with
a self-regulating, acceleration-dependent control device for regulating
the floor height are coupled as a function of the load dependence in such a way that at
A constant floor height is controlled under different load conditions
will. In doing so, the brief impulses that occur while driving become conscious
switched off by delay organs.
Bei Aufhängungen für Fahrzeuge, bei welchen in die Kette der zwischen
Achse und Fahrzeuggestell vorgesehenen Aufhängungsglieder ein Stützorgan regelbarer
Länge eingefügt ist, wurde bereits vorgeschlagen, zusätzlich zu einer ersten, langsam
wirkenden Steuereinrichtung eine zweite, schnell wirkende Steuereinrichtung vorzusehen.In the case of suspensions for vehicles in which the chain between
Axle and vehicle frame provided suspension members a support member adjustable
Length is inserted, has already been suggested, in addition to a first, slowly
acting control device to provide a second, fast acting control device.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die geschwindigkeitsabhängige
Dämpfung in Kombination mit der reibungslosen Schraubenfeder noch nicht den besten
Effekt ergibt. Die Bestätigung hierfür ist ohne weiteres aus der Grundformel m.x
+ r. x + c. x = 0 für die Schwingungsbewegungen ersichtlich. Die durch die zusätzliche
Dämpfung in Kombination mit der Schraubenfeder erreichten Effekte decken im Bereich
dieser Gleichung die Werte r - z + c - x wertmäßig ab. Das bedeutet, daß die aus
dem Beschleunigungsanteil in m - vorhandene Krafteinwirkung in den bisher bekannten
Laufwerksanordnungen nicht kontrolliert wird.The invention is based on the knowledge that the speed-dependent
Damping in combination with the frictionless coil spring is not yet the best
Effect. The confirmation of this is readily available from the basic formula m.x
+ r. x + c. x = 0 can be seen for the oscillation movements. The by the additional
Damping in combination with the coil spring effects achieved cover in the area
from this equation the values r - z + c - x in terms of value. That means the out
the acceleration component in m - existing force effect in the previously known
Drive arrangements is not controlled.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß die Steuerung, beeinflußt
durch von der Fahrbahn herrührende mechanische Stöße, eine beschleunigungsabhängige
Vorsteuerung der Luftfederung derart bewirkt, daß beim Eintreffen des mechanischen
Fahrbahnimpulses am Federbalg gleichzeitig ein den Druck im Federbalg konstant haltender
Kompensationseffekt ausgelöst wird. Durch diese Anordnung wird es möglich, daß die
Druckregulierung der den Wagenkasten abstützenden Luftmenge unmittelbar erfolgt
und daß es in besonders einfacher Art möglich ist, den Steuervorgang direkt in den
Schwingungskreis zu verlegen, was aber nicht ausschließt, die Anordnung auch im
Nebenschluß der Kräfte durchzuführen.According to the invention it is therefore proposed that the control be influenced
due to mechanical shocks originating from the roadway, an acceleration-dependent one
Pre-control of the air suspension causes such that when the mechanical
Road impulse on the bellows at the same time keeps the pressure in the bellows constant
Compensation effect is triggered. This arrangement makes it possible that the
Pressure regulation of the amount of air supporting the car body takes place directly
and that it is possible in a particularly simple manner, the control process directly in the
To relocate the oscillation circuit, but this does not exclude the arrangement in the
To carry out bypassing the forces.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 die Gesamtanordnung der Luftfederung und Fig. 2 einen
Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.An embodiment of the invention is shown schematically in the drawing
shown. 1 shows the overall arrangement of the air suspension and FIG. 2 shows a
Section along line II-II of FIG. 1 on an enlarged scale.
Der Wagenkasten 1 stützt sich auf einem aus zwei oder mehreren Gummibälgen
2 und 3 bestehenden Luftfederbalg ab, der auf einem Laufwerkrahmen 4 angeordnet
ist. Die Achse 5 ist gegenüber dem Laufwerkrahmen 4 durch Schraubenfedern 6 abgefedert,
wobei die Achse 5 versetzt zur Mittelachse des Luftfederbalges liegt. An der Achse
5 ist ein schräg liegendes Pendel 7 angelenkt, das durch eine einstellbare Feder
8 in der gewünschten Lage gehalten wird und mit einem hydraulischen Dämpfer
9
oder einem Gummielement gekoppelt ist. An dem Pendel? sind Lenker
10 befestigt, die mittels Tauchspulen 11
elektrische Impulse über die
Leitungen 12 zu einem in den Luftfederbalg eingebauten Steuersystem geben. Dieses
Steuersystem besteht aus einander gegenüberliegenden Membranen 13, die in einem
die beiden Bälge 2 und 3 verbindenden Ring 14 gelagert sind, wobei in dem Ring Öffnungen
18 vorgesehen sind, durch die ein Luftaustausch zwischen den Bälgen stattfinden
kann. An dem Ring 14 sind ferner Tragarme 15 befestigt, die als Halterung für die
Tauchspulen 16 dienen. Diese Tauchspulen 16
stehen
mit den Leitungen 12 in Verbindung. Der von den Membranen 13 umschlossene Raum steht
über eine oder mehrere Rohrleitungen 17 mit der Außenluft mittel- oder unmittelbar
in Verbindung, so daß ein Ein- und Austreten der Luft bei Bewegungsvorgängen der
Membranen gegeben ist.The car body 1 is supported on an air suspension bellows consisting of two or more rubber bellows 2 and 3, which is arranged on a running gear frame 4. The axis 5 is cushioned with respect to the running gear frame 4 by helical springs 6, the axis 5 being offset from the central axis of the air suspension bellows. An inclined pendulum 7 is hinged to the axis 5, which is held in the desired position by an adjustable spring 8 and is coupled to a hydraulic damper 9 or a rubber element. On the pendulum? handlebars 10 are attached, which by means of plunger coils 11 give electrical impulses via lines 12 to a control system built into the air suspension bellows. This control system consists of opposing membranes 13 which are mounted in a ring 14 connecting the two bellows 2 and 3, openings 18 being provided in the ring through which an exchange of air between the bellows can take place. Support arms 15, which serve as a holder for the plunger coils 16 , are also attached to the ring 14. These plunger coils 16 are connected to the lines 12. The space enclosed by the membranes 13 is indirectly or directly connected to the outside air via one or more pipes 17, so that the air can enter and exit when the membranes move.
Bedingt durch die Schräglage des Pendels 7 wird jeder Stoß, der auf
die Achse erfolgt, von den Tauchspulen 11 auf die Tauchspulen 16 weitergeleitet.
Durch die Tauchspulen 16 werden die innerhalb des Luftfederbalges liegenden Membranen
13 betätigt, so daß die Stöße, die von der Achse eingeleitet werden und einen Anstieg
des Druckes im Luftfederbalg zur Folge hätten, durch das Zusammenziehen der Membranen
und den hierdurch erfolgenden Druck ebenfalls im Luftfederbalg derart ausgeglichen
werden, daß der Druck im Balgsystem konstant bleibt. DergleicheVorgangspieltsichinumgekehrterRichtung,etwa
bei einem Herabfallen der Achse ab. Wesentlich hierbei ist, daß durch die gewählte
Anordnung eine Vorsteuerung vor dem Auftreten des eigentlichen Impulses im Luftfederbalg
erreicht wird, indem die Phasenverschiebung, die, bedingt durch die versetzte Anordnung
von Schraubenfeder der Achse und Luftfederbalg, sich ergibt, für diesen Zweck ausgenutzt
wird. Es wird also der eintretende Stoß in der nachgeschalteten Luftfeder dadurch
aufgehoben, daß vor Eintritt des Stoßes in den Luftfederbalg ein entsprechender
Ausgleichsdruck erzielt wird. Ferner ist durch die Pendelanordnung ein beschleunigungsabhängiges
Aufschalten in dem Regelkreis gegeben, so daß die Summe der an dem Laufwerk wirkenden
Kräfte auf Null gehalten wird. Bei Schienenfahrzeugen kann die vorbeschriebene Vorsteuerung
durch ein Magnetofonband aufgenommen werden, welches die Störkommandos der jeweils
befahrenen Strecke entsprechend den auftretenden Störamplituden bereits aufgespeichert
hat, das dann synchron mit der zu befahrenden Strecke abläuft und um die Zeitdifferenz
entsprechend der Trägheit des Zusatzfedersystems voreilt, was jedoch nicht Gegenstand
der Erfindung ist. Es ist auch möglich, das in Fahrtrichtung vorhergehende Laufwerk
zum Steuern des nächstfolgenden Laufwerkes zu benutzen, indem der Steuerimpuls vom
vorhergehenden Laufwerk gegeben wird und entsprechend der Fahrgeschwindigkeit, dem
Abstand der Laufwerke und der Trägheit des Ausgleichssystems angepaßt im folgenden
Laufwerk die Ausgleichsvorgänge im Luftfederbalg einleitet.Due to the inclination of the pendulum 7, every shock that is on
the axis is transmitted from the plunger coils 11 to the plunger coils 16.
The membranes located within the air suspension bellows are moved by the plunger coils 16
13 actuated, so that the shocks that are initiated by the axle and an increase
of the pressure in the air suspension bellows would result from the contraction of the membranes
and the resulting pressure is also balanced in this way in the air suspension bellows
that the pressure in the bellows system remains constant. The same process played in the opposite direction, for example
if the axle falls down. What is essential here is that the selected
Arrangement of a pilot control before the actual impulse occurs in the air suspension bellows
is achieved by the phase shift, which, due to the staggered arrangement
of the coil spring of the axle and air suspension bellows, it results, used for this purpose
will. So it is the occurring shock in the downstream air spring
repealed that a corresponding one before the impact occurs in the air bag
Equalizing pressure is achieved. Furthermore, due to the pendulum arrangement, it is acceleration-dependent
Intrusion given in the control loop, so that the sum of the acting on the drive
Forces is kept at zero. In the case of rail vehicles, the pre-control described above
be recorded by a magnetic tape, which the disturbance commands of each
already stored according to the occurring disturbance amplitudes
which then runs synchronously with the route to be traveled and the time difference
leads according to the inertia of the auxiliary spring system, but this is not the subject
of the invention. It is also possible to use the previous drive in the direction of travel
to control the next drive by using the control pulse from
previous drive is given and according to the driving speed, the
Distance of the drives and the inertia of the compensation system adjusted in the following
Drive initiates the balancing processes in the air suspension bellows.