DE112019002298T5

DE112019002298T5 - Achsenaufhängungssystem für Schwerlastfahrzeug mit optimierter Dämpfung

Info

Publication number: DE112019002298T5
Application number: DE112019002298.9T
Authority: DE
Inventors: Damon Delorenzis; Jeff R. Zawacki
Original assignee: Hendrickson USA LLC
Current assignee: Hendrickson Usa Schaumburg Us LLC
Priority date: 2018-05-04
Filing date: 2019-05-01
Publication date: 2021-02-18
Also published as: US20190337346A1; WO2019213210A1; BR112020022382A2; AU2019261992A1; AU2019261992B2; US10843520B2

Abstract

Ein Achsenaufhängungssystem für ein Schwerlastfahrzeug umfasst eine Aufhängungsbaugruppe, eine Achse und eine Dämpfungseinrichtung. Die Aufhängungsbaugruppe ist mit dem Schwerlastfahrzeug funktionell verbunden. Die Achse ist mit der Aufhängungsbaugruppe funktionell verbunden. Die Dämpfungseinrichtung ist mit der Aufhängungsbaugruppe und dem Schwerlastfahrzeug funktionell verbunden und erstreckt sich zwischen diesen. Das Achsenaufhängungssystem weist ein Bewegungsverhältnis zwischen etwa 1,4 und etwa 1,7 auf. Ein Verfahren zum Optimieren der Dämpfung eines Achsenaufhängungssystems eines Schwerlastfahrzeugs umfasst die folgenden Schritte: Berechnen einer Kurve, die eine Dämpfungsenergie in Bezug auf eine Last auf einer dämpfenden Luftfeder repräsentiert; Berechnen einer Kurve, die eine Dämpfungsenergie in Bezug auf eine Geschwindigkeit des Luftstroms durch wenigstens eine Öffnung der Luftfeder repräsentiert; Berechnen eines optimierten Bewegungsverhältnisses durch Bestimmen eines Schnittpunkts der Kurven; Verändern der Geometrie des Achsenaufhängungssystems, um das Achsenaufhängungssystem mit dem optimierten Bewegungsverhältnis zu erhalten.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/667,004 , die am 4. Mai 2018 eingereicht wurde.
Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Achsenaufhängungssysteme für Schwerlastfahrzeuge. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Achsenaufhängungssysteme für Schwerlastfahrzeuge unter Verwendung von dämpfenden Luftfedern. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Achsenaufhängungssystem für ein Schwerlastfahrzeug, das ein Aufhängungsbewegungsverhältnis umfasst, welches so berechnet ist, dass man eine optimale Dämpfungsleistung für eine gegebene dämpfende Luftfeder erhält, um die Leistung, Fahrqualität und Haltbarkeit des Achsenaufhängungssystems zu verbessern.
Stand der Technik
Die Verwendung von luftgefederten Starrachsenaufhängungssystemen mit gezogenen bzw. geschobenen Lenkern ist in der Schwerlastfahrzeugindustrie schon seit vielen Jahren sehr beliebt. Aus Gründen der Klarheit und Zweckmäßigkeit wird hier auf ein Schwerlastfahrzeug Bezug genommen, wobei gelten soll, dass diese Bezugnahme auch Lastwagen, Zugmaschinenanhänger und Auflieger, Anhänger und dergleichen umfasst. Obwohl solche Achsenaufhängungssysteme in einer Vielzahl von Strukturformen zu finden sind, ist ihre Struktur im Allgemeinen insofern ähnlich, als jedes System typischerweise ein Paar von Aufhängungsbaugruppen umfasst. Die Aufhängungsbaugruppen sind typischerweise direkt mit einem primären Fahrgestell des Schwerlastfahrzeugs oder mit einem Hilfsrahmen, der von dem primären Fahrgestell getragen wird, verbunden. Bei denjenigen Schwerlastfahrzeugen, die einen Hilfsrahmen tragen, kann der Hilfsrahmen unbeweglich oder beweglich sein, wobei letzterer gemeinhin als Sliderbox, Gleithilfsrahmen, Gleitfahrwerk, sekundäres Gleitfahrgestell oder Schwenkfahrwerk bezeichnet wird.
Jede Aufhängungsbaugruppe des Achsenaufhängungssystems umfasst einen sich in Längsrichtung erstreckenden länglichen Träger. Jeder Träger befindet sich typischerweise in der Nähe von und unterhalb eines jeweiligen Vertreters eines Paars von beabstandeten, sich in Längsrichtung erstreckenden Hauptelementen und einem oder mehreren Querelementen des Schwerlastfahrzeugs. Aus Gründen der Zweckmäßigkeit und Klarheit wird im Folgenden von Hauptelementen die Rede sein, wobei gelten soll, dass dies nur beispielhaft erfolgen soll und Hauptelemente von primären Fahrgestellen, beweglichen Hilfsrahmen und unbeweglichen Hilfsrahmen umfasst. Insbesondere ist jeder Träger an einem seiner Enden schwenkbar mit einem Hänger verbunden, der wiederum an jeweils einem der Hauptelemente des Schwerlastfahrzeugs befestigt ist und daran hängt. Der Träger kann sich ausgehend von der Schwenkverbindung relativ zur Vorderseite des Schwerlastfahrzeugs nach hinten oder nach vorn erstrecken und dadurch definieren, was typischerweise als Achsenaufhängungssystem mit gezogenem Lenker bzw. geschobenem Lenker bezeichnet wird. Eine Achse erstreckt sich quer dazwischen und ist typischerweise mittels irgendeiner Einrichtung an einer ausgewählten Stelle von etwa dem Mittelpunkt jedes Trägers bis zum Ende des Trägers, der dem Ende mit der Schwenkverbindung entgegengesetzt ist, mit den Trägern des Paars von Aufhängungsbaugruppen verbunden. Eine Luftfeder oder ihr Äquivalent ist typischerweise mit dem Balkenende, das dem Schwenkverbindungsende entgegengesetzt ist, und mit jeweils einem der Hauptelemente verbunden. Ein Höhenkontrollventil ist am Hauptelement oder einer anderen Trägerstruktur montiert und ist funktionell mit dem Träger und der Luftfeder verbunden, um die Fahrhöhe des Schwerlastfahrzeugs aufrechtzuerhalten. Ein Bremssystem kann bekanntermaßen ebenfalls an dem Achsenaufhängungssystem montiert sein.
Die Achsenaufhängungssysteme des Schwerlastfahrzeugs wirken so, dass sie die Fahrt abfedern, Schwingungen dämpfen und das Schwerlastfahrzeug stabilisieren. Während das Schwerlastfahrzeug über die Straße fährt, treffen die Räder des Schwerlastfahrzeugs insbesondere auf Straßenzustände, die verschiedene Kräfte, Lasten und/oder Belastungen, die hier kollektiv als „Kräfte“ bezeichnet werden, auf die jeweilige Achse, an der die Räder montiert sind, und wiederum auf die Aufhängungsbaugruppen, die mit der Achse verbunden sind und diese tragen, ausüben. Diese Kräfte umfassen vertikale Kräfte, die durch eine vertikale Bewegung der Räder verursacht werden, während diese auf bestimmte Straßenzustände treffen, Längskräfte, die durch die Beschleunigung und Verzögerung des Schwerlastfahrzeugs verursacht werden, und Seiten- sowie Torsionskräfte, die mit einer Querbewegung des Schwerlastfahrzeugs, wie Wende- und Spurwechselmanövern, assoziiert sind.
Um die schädliche Wirkung dieser Kräfte auf das Schwerlastfahrzeug, während es im Betrieb ist, zu minimieren, ist das Achsenaufhängungssystem so gestaltet, dass es darauf reagiert und/oder wenigstens einige davon aufnimmt. Insbesondere haben die Achsenaufhängungssysteme unterschiedliche strukturelle Anforderungen, um mit diesen unterschiedlichen Kräften fertigzuwerden. Insbesondere ist es für ein Achsenaufhängungssystem wünschenswert, einigermaßen starr zu sein, um das Ausmaß der Schwankungen, die auf das Schwerlastfahrzeug wirken, zu minimieren und somit für das zu sorgen, was in der Technik als „Wankstabilität“ bekannt ist. Es ist jedoch auch wünschenswert, dass ein Achsenaufhängungssystem relativ flexibel ist, um die Abfederung des Schwerlastfahrzeugs gegenüber vertikalen Stößen zu unterstützen und für Nachgiebigkeit zu sorgen, so dass die Komponenten des Achsenaufhängungssystems nicht brechen, wodurch die Haltbarkeit des Achsenaufhängungssystems erhöht wird. Es ist auch wünschenswert, die Vibrationen oder Schwingungen, die sich aus solchen Kräften ergeben, zu dämpfen und dadurch für eine bequemere Fahrt zu sorgen und den unregelmäßigen Verschleiß der Reifen zu reduzieren.
Eine Schlüsselkomponente des Achsenaufhängungssystems sind die Luftfedern, die die Fahrt des Schwerlastfahrzeugs gegenüber vertikalen Stößen abfedern. Luftfedern, die in luftgefederten Achsenaufhängungssystemen von Schwerlastfahrzeugen verwendet werden, können typischerweise als entweder nichtdämpfend oder dämpfend charakterisiert werden. Eine nichtdämpfende Luftfeder umfasst drei Hauptkomponenten: einen flexiblen Federbalg, einen Kolben und eine Federbalgdeckplatte. Der Federbalg besteht aus Kautschuk oder einem anderen flexiblen Material und ist funktionell auf dem Kolben montiert. Der Kolben besteht typischerweise aus Stahl, Aluminium, faserverstärkten Kunststoffen oder einem anderen ausreichend steifen Material und ist in bekannter Weise auf dem Träger jeder Aufhängungsbaugruppe montiert. Der Luftfederbalg ist mit einem Volumen Druckluft gefüllt, die der Luftfeder über ein an dem Schwerlastfahrzeug befestigten Luftreservoir, wie einen Lufttank, bereitgestellt wird. Das Volumen der Druckluft oder „Luftvolumen“, das in der Luftfeder enthalten ist, ist ein Hauptfaktor bei der Bestimmung der Federkonstante oder Steifigkeit der Luftfeder. Je größer das Luftvolumen der Luftfeder, desto geringer ist die Federkonstante der Luftfeder. Eine niedrigere Federkonstante ist beim normalen Betrieb eines Schwerlastfahrzeugs im Allgemeinen eher wünschenswert, da sie für eine weichere Fahrt sorgt.
Nichtdämpfende Luftfedern des Standes der Technik sorgen zwar während des Betriebs des Schwerlastfahrzeugs für eine Abfederung der Fahrzeugladung und des oder der Insassen, sorgen aber für wenig oder gar keine Dämpfung. In Achsenaufhängungssystemen, die nichtdämpfende Luftfedern verwenden, werden die Dämpfungseigenschaften stattdessen typischerweise von einem oder mehreren hydraulischen Stoßdämpfern bereitgestellt, die bekanntermaßen im Allgemeinen für den Betrieb bei einer geschätzten Last des Schwerlastfahrzeugs optimiert sind. Jeder der Stoßdämpfer ist an dem Träger jeweils einer der Aufhängungsbaugruppen des Achsenaufhängungssystems und an jeweils einem der Hauptelemente des Fahrzeugs montiert und erstreckt sich zwischen diesen.
Nichtdämpfende Luftfedern des Standes der Technik haben Beschränkungen, da sie für die Dämpfung auf Stoßdämpfer angewiesen sind. Stoßdämpfer sorgen zwar für eine Dämpfung des Achsenaufhängungssystems, bedeuten aber zusätzliche Komplexität und Gewicht für das Achsenaufhängungssystem sowie erregen Bedenken wegen ihrer Haltbarkeit über die Lebensdauer des Fahrzeugs. Zum Beispiel nehmen die dämpfenden Eigenschaften des Stoßdämpfers mit der Zeit tendenziell ab, was bewirkt, dass die Aufhängung nach einer bestimmten akkumulierten Laufleistung für eine geschätzte Last zu wenig dämpft. Wegen der Verschlechterung der Stoßdämpferleistung muss der Stoßdämpfer schließlich ersetzt werden, was zusätzliche Kosten verursacht. Weiterhin sind solche Stoßdämpfer so abgestimmt, dass sie bei einer geschätzten Last zur Steifigkeit des Achsenaufhängungssystems passen. Dies bewirkt, dass das Aufhängungssystem zu stark gedämpft ist, wenn das Achsenaufhängungssystem nur leicht belastet ist, wodurch die Fahrqualität und die Haltbarkeit des Achsenaufhängungssystems beim Betrieb sinken.
Dämpfende Luftfedern werden in Achsenaufhängungssysteme eingebaut, um einige der Beschränkungen, die durch die Verwendung von nichtdämpfenden Luftfedern mit hydraulischen Stoßdämpfern entstehen, zu überwinden. Eine dämpfende Luftfeder umfasst typischerweise drei Hauptkomponenten: einen flexiblen Federbalg, einen Kolben und eine Federbalgdeckplatte. Der Federbalg besteht aus Kautschuk oder einem anderen flexiblen Material und ist funktionell auf dem Kolben montiert. Der Kolben besteht typischerweise aus Stahl, Aluminium, faserverstärkten Kunststoffen oder einem anderen ausreichend steifen Material und ist in bekannter Weise durch Befestigungselemente auf der Deckplatte des Trägers jeder Aufhängungsbaugruppe des Achsenaufhängungssystems montiert. Eine oder mehrere Öffnungen sind typischerweise zwischen dem Kolben und dem Federbalg ausgebildet, um eine eingeschränkte Luftströmung vor und zurück zwischen dem Federbalg und dem Kolben bei Einfederungsereignissen zu ermöglichen. Diese Achsenaufhängungssysteme des Standes der Technik mit dämpfenden Luftfedern sorgen für einen gewissen Grad der Dämpfung, so dass der Stoßdämpfer entfernt werden kann. Das Achsenaufhängungssystem des Standes der Technik mit dämpfenden Luftfedern ist jedoch nicht optimiert, um für die größtmögliche Dämpfungsenergie zu sorgen. Insbesondere die Bauweise der Achsenaufhängungssysteme des Standes der Technik mit dämpfenden Luftfedern ist im Allgemeinen nicht geeignet, das Bewegungsverhältnis des Achsenaufhängungssystems an die verwendeten dämpfenden Luftfedern anzupassen. Infolgedessen versehen Achsenaufhängungssysteme des Standes der Technik das Achsenaufhängungssystem möglicherweise nicht mit einer optimalen Dämpfungsleistung, Fahrqualität oder Haltbarkeit.
Das Schwerlastfahrzeug-Achsenaufhängungssystem mit optimierter Dämpfung gemäß der vorliegenden Erfindung überwindet die Einschränkungen der Achsenaufhängungssysteme des Standes der Technik durch Verwendung von nichtdämpfenden und dämpfenden Luftfedern, indem es das Bewegungsverhältnis des Achsenaufhängungssystems berücksichtigt, eine Modifizierung des Bewegungsverhältnisses des Achsenaufhängungssystems ermöglicht und damit für eine optimierte Dämpfung für eine gegebene dämpfende Luftfeder sorgt. Dies verbessert die Leistungsfähigkeit, die Fahreigenschaften und die Haltbarkeit des Achsenaufhängungssystems während des Betriebs des Schwerlastfahrzeugs.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Zu den Zielen der vorliegenden Erfindung gehört die Bereitstellung eines Achsenaufhängungssystems mit optimierter Dämpfung, das das Bewegungsverhältnis des Achsenaufhängungssystems berücksichtigt.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Achsenaufhängungssystems, das es ermöglicht, das Bewegungsverhältnis für eine gegebene dämpfende Luftfeder zu modifizieren, um die Leistungsfähigkeit, die Fahreigenschaften und die Haltbarkeit des Achsenaufhängungssystems zu verbessern.
Diese Ziele und Vorteile werden durch das Achsenaufhängungssystem für ein Schwerlastfahrzeug erhalten, das Folgendes umfasst: eine Aufhängungsbaugruppe, die mit dem Schwerlastfahrzeug funktionell verbunden ist; eine Achse, die mit der Aufhängungsbaugruppe funktionell verbunden ist; und eine Dämpfungseinrichtung, die mit der Aufhängungsbaugruppe und dem Schwerlastfahrzeug funktionell verbunden ist und sich zwischen diesen erstreckt, wobei das Achsenaufhängungssystem ein Bewegungsverhältnis zwischen etwa 1,4 und etwa 1,7 aufweist.
Diese Ziele und Vorteile werden auch durch das Verfahren zum Optimieren der Dämpfung eines Achsenaufhängungssystems eines Schwerlastfahrzeugs der vorliegenden Erfindung erhalten, das Folgendes umfasst: Berechnen einer ersten Kurve, die eine erste Dämpfungsenergie in Bezug auf eine Last auf einer dämpfenden Luftfeder repräsentiert, Berechnen einer zweiten Kurve, die eine zweite Dämpfungsenergie in Bezug auf eine Geschwindigkeit des Luftstroms durch wenigstens eine Öffnung der dämpfenden Luftfeder repräsentiert, Berechnen eines optimierten Bewegungsverhältnisses durch Bestimmen eines Schnittpunkts der ersten Kurve und der zweiten Kurve und Verändern der Geometrie einer Komponente des Achsenaufhängungssystems, um das Achsenaufhängungssystem mit dem optimierten Verhältnis zu erhalten.
Figurenliste
Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die den besten Modus veranschaulicht, in dem die Anmelder die Anwendung der Prinzipien in Betracht gezogen haben, wird in der folgenden Beschreibung dargelegt und ist in den Zeichnungen gezeigt und wird in den beigefügten Ansprüchen insbesondere und deutlich aufgezeigt und dargelegt.

1 ist eine perspektivische Ansicht der hinteren Fahrerseite eines Achsenaufhängungssystems des Standes der Technik mit einem Paar nichtdämpfender Luftfedern und einem hydraulischen Stoßdämpfer, die einen Teil des bordsteinseitigen Hängers des Achsenaufhängungssystems weggebrochen zeigt;
1A ist eine perspektivische Schnittansicht einer nichtdämpfenden Luftfeder des Standes der Technik, die die von der Kolbenkammer isolierte Federbalgkammer zeigt;
1B ist eine vergrößerte perspektivische Schnittansicht einer in 1A gezeigten nichtdämpfenden Luftfeder des Standes der Technik, die den Federbalg zeigt, der durch die Lippe auf der Kolbendeckplatte zurückgehalten wird;
2 ist eine perspektivische Ansicht der vorderen Fahrerseite eines Sliders für ein Schwerlastfahrzeug, in dem ein Paar nichtoptimierte Achsenaufhängungssysteme des Standes der Technik, die dämpfende Luftfedern verwenden, eingebaut sind;
2A ist eine fragmentarische Draufsicht auf das in 2 gezeigte vordere Achsenaufhängungssystem, wobei die Radenden und die Bremsausrüstung von dem Achsenaufhängungssystem entfernt sind;
2B ist eine perspektivische Schnittansicht der in den 2 und 2A gezeigten dämpfenden Luftfeder des Standes der Technik, die die Federbalgkammer zeigt, die über ein Paar von Öffnungen in Fluidkommunikation mit der Kolbenkammer ist;
2C ist eine vergrößerte perspektivische Schnittansicht der in 2-2B gezeigten dämpfenden Luftfeder des Standes der Technik, die den Federbalg zeigt, der durch die Lippe auf der Kolbendeckplatte zurückgehalten wird;
2D ist eine fragmentarische schematische Draufsicht auf das in den 2 und 2A gezeigte Achsenaufhängungssystem des Standes der Technik mit nichtoptimierter Dämpfung, die den relativen Ort des Trägers der Aufhängungsbaugruppe während der Ein- und Ausfederung zeigt;
3 ist eine fragmentarische perspektivische Ansicht eines Sliders der vorderen Bordsteinseite für ein Schwerlastfahrzeug, in den ein Achsenaufhängungssystem mit optimierter Dämpfung gemäß der vorliegenden Erfindung eingebaut ist, die das Achsenaufhängungssystem unter Verwendung einer dämpfenden Luftfeder zeigt;
3A ist eine fragmentarische Draufsicht auf den Slider und das Achsenaufhängungssystem, die in 3 gezeigt sind, wobei die Radenden von dem Achsenaufhängungssystem entfernt sind;
3B ist eine perspektivische Schnittansicht der in den 3 und 3 A gezeigten dämpfenden Luftfeder, die die Federbalgkammer zeigt, die über ein Paar von Öffnungen in Fluidkommunikation mit der Kolbenkammer ist;
3C ist eine vergrößerte perspektivische Schnittansicht der in den 3-3B gezeigten dämpfenden Luftfeder, die den Federbalg zeigt, der durch die Lippe auf der Kolbendeckplatte zurückgehalten wird;
3D ist eine fragmentarische schematische Draufsicht auf das in den 3 und 3A gezeigte Achsenaufhängungssystem mit optimierter Dämpfung, die den relativen Ort des Trägers der Aufhängungsbaugruppe während der Ein- und Ausfederung zeigt;
4 ist eine Graphik, die die Dämpfungsenergie aufgrund der Last (Druck) als Funktion des Bewegungsverhältnisses für die in den 3-3D gezeigte dämpfende Luftfeder zeigt;
5 ist eine Graphik, die die Dämpfungsenergie aufgrund der Geschwindigkeit von Luft durch das Paar von Öffnungen der in den 3-3D gezeigten dämpfenden Luftfeder als Funktion des Bewegungsverhältnisses für die in den 3-3D gezeigte dämpfende Luftfeder zeigt; und
6 ist eine Graphik, die die Dämpfungsenergie aufgrund der Last und die Dämpfungsenergie aufgrund der Geschwindigkeit von Luft durch das Paar von Öffnungen als Funktion des Bewegungsverhältnisses für die dämpfende Luftfeder zeigt, die in das in 3D gezeigte Achsenaufhängungssystem eingebaut ist.

In den gesamten Zeichnungen beziehen sich gleiche Zahlen auf ähnliche Teile.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Um die Umgebung, in der das Schwerlastfahrzeug-Achsenaufhängungssystem mit optimierter Dämpfung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, besser zu verstehen, ist ein luftgefedertes Achsenaufhängungssystem des Trägertyps des Standes der Technik 10, in das eine nichtdämpfende Luftfeder 124 des Standes der Technik eingebaut ist, in 1 gezeigt und wird im Folgenden ausführlich beschrieben.
Das Achsenaufhängungssystem 10 umfasst typischerweise ein Paar von Aufhängungsbaugruppen 14, die jeweils auf einem jeweiligen sich längs erstreckenden beabstandeten Hauptelement (nicht gezeigt) eines Schwerlastfahrzeugs (nicht gezeigt) montiert sind. Da die Aufhängungsbaugruppen 14 im Wesentlichen Spiegelbilder voneinander sind, wird im Folgenden der Kürze halber nur eine einzige Aufhängungsbaugruppe beschrieben.
Die Aufhängungsbaugruppe 14 umfasst einen Träger 18, der schwenkbar mit einem Hänger 16 verbunden ist. Insbesondere umfasst der Träger 18 bekanntermaßen ein Vorderende 20 mit einer Durchführungsbaugruppe 22, um die Schwenkverbindung des Trägers mit dem Hänger 16 zu erleichtern. Der Träger 18 ist mit einer im Allgemeinen einstückig ausgebildeten umgekehrten U-Form ausgebildet, die ein Paar von Seitenwänden 66 und eine Deckplatte 65 aufweist, wobei der obere Teil des Trägers im Allgemeinen nach unten gewandt ist. Eine Bodenplatte (nicht gezeigt) des Trägers 18 erstreckt sich zwischen den untersten Enden der Seitenwände 66 und ist mit einem geeigneten Mittel, wie Schweißen, daran befestigt. Der Träger 18 umfasst auch ein hinteres Ende 26, das an eine sich quer erstreckende Achse 32 geschweißt oder in anderer Weise sicher befestigt ist. Der relativen Vollständigkeit halber ist ein Bremssystem 28 gezeigt, das an der Aufhängungsbaugruppe 14 des Standes der Technik montiert ist.
Die Aufhängungsbaugruppe 14 umfasst auch eine nichtdämpfende Luftfeder 124 und einen Stoßdämpfer 40. Die nichtdämpfende Luftfeder 124 ist am hinteren Ende 26 des Trägers 18 montiert und erstreckt sich zwischen diesem und dem Hauptelement des Schwerlastfahrzeugs. Die nichtdämpfende Luftfeder 124 umfasst einen Federbalg 141 und einen Kolben 142. Der obere Teil des Federbalgs 141 greift dicht an eine Federbalg-Deckplatte 143 an. Eine Luftfeder-Montageplatte 44 (1) ist mit einem Paar Befestigungselementen 45 an der Deckplatte 143 montiert, die auch verwendet werden, um den oberen Teil der nichtdämpfenden Luftfeder 124 an dem Schwerlastfahrzeug-Hauptelement zu montieren. Alternativ dazu kann die Deckplatte 143 auch in bekannter Weise direkt an dem Hauptelement des Schwerlastfahrzeugs montiert sein. Der Stoßdämpfer 40 ist über eine Montageklammer 19 und ein Befestigungselement 15 an einem oberen Ende eines sich nach innerhalb erstreckenden Flügels 17 des Hängers 16 montiert. Das untere Ende des Stoßdämpfers 40 ist bekanntermaßen am Träger 18 montiert.
Unter zusätzlicher Bezugnahme auf die 1A und 1B ist der Kolben 142 im Allgemeinen zylindrisch geformt und umfasst eine einstückig ausgebildete Deckplatte 182 und eine durchgehende, im Allgemeinen abgestufte Seitenwand 144, die an einer im Wesentlichen flachen Bodenplatte 150 befestigt ist. Die Deckplatte 182 des Kolbens 142 ist mit einem sich kreisförmig nach oben erstreckenden Vorsprung 183 ausgebildet, der eine Lippe 180 aufweist, die um seinen Umfang herum ausgebildet ist. Die Lippe 180 wirkt bekanntermaßen mit dem untersten Ende des Federbalgs 141 zusammen, um eine luftdichte Versiegelung zwischen dem Federbalg und der Lippe zu bilden. Der Federbalg 141, die Deckplatte 143 und die Kolbendeckplatte 182 definieren eine Federbalgkammer 198 mit einem inneren Volumen Via im Bereich von etwa 305 Kubikzoll bis etwa 915 Kubikzoll in statischer Standardfahrthöhe. Die Bodenplatte 150 ist mit einer sich nach oben erstreckenden Mittelnabe 152 ausgebildet. Die Mittelnabe 152 umfasst eine Bodenplatte 154, die mit einer zentralen Öffnung 153 ausgebildet ist. Ein Befestigungselement 151 ist durch die Öffnung 153 hindurch angeordnet, um den Kolben 142 am hinteren Ende 26 des Trägers an der Trägerdeckplatte 65 zu befestigen.
Eine Stoßstange 181 ist in bekannter Weise starr an einer Stoßstangen-Montageplatte 186 befestigt. Die Stoßstangen-Montageplatte 186 ist wiederum durch ein Befestigungselement 184 an der Kolbendeckplatte 182 montiert. Die Stoßstange 181 erstreckt sich von der oberen Fläche der Stoßstangen-Montageplatte 186 aus nach oben. Die Stoßstange 181 dient als Abfederung zwischen der Kolbendeckplatte 182 und der Federbalg-Deckplatte 143, um zu verhindern, dass die Platten sich berühren, was die Platten während eines Luftdruckverlusts oder während extremer Einfederungsereignisse während des Betriebs des Schwerlastfahrzeugs potentiell beschädigen kann.
Das Achsenaufhängungssystem des Standes der Technik 10 ist so gestaltet, dass es Kräfte, die während des Betriebs auf das Schwerlastfahrzeug wirken, aufnehmen kann. Insbesondere ist es wünschenswert, dass das Achsenaufhängungssystem 10 starr oder steif ist, um Wankkräften zu widerstehen und damit für Wankstabilität des Schwerlastfahrzeugs zu sorgen. Dies wird typischerweise durch Verwendung des Trägers 18 erreicht, der steif und starr an der Achse 32 befestigt ist. Es ist jedoch auch wünschenswert, dass das Achsenaufhängungssystem 10 flexibel ist, die Abfederung des Schwerlastfahrzeugs gegenüber vertikalen Stößen zu unterstützen und das Achsenaufhängungssystem mit Nachgiebigkeit zu versehen, damit es nicht bricht. Diese Flexibilität wird typischerweise durch die Schwenkverbindung des Trägers 18 mit dem Hänger 16 unter Verwendung einer Durchführungsbaugruppe 22 erreicht. Außerdem federt die Luftfeder 124 die Fahrt des Schwerlastfahrzeugs für Fracht und Insassen ab, während der Stoßdämpfer 40 dazu beiträgt, die fahrt des Schwerlastfahrzeugs zu regulieren. Durch Einstellen der relativen Größe des Federbalgkammervolumens Via ist es möglich, die Steifigkeit der Luftfeder 124 abzustimmen und dadurch die Abfederungsmerkmale, für die die Luftfeder sorgt, zu verändern.
Wie oben dargelegt, weist die nichtdämpfende Luftfeder 124 des Standes der Technik bestimmte Nachteile, Kehrseiten und Beschränkungen auf. Zum Beispiel ist die nichtdämpfende Luftfeder des Standes der Technik 124 auf den Stoßdämpfer 40 angewiesen, um während des Betriebs des Schwerlastfahrzeugs für Dämpfungsmerkmale zu sorgen. Infolgedessen federt die nichtdämpfende Luftfeder 124 die Fahrt des Fahrzeugs ab, während der Stoßdämpfer 40 für eine Dämpfung des Achsenaufhängungssystems 10 sorgt. Die zusätzliche Verwendung des Stoßdämpfers 40 bedeuten zusätzliches Gewicht und Komplexität für das Achsenaufhängungssystem 10, was potentiell die Kosten erhöht und die Nutzlastkapazität des Schwerlastfahrzeugs reduziert. Außerdem ist der Stoßdämpfer 40 so gestaltet, dass er für eine optimale Dämpfung für eine geschätzte Last des Schwerlastfahrzeugs sorgt. Infolgedessen sorgt der Stoßdämpfer 40 vielleicht nicht für eine optimale Dämpfung für das Schwerlastfahrzeug in Unter- oder Überladungssituationen, was die Leistungsfähigkeit, Fahreigenschaften und/oder Haltbarkeit der Aufhängungsbaugruppe 14 beeinträchtigen kann. Weiterhin nimmt die Dämpfungsleistung des Stoßdämpfers 40 mit der Zeit ab, so dass der Stoßdämpfer schließlich gewartet oder ausgetauscht werden muss, was zusätzliche Kosten verursacht.
Ein nichtoptimiertes luftgefedertes Achsenaufhängungssystem des Trägertyps 210 des Standes der Technik (2-2D) mit einer dämpfenden Luftfeder 224 ist in 2 gezeigt, wie es in einen Slider 220 eingebaut ist. Der Slider 220 umfasst ein Paar von Hauptelementen 221, ein Paar von im Wesentlichen K-förmigen Querträgerstrukturen 222 und ein Paar von vorderen Hängern 223F und hinteren Hängern 223R (nur einer gezeigt), um für ein vorderes und ein hinteres Achsenaufhängungssystem 210 aufzuhängen.
Insbesondere ist jedes Hauptelement 221 ein länglicher, im Wesentlichen C-förmiger Träger aus Metall, wie Stahl oder einem anderen geeigneten Material. Der offene Teil jedes Hauptelements 221 liegt dem offenen Teil des anderen Hauptelements gegenüber und ist relativ zur Sliderbox 220 nach innen gewandt. Die Hauptelemente 221 sind durch die K-förmigen Querträgerstrukturen 222 in einer beabstandeten parallelen Beziehung miteinander verbunden. Da die K-förmigen Querträgerstrukturen 222 im Wesentlichen miteinander identisch sind, ist im Folgenden der Kürze halber nur eine der Strukturen beschrieben.
Die K-förmige Querträgerstruktur 222 umfasst ein Grundelement 260, das sich zwischen den Hauptelementen 221 erstreckt und senkrecht zu diesen verläuft. Das Grundelement 260 ist ein im Wesentlichen C-förmiger Träger, der aus Metall, wie Stahl, oder einem anderen geeigneten Material gebildet ist. Der offene Teil des Grundelements 260 ist nach vorne gewandt. Jedes Ende des Grundelements 260 sitzt in dem offenen Teil jeweils eines der Hauptelemente 221 und ist durch irgendein geeignetes Mittel, wie Schweißen oder mechanische Befestigung, darin befestigt. Jeder Hänger 223F, R ist durch irgendein geeignetes Mittel, wie Schweißen, an einer Stelle direkt unter dem Grundelement 260 der K-förmigen Querträgerstruktur 222 an der untersten Fläche jeweils eines der Hauptelemente 221 befestigt. Die K-förmige Querträgerstruktur 222 umfasst weiterhin ein Paar von geneigten Elementen 261, bei denen es sich jeweils um einen im Wesentlichen C-förmigen Träger handelt, der auch aus Metall, wie Stahl, oder anderen geeigneten Materialien besteht. Der offene Teil jedes geneigten Elements 261 ist nach außen-vorne gewandt, und jedes der geneigten Elemente erstreckt sich zwischen im Wesentlichen dem Mittelteil des Grundelements 260 und jeweils einem der Hauptelemente 221. Das vordere Ende jedes geneigten Elements 261 ist mit irgendeinem geeigneten Mittel, wie Schweißen oder mechanischer Befestigung, unter einem ausgewählten Winkel an der hintersten Fläche des Grundelements 260 befestigt. Das hintere Ende jedes geneigten Elements 261 sitzt unter einem Winkel in dem offenen Teil jeweils eines der Hauptelemente 221 und ist mit irgendeinem geeigneten Mittel, wie Schweißen oder mechanischen Befestigungselementen, daran befestigt. Eine optionale Verstärkungsstange 271, die sich zwischen den hintersten Enden der Hauptelemente 221 erstreckt, verleiht der Struktur zusätzliche Festigkeit und ist mit irgendeinem geeigneten Mittel, wie Schweißen oder mechanischen Befestigungselementen, daran befestigt.
Jedes Hauptelement 221 weist ein Paar von Führungsschienen 225 auf, die durch Bolzen (nicht gezeigt) an seiner Außenfläche montiert sind. Jede Führungsschiene 225 ist neben jeweils einem der Enden des Hauptelements 221 montiert. Ein Streifen mit geringer Reibung 227 ist durch vertiefte Befestigungselemente (nicht gezeigt) an der obersten Fläche jedes Hauptelements 221 befestigt und erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Hauptelements. Der Streifen 227 besteht aus irgendeinem geeigneten Material mit geringer Reibung, wie Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht. Die Sliderbox 220 ist beweglich durch gleitfähigen Angriff der Führungsschienen 225 mit beabstandeten, parallelen und im Wesentlichen Z-förmigen Schienen (nicht gezeigt) montiert, die an der Unterseite des Schwerlastfahrzeugs montiert sind und dort herabhängen. Die Sliderbox 220 kann für eine optimale Lastverteilung durch ein Paar von zurückziehbaren Stiftmechanismen 233 relativ zu dem Schwerlastfahrzeug selektiv positioniert werden (2).
Die Sliderbox 220 trägt ein Paar von Achsenaufhängungssystemen 210, die jeweils im Wesentlichen identische Aufhängungsbaugruppen 230 umfassen, die von jeweiligen vorderen und hinteren Paaren von Hängers 223F, R herabhängen. Mit zusätzlicher Bezugnahme auf 2A umfasst jede Aufhängungsbaugruppe 230 bekanntermaßen einen Hängeträger 232, der schwenkbar an Hänger 223F montiert ist. Eine Achse 237 mit einem oder mehreren Rädern (nicht gezeigt), die jeweils an den Enden montiert sind, erstreckt sich zwischen den Hängeträgern 232 und wird von diesen eingefangen. Die dämpfende Luftfeder 224 ist zweckmäßigerweise an einer Stelle direkt unter dem Außenende jeweils eines der geneigten Elemente 261 (2) seiner jeweiligen K-förmigen Querträgerstruktur 222 an der oberen Fläche des hintersten Endes des Hängeträgers 232 und des Hauptelements 221 montiert und erstreckt sich dazwischen. Außerdem kann die Aufhängungsbaugruppe 230 der relativen Vollständigkeit halber auch ein Luftbremsensystem 234 umfassen (2).
Wenden wir uns nun den 2B-2D zu, so umfasst die dämpfende Luftfeder 224 des Standes der Technik einen Federbalg 241 und einen Kolben 242. Der obere Teil des Federbalgs 241 greift dicht an eine Federbalg-Deckplatte 243 an. Eine Luftfeder-Montageplatte 244 (2A) ist mit Befestigungselementen (nicht gezeigt), die auch verwendet werden, um den oberen Teil der dämpfenden Luftfeder 224 am Hauptelement 221 des Schwerlastfahrzeugs zu montieren, an der Deckplatte 243 montiert. Alternativ dazu kann die Deckplatte 243 bekanntermaßen auch direkt am Hauptelement 221 montiert sein.
Der Kolben 242 ist im Wesentlichen zylindrisch geformt und umfasst eine kontinuierliche, im Wesentlichen abgestufte Seitenwand 247, die an einer im Wesentlichen flachen Bodenplatte 250 und einer einstückig ausgebildeten Deckplatte 282 befestigt ist. Die Bodenplatte 250 ist mit einer sich aufwärts erstreckenden zentralen Nabe 252 ausgebildet. Die zentrale Nabe 252 umfasst eine Bodenplatte 254, die mit einer zentralen Öffnung 253 ausgebildet ist. Ein Befestigungselement 251 ist durch die Öffnung 253 hindurch angeordnet, um den Kolben 242 am hinteren Ende des Trägers an der Oberseite des Trägers 232 zu befestigen (2-2B). Die Deckplatte 282 des Kolbens 242 ist mit einem kreisförmigen, sich nach oben erstreckenden Vorsprung 283 ausgebildet, der eine um seinen Umfang herum ausgebildete Lippe 280 aufweist. Die Lippe 280 wirkt bekanntermaßen mit dem untersten Ende des Federbalgs 241 zusammen, um eine luftdichte Versiegelung zwischen dem Federbalg und der Lippe zu bilden. Die Deckplatte 282, Seitenwand 247 und Bodenplatte 250 des Kolbens 242 definieren eine Kolbenkammer 299, die ein inneres Volumen V₂b aufweist. Der Federbalg 241, die Deckplatte 243 und die Kolbendeckplatte 282 definieren eine Federbalgkammer 298, die ein inneres Volumen V₁b aufweist. Die Deckplatte 282 ist mit einem Paar von Öffnungen 285 ausgebildet, die es ermöglichen, dass das Volumen V₂b der Kolbenkammer 299 und das Volumen V₁b der Federbalgkammer 298 miteinander kommunizieren. Insbesondere ermöglichen die Öffnungen 285, dass eine Flüssigkeit oder Luft während des Betriebs des Fahrzeugs zwischen der Kolbenkammer 299 und der Federbalgkammer 298 hindurchtritt. Eine Stoßstange 281 ist mit Mitteln, die in der Technik im Wesentlichen wohlbekannt sind, starr an einer Stoßstangen-Montageplatte 286 befestigt. Die Stoßstangen-Montageplatte 286 ist wiederum mit einem Befestigungselement 284 an der Kolbendeckplatte 282 montiert. Die Stoßstange 281 erstreckt sich ausgehend von der oberen Fläche der Stoßstangen-Montageplatte 286 aufwärts. Die Stoßstange 281 dient als Abfederung zwischen der Kolbendeckplatte 282 und der Federbalg-Deckplatte 243, um zu verhindern, dass die Platten einander berühren, was die Platten während eines Luftdruckverlusts oder während extremer Einfederungsereignisse während des Betriebs des Schwerlastfahrzeugs potentiell beschädigen kann.
Wenn die Achse 237 des Achsenaufhängungssystems 210 ein Einfederungsereignis erfährt, etwa wenn die Räder des Schwerlastfahrzeugs auf einen Bordstein oder eine Bodenwelle in der Straße treffen, bewegt sich die Achse vertikal aufwärts auf das Fahrgestell des Schwerlastfahrzeugs zu. Bei einem solchen Einfederungsereignis wird die Federbalgkammer 298 durch das Achsenaufhängungssystem 210 zusammengedrückt, während sich die Räder des Schwerlastfahrzeugs über den Bordstein oder die Bodenwelle in der Straße bewegen. Das Zusammendrücken der Federbalgkammer 298 bewirkt, dass der Innendruck der Federbalgkammer steigt, was eine Druckdifferenz zwischen der Federbalgkammer und der Kolbenkammer 299 schafft. Diese Druckdifferenz bewirkt, dass Luft aus der Federbalgkammer 298 durch die Öffnungen 285 in der Kolbendeckplatte in die Kolbenkammer 299 strömt. Die eingeschränkte Strömung von Luft zwischen der Federbalgkammer 298 und der Kolbenkammer 299 durch die Öffnungen 285 der Kolbendeckplatte bewirkt eine Dämpfung. Luft strömt weiter durch die Öffnungen 285 in der Kolbendeckplatte hin und zurück, bis der Druck der Kolbenkammer 299 und der Federbalgkammer 298 ausgeglichen sind.
Wenn die Achse 237 des Achsenaufhängungssystems 210 umgekehrt ein Ausfederungsereignis erfährt, etwa wenn die Räder des Schwerlastfahrzeugs auf ein großes Loch oder eine Vertiefung in der Straße treffen, bewegt sich die Achse vertikal abwärts von dem Fahrgestell des Schwerlastfahrzeugs weg. Bei einem solchen Ausfederungsereignis wird die Federbalgkammer 298 durch das Achsenaufhängungssystem 210 gedehnt, während sich die Räder des Schwerlastfahrzeugs in das Loch oder die Vertiefung in der Straße hineinbewegen. Die Ausdehnung der Federbalgkammer 298 bewirkt, dass der Innendruck der Federbalgkammer abnimmt, was eine Druckdifferenz zwischen der Federbalgkammer und der Kolbenkammer 299 schafft. Diese Druckdifferenz bewirkt, dass Luft aus der Kolbenkammer 299 durch die Öffnungen 285 in der Kolbendeckplatte in die Federbalgkammer 298 strömt. Die eingeschränkte Strömung von Luft zwischen der Federbalgkammer 298 und der Kolbenkammer 299 durch die Öffnungen 285 der Kolbendeckplatte bewirkt eine Dämpfung. Luft strömt weiter durch die Öffnungen 285 in der Kolbendeckplatte hin und zurück, bis der Druck der Kolbenkammer 299 und der Federbalgkammer 298 ausgeglichen sind.
Die dämpfende Luftfeder 224 des Standes der Technik verleiht den Achsenaufhängungssystemen 210 Dämpfungseigenschaften und federt die Fahrt des Schwerlastfahrzeugs während des Betriebs ab. Indem man die relative Größe des Federbalgkammervolumens V₁b anpasst, kann die Steifigkeit der Luftfeder 224 abgestimmt werden, um die Abfederungseigenschaften der Luftfeder zu verändern. Außerdem ist es dadurch, dass man eines oder mehrere aus dem Federbalgkammervolumen V₁b, dem Verhältnis des Federbalgkammervolumens zum Kolbenkammervolumen V₂b oder der Querschnittsfläche der Öffnungen 285 anpasst, möglich, das Niveau der Dämpfung, das innerhalb der durch die Last auf dem Achsenaufhängungssystem 210 erzwungenen Einschränkungen erreicht wird, abzustimmen, so dass keine Stoßdämpfer mehr nötig sind.
Das Achsenaufhängungssystem 210 des Standes der Technik sorgt zwar für eine Dämpfung des Schwerlastfahrzeugs, weist jedoch potentielle Nachteile, Kehrseiten und Beschränkungen auf. Zum Beispiel ist das Achsenaufhängungssystem 210 des Standes der Technik nicht optimiert, um für die optimale Dämpfungsenergie für die Luftfeder 224 zu sorgen, da die Gestaltung des Achsenaufhängungssystems nicht das Aufhängungsbewegungsverhältnis MR des Achsenaufhängungssystems berücksichtigt. Das Bewegungsverhältnis MR des Achsenaufhängungssystems 210 des Standes der Technik ist definiert als die Bewegungsstrecke YS (2C) der dämpfenden Luftfeder 224 des Standes der Technik, dividiert durch die Bewegungsstrecke YA der Achse 237, wie die folgende Gleichung zeigt: $M R = \frac{Y S}{Y A}$
Die Bewegungsstrecke YS der dämpfenden Luftfeder 224 des Standes der Technik ist äquivalent zu der Strecke der Bewegung des Trägers 232 aus einer Einfederungsposition zu einer Ausfederungsposition, die an einer Stelle α auf dem Träger gemessen wird, wo die Luftfeder montiert ist. Die Bewegungsstrecke YA der Achse 237 ist äquivalent zu der Strecke der Bewegung der Achse aus einer Einfederungsposition zu einer Ausfederungsposition, die an einem Mittelpunkt β der Achse gemessen wird. Wie man in 2C erkennt, beträgt die Bewegungsstrecke YS der dämpfenden Luftfeder 224 des Standes der Technik etwa 192,0 mm, und die Bewegungsstrecke YA der Achse 237 beträgt etwa 160,0 mm. Das Bewegungsverhältnis MR des Achsenaufhängungssystems 210, das unter Verwendung der obigen Formel berechnet wird, ist im Folgenden dargelegt: $MR = \frac{YS}{YA} = \frac{192,00 mm}{160,00 mm} = 1,2$
Daher beträgt das Bewegungsverhältnis MR des Achsenaufhängungssystems 210 des Standes der Technik etwa 1,2. Dieses Bewegungsverhältnis MR versieht jedoch das Achsenaufhängungssystem 210 mit einer begrenzten Dämpfungsenergie, wie es im Folgenden ausführlich beschrieben ist, so dass das Achsenaufhängungssystem potentiell eine reduzierte Haltbarkeit haben kann und das Schwerlastfahrzeug mit einer potentiell reduzierten Dämpfungs- und/oder Fahrqualität versieht.
Das Achsenaufhängungssystem der vorliegenden Erfindung überwindet die Nachteile, Kehrseiten und Einschränkungen der Achsenaufhängungssysteme des Standes der Technik 10, 210 durch Bereitstellung einer Struktur und eines Verfahrens zur Optimierung eines Achsenaufhängungssystems für eine dämpfende Luftfeder unter Verwendung des Bewegungsverhältnisses des Achsenaufhängungssystems. Insbesondere wurde gemäß der vorliegenden Erfindung beobachtet, dass die Dämpfungseigenschaften von dämpfenden Luftfedern, wie der dämpfenden Luftfeder des Standes der Technik 224, durch das Bewegungsverhältnis MR eines Achsenaufhängungssystems, wie des Achsenaufhängungssystems 210 des Standes der Technik, beeinflusst werden können. Insbesondere können die Dämpfungseigenschaften einer beliebigen Luftfeder mit Hilfe von Simulationsmodellen oder empirischen Tests gemessen werden, um die Dämpfungsenergie der Luftfeder zu bestimmen.
Es wurde auch beobachtet, dass die Dämpfungsenergie einer beliebigen Luftfeder zunimmt, wenn die Dichte oder der Druck des Luftfeder-Luftvolumens, das durch die Last direkt beeinflusst wird, zunimmt und wenn die Strömungsgeschwindigkeit oder Luftgeschwindigkeit durch die Öffnungen, die eine Fluidverbindung zwischen der Federbalgkammer und der Kolbenkammer innerhalb einer Luftfeder herstellen, zunimmt. Insbesondere dadurch, dass man das Bewegungsverhältnis MR eines Achsenaufhängungssystems erhöht, nimmt die Last auf einer dämpfenden Luftfeder ab, wodurch der Druck oder die Dichte des in der dämpfenden Luftfeder enthaltenen Luftvolumens abnimmt und die Dämpfungsenergie reduziert wird, wie man in 4 erkennt. Aufgrund der erhöhten Federauslenkung und/oder -geschwindigkeit erhöht jedoch eine Erhöhung des Bewegungsverhältnisses MR eines Achsenaufhängungssystems auch die Geschwindigkeit der Luft, die durch die Öffnungen strömt, welche eine Fluidverbindung zwischen der Federbalgkammer einer dämpfenden Luftfeder und der Kolbenkammer herstellen, wodurch die Dämpfungsenergie zunimmt, wie man in 5 erkennt. Somit gibt es für jede Feder eine optimale Dämpfungsenergie bei einem Bewegungsverhältnis MR, bei dem die Dämpfungsenergie aufgrund der Luftgeschwindigkeit zuerst durch die Reduktion der Dichte des Volumens der Luft in der Luftfeder eingeschränkt wird.
Zum Beispiel ist die Dämpfungsenergie der nichtoptimierten dämpfenden Luftfeder 224 des Standes der Technik bei Bezugszeichen 501 der in 6 gezeigten Graphik angegeben. Wie in 6 gezeigt ist, wird dadurch, dass man das Achsenaufhängungssystem 210 mit einem erhöhten Bewegungsverhältnis MR versieht, typischerweise die Dämpfungsenergie der Luftfeder 224 von einem ersten Punkt 501 auf einen zweiten Punkt 503 erhöht. Während sich die Dämpfungsenergie der Luftfeder 224 dem zweiten Punkt 503 annähert, wird die erhöhte Luftgeschwindigkeit durch die Öffnungen zwischen der Federbalgkammer 289 und der Kolbenkammer 299 durch die Reduktion der Dichte des Luftvolumens in der Luftfeder eingeschränkt oder überwunden und beginnt abzunehmen. Somit kann ein Achsenaufhängungssystem so optimiert werden, dass man eine optimale Dämpfungsenergie erhält, indem man das Bewegungsverhältnis MR des Achsenaufhängungssystems für eine gegebene Luftfeder verändert.
Ein Achsenaufhängungssystem 310 mit optimierter Dämpfung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den 3-3D gezeigt, wie es in einen Slider 320 für ein Schwerlastfahrzeug eingebaut ist. Der Slider 320 umfasst ein Paar von Hauptelementen 321, eine im Wesentlichen K-förmige Querträgerstruktur 322 und ein Paar von Hängern 323 zum Aufhängen des Achsenaufhängungssystems 310. Insbesondere ist jedes Hauptelement 321 ein länglicher, im Wesentlichen C-förmiger Träger aus Metall, wie Stahl, oder anderen geeigneten Materialien. Der offene Teil jedes Hauptelements 321 liegt dem offenen Teil des anderen Hauptelements gegenüber und ist relativ zur Sliderbox 320 nach innen gewandt. Die Hauptelemente 321 sind durch eine K-förmige Querträgerstruktur 322 in einer beabstandeten parallelen Beziehung miteinander verbunden.
Die K-förmige Querträgerstruktur 322 umfasst ein Grundelement 360, das sich zwischen den Hauptelementen 321 erstreckt und senkrecht dazu verläuft. Das Grundelement 360 ist ein im Wesentlichen C-förmiger Träger aus Metall, wie Stahl, oder anderen geeigneten Materialien. Der offene Teil des Grundelements 360 ist nach vorne gewandt. Jedes Ende des Grundelements 360 steckt in dem offenen Teil jeweils eines der Hauptelemente 321 und ist durch ein geeignetes Mittel, wie Schweißen oder mechanische Befestigungselemente, darin befestigt. Jeder Hänger 323 ist durch geeignete Mittel, wie Schweißen, an einer Stelle direkt unter dem Grundelement 360 der K-förmigen Querträgerstruktur 322 an der untersten Fläche jeweils eines der Hauptelemente 321 befestigt. Die K-förmige Querträgerstruktur 322 umfasst weiterhin ein Paar von geneigten Elementen 361, bei denen es sich jeweils um einen im Wesentlichen C-förmigen Träger handelt, der auch aus Metall, wie Stahl, oder anderen geeigneten Materialien besteht. Der offene Teil jedes geneigten Elements 361 ist nach außen-vorne gewandt, und jedes der geneigten Elemente erstreckt sich zwischen im Wesentlichen dem Mittelteil des Grundelements 360 und jeweils einem der Hauptelemente 321. Das vordere Ende jedes geneigten Elements 361 ist mit irgendeinem geeigneten Mittel, wie Schweißen oder mechanischer Befestigung, unter einem ausgewählten Winkel an der hintersten Fläche des Grundelements 360 befestigt. Das hintere Ende jedes geneigten Elements 361 sitzt unter einem Winkel in dem offenen Teil jeweils eines der Hauptelemente 321 und ist mit irgendeinem geeigneten Mittel, wie Schweißen oder mechanischen Befestigungselementen, daran befestigt. Eine optionale Verstärkungsstange 371, die sich zwischen den hintersten Enden der Hauptelemente 321 erstreckt, verleiht der Struktur zusätzliche Festigkeit und ist mit irgendeinem geeigneten Mittel, wie Schweißen oder mechanischen Befestigungselementen, daran befestigt.
Jedes Hauptelement 321 weist ein Paar von Führungsschienen 325 auf, die durch Bolzen (nicht gezeigt) an seiner Außenfläche montiert sind. Jede Führungsschiene 325 ist neben jeweils einem der Enden des Hauptelements 321 montiert. Ein Streifen mit geringer Reibung 327 ist durch vertiefte Befestigungselemente (nicht gezeigt) an der obersten Fläche jedes Hauptelements 321 befestigt und erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Hauptelements. Der Streifen 327 besteht aus irgendeinem geeigneten Material mit geringer Reibung, wie Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht. Die Sliderbox 320 ist beweglich durch gleitfähigen Angriff der Führungsschienen 325 mit beabstandeten, parallelen und im Wesentlichen Z-förmigen Schienen (nicht gezeigt), die an der Unterseite des Schwerlastfahrzeugs montiert sind und dort herabhängen, auf dem Schwerlastfahrzeug (nicht gezeigt) montiert. Die Sliderbox 320 kann für eine optimale Lastverteilung durch einen zurückziehbaren Stiftmechanismus 333 relativ zu dem Schwerlastfahrzeug selektiv positioniert werden.
Wie oben erwähnt, trägt die Sliderbox 220 ein einzelnes Achsenaufhängungssystem 310. Das Achsenaufhängungssystem 310 umfasst Aufhängungsbaugruppen 330, die im Wesentlichen Spiegelbilder voneinander sind und jeweils von einem jeweiligen Hänger 323 herabhängen.
Mit zusätzlicher Bezugnahme auf 3A umfasst jede Aufhängungsbaugruppe 330 bekanntermaßen einen Hängeträger 332, der schwenkbar an Hänger 323 montiert ist. Eine Achse 337 mit einem oder mehreren Rädern (nicht gezeigt), die jeweils an den Enden montiert sind, erstreckt sich zwischen dem Paar von Hängeträgern 332 und wird von diesen eingefangen. Eine Luftfeder 324 mit Dämpfungseigenschaften ist zweckmäßigerweise an einer Stelle direkt unter dem Außenende jeweils eines der geneigten Elemente 361 der K-förmigen Querträgerstruktur 322 an der oberen Fläche des hintersten Endes des Hängeträgers 332 und des Hauptelements 321 montiert und erstreckt sich dazwischen. Der relativen Vollständigkeit halber umfasst die Aufhängungsbaugruppe 330 auch ein Luftbremsensystem 335.
Wenden wir uns nun den 3B-3D zu, so umfasst die dämpfende Luftfeder 324 einen Federbalg 341 und einen Kolben 342. Der obere Teil des Federbalgs 341 greift dicht an eine Federbalg-Deckplatte 343 an. Eine Luftfeder-Montageplatte 344 (3A) ist mit Befestigungselementen (nicht gezeigt), die auch verwendet werden, um den oberen Teil der dämpfenden Luftfeder 324 am Hauptelement 321 des Schwerlastfahrzeugs zu montieren, an der Deckplatte 343 montiert. Alternativ dazu kann die Montagedeckplatte 343 in bekannter Weise auch direkt am Hauptelement 321 montiert sein.
Der Kolben 342 ist im Wesentlichen zylindrisch geformt und umfasst eine kontinuierliche, im Wesentlichen abgestufte Seitenwand 347, die an einer im Wesentlichen flachen Bodenplatte 350 und einer einstückig ausgebildeten Deckplatte 382 befestigt ist. Die Bodenplatte 350 ist mit einer sich aufwärts erstreckenden zentralen Nabe 352 ausgebildet. Die zentrale Nabe 352 umfasst eine Bodenplatte 354, die mit einer zentralen Öffnung 353 ausgebildet ist. Ein Befestigungselement 351 ist durch die Öffnung 353 hindurch angeordnet, um den Kolben 342 am hinteren Ende des Trägers an der Oberseite des Trägers 332 zu befestigen. Die Deckplatte 382, Seitenwand 347 und Bodenplatte 350 des Kolbens 342 definieren eine Kolbenkammer 399, die ein inneres Volumen V₂c aufweist. Insbesondere kann das Volumen V₂c der Kolbenkammer in statischer Standardfahrthöhe im Bereich von etwa 150 Kubikzoll bis etwa 550 Kubikzoll liegen. Die Deckplatte 382 des Kolbens 342 ist mit einem sich kreisförmig nach oben erstreckenden Vorsprung 383 ausgebildet, der um seinen Umfang herum eine Lippe 380 aufweist. Die Lippe 380 wirkt bekanntermaßen mit dem untersten Ende des Federbalgs 341 zusammen, um eine luftdichte Versiegelung zwischen dem Federbalg und der Lippe zu bilden. Der Federbalg 341, die Deckplatte 343 und die Kolbendeckplatte 382 definieren eine Federbalgkammer 398 mit einem inneren Volumen V₁c in statischer Standardfahrthöhe. Insbesondere kann das Volumen V₁c der Federbalgkammer in statischer Standardfahrthöhe im Bereich von etwa 305 Kubikzoll bis etwa 915 Kubikzoll liegen.
Die Kolbendeckplatte 382 ist mit einem Paar von Öffnungen 385 ausgebildet, die es ermöglichen, dass das Volumen V₂c der Kolbenkammer und das Volumen V₁c der Federbalgkammer sich während des Betriebs des Fahrzeugs miteinander in Fluidkommunikation befinden. Die Öffnungen 385 in der Kolbendeckplatte haben eine kombinierte Querschnittsfläche von etwa 0,039 Quadratzoll bis etwa 0,13 Quadratzoll. Das Verhältnis der in Quadratzoll gemessenen Querschnittsfläche der Öffnungen 385 zum in Kubikzoll gemessenen Volumen der Kolbenkammer 399 zu dem in Kubikzoll gemessenen Volumen der Federbalgkammer 398 liegt im Bereich der Verhältnisse von etwa 1:600:1200 bis etwa 1: 14100: 23500.
Eine Stoßstange 381 ist in bekannter Weise starr an einer Stoßstangen-Montageplatte 386 befestigt. Die Stoßstangen-Montageplatte 386 ist wiederum mit einem Befestigungselement 384 an der Kolbendeckplatte 382 montiert. Die Stoßstange 381 erstreckt sich ausgehend von der oberen Fläche der Stoßstangen-Montageplatte 386 aufwärts. Die Stoßstange 381 dient als Abfederung zwischen der Kolbendeckplatte 382 und der Federbalg-Deckplatte 343, um zu verhindern, dass die Platten einander berühren, was die Platten während eines Luftverlusts oder während extremer Einfederungsereignisse während des Betriebs des Schwerlastfahrzeugs potentiell beschädigen kann.
Wenn die Achse 337 des Achsenaufhängungssystems 310 ein Einfederungsereignis erfährt, etwa wenn die Räder des Schwerlastfahrzeugs auf einen Bordstein oder eine Bodenwelle in der Straße treffen, bewegt sich die Achse vertikal aufwärts auf das Fahrgestell des Schwerlastfahrzeugs zu. Bei einem solchen Einfederungsereignis wird die Federbalgkammer 398 durch das Achsenaufhängungssystem 310 zusammengedrückt, während sich die Räder des Schwerlastfahrzeugs über den Bordstein oder die Bodenwelle in der Straße bewegen. Das Zusammendrücken der Federbalgkammer 398 bewirkt, dass der Innendruck der Federbalgkammer steigt, was eine Druckdifferenz zwischen der Federbalgkammer und der Kolbenkammer 399 schafft. Diese Druckdifferenz bewirkt, dass Luft aus der Federbalgkammer 398 durch die Öffnungen 385 in der Kolbendeckplatte in die Kolbenkammer 399 strömt. Die eingeschränkte Strömung von Luft zwischen der Federbalgkammer 398 und der Kolbenkammer 399 durch die Öffnungen 385 der Kolbendeckplatte bewirkt eine Dämpfung. Luft strömt weiter durch die Öffnungen 385 in der Kolbendeckplatte hin und zurück, bis der Druck der Kolbenkammer 399 und der Federbalgkammer 398 ausgeglichen sind.
Wenn die Achse 337 des Achsenaufhängungssystems 310 umgekehrt ein Ausfederungsereignis erfährt, etwa wenn die Räder des Schwerlastfahrzeugs auf ein großes Loch oder eine Vertiefung in der Straße treffen, bewegt sich die Achse vertikal abwärts von dem Fahrgestell des Schwerlastfahrzeugs weg. Bei einem solchen Ausfederungsereignis wird die Federbalgkammer 398 durch das Achsenaufhängungssystem 310 gedehnt, während sich die Räder des Schwerlastfahrzeugs in das Loch oder die Vertiefung in der Straße hineinbewegen. Die Ausdehnung der Federbalgkammer 398 bewirkt, dass der Innendruck der Federbalgkammer abnimmt, was eine Druckdifferenz zwischen der Federbalgkammer und der Kolbenkammer 399 schafft. Diese Druckdifferenz bewirkt, dass Luft aus der Kolbenkammer 399 durch die Öffnungen 385 in der Kolbendeckplatte in die Federbalgkammer 398 strömt. Die eingeschränkte Strömung von Luft durch die Öffnungen 385 der Kolbendeckplatte bewirkt eine Dämpfung. Luft strömt weiter durch die Öffnungen 385 in der Kolbendeckplatte hin und zurück, bis der Druck der Kolbenkammer 399 und der Federbalgkammer 398 ausgeglichen sind.
Die dämpfende Luftfeder 324 verleiht dem Achsenaufhängungssystem 310 während des Betriebs des Schwerlastfahrzeugs Dämpfungseigenschaften und federt die Fahrt des Schwerlastfahrzeugs ab. Indem man die relative Größe des Federbalgkammervolumens V₁c anpasst, ist es möglich, die Steifigkeit der Luftfeder 324 abzustimmen, um ihre Abfederungseigenschaften der Luftfeder zu verändern. Dadurch, dass man eines oder mehrere aus dem Federbalgkammervolumen V₁c, dem Verhältnis des Federbalgkammervolumens V₁c zum Kolbenkammervolumen V₂c oder der Querschnittsfläche der Öffnungen 385 ist es möglich, das Niveau der Dämpfung, das innerhalb der durch die Last und das Bewegungsverhältnis MR des Achsenaufhängungssystems 310 erzwungenen Einschränkungen erreicht wird, abzustimmen, so dass keine Stoßdämpfer mehr nötig sind.
Außerdem können die Dämpfungseigenschaften der dämpfenden Luftfeder 324 des Achsenaufhängungssystems 310 mit dem Bewegungsverhältnis MR des Achsenaufhängungssystems verwendet werden, um eine optimale Dämpfungsenergie zu erreichen. Insbesondere ist die Geometrie bestimmter Komponenten des Achsenaufhängungssystems 310 einschließlich der Position des Trägers 332, der dämpfenden Luftfeder 324 und der Achse 337 relativ zueinander derart, dass das Bewegungsverhältnis MR des Achsenaufhängungssystems 310 es der dämpfenden Luftfeder 324 ermöglicht, für eine optimale Dämpfung zu sorgen. Diese Optimierung wird dadurch erreicht, dass man die dämpfende Luftfeder 324 an eine andere Stelle auf dem Träger 332 bewegt oder dass man die Bewegungsstrecke YS der dämpfenden Luftfeder von 192,0 mm, wie es im Stand der Technik gezeigt ist, auf 252,8 mm, wie es in 3C gezeigt ist, verändert, um das Bewegungsverhältnis MR des Achsenaufhängungssystems 310 in den gewünschten Bereich von etwa 1,4 bis etwa 1,7 zu verändern. $MR = \frac{YS}{YA} = \frac{2552,8 mm}{160,0 mm} = 1,58$
Der gewünschte Bereich des Bewegungsverhältnisses MR kann dadurch erreicht werden, dass man die Bewegungsstrecke YS der dämpfenden Luftfeder 324 so, wie es oben beschrieben ist, verändert oder dass man die Stelle der Achse 337 relativ zu dem Träger 332 vorwärts bewegt, um die Bewegungsstrecke YA der Achse auf etwa 121,5 zu senken. Das Bewegungsverhältnis MR des Achsenaufhängungssystems 310 würde somit verändert und könnte dann unter Verwendung der folgenden Formel berechnet werden: $MR = \frac{YS}{YA} = \frac{192,0 mm}{121,5 mm} = 1,58$
Somit könnte die Geometrie von Komponenten des Achsenaufhängungssystems 310 einschließlich der Position des Trägers 332, der dämpfenden Luftfeder 324 und der Achse 337 relativ zueinander derart geändert oder verändert werden, dass das Achsenaufhängungssystem ein bevorzugtes Bewegungsverhältnis MR von etwa 1,4 bis etwa 1,7 aufweist, um zu ermöglichen, dass die dämpfende Luftfeder 324 für eine optimale Dämpfung des Achsenaufhängungssystems 310 sorgt.
Das Modifizieren des Achsenaufhängungssystems 310 mit der dämpfenden Luftfeder 324 zum Erreichen einer optimalen Dämpfung für das Schwerlastfahrzeug kann die folgenden allgemeinen Schritte beinhalten. Bestimmen des Bewegungsverhältnisses MR des Achsenaufhängungssystems 310 in Kombination mit der dämpfenden Luftfeder 324. Bestimmen der Dämpfungsenergie aufgrund der Last als Funktion des Bewegungsverhältnisses MR der Kombination aus Achsenaufhängungssystem 310 und dämpfender Luftfeder 324. Bestimmen der Dämpfungsenergie aufgrund der Geschwindigkeit der Luft durch die Öffnungen 385, die eine Fluidkommunikation zwischen der Federbalgkammer 389 und der Kolbenkammer 399 herstellen, als Funktion des Bewegungsverhältnisses MR der Kombination aus Achsenaufhängungssystem 310 und dämpfender Luftfeder 324. Bestimmen des Punkts, an dem die Dämpfungsenergie aufgrund der erhöhten Strömungsgeschwindigkeit durch die Reduktion der Dichte des Luftvolumens in der Luftfeder überwunden wird, was für eine optimale Dämpfungsenergie sorgt. Bestimmen des Bewegungsverhältnisses MR der Kombination aus Achsenaufhängungssystem 310 und dämpfender Luftfeder 324 in Verbindung mit der optimalen Dämpfungsenergie. Modifizieren des Bewegungsverhältnisses MR des Achsenaufhängungssystems 310, um eine optimierte Dämpfungsenergie für das Achsenaufhängungssystem zu erhalten. Dementsprechend sollte die dämpfende Luftfeder 324, die mit dem Achsenaufhängungssystem 310, das ein Bewegungsverhältnis von 1,58 bei 503 aufweist, verbunden ist, eine optimale Dämpfungsenergie aufweisen, so dass eine Erhöhung oder Senkung des Bewegungsverhältnisses MR des Achsenaufhängungssystems zu einer gesenkten Dämpfungsenergie führen würde, wie es in 6 gezeigt ist.
Somit überwindet das Achsenaufhängungssystem 310 mit optimierter Dämpfung gemäß der vorliegenden Erfindung die Nachteile, Kehrseiten und Einschränkungen des Standes der Technik, indem man das Bewegungsverhältnis MR des Achsenaufhängungssystems verwendet und es ermöglicht, das Bewegungsverhältnis des Achsenaufhängungssystems für eine gegebene dämpfende Luftfeder, wie Luftfeder 324, zu modifizieren, um für eine optimale Dämpfung zu sorgen, wodurch die Leistungsfähigkeit, die Fahreigenschaften und die Haltbarkeit des Achsenaufhängungssystems während des Betriebs des Schwerlastfahrzeugs verbessert werden.
Es wird in Betracht gezogen, dass das Achsenaufhängungssystem 310 mit optimierter Dämpfung der vorliegenden Erfindung an allen Schwerlastfahrzeugen, die eine oder mehr als eine Achse aufweisen, verwendet werden könnte, ohne das Gesamtkonzept oder die Ausführung der vorliegenden Erfindung zu verändern. Es wird weiterhin in Betracht gezogen, dass das Achsenaufhängungssystem 310 mit optimierter Dämpfung gemäß der vorliegenden Erfindung an Fahrzeugen mit Chassis oder Hilfsfahrgestellen, die beweglich oder unbeweglich sind, verwendet werden könnte, ohne das Gesamtkonzept oder die Ausführung der vorliegenden Erfindung zu verändern. Es wird in Betracht gezogen, dass das Achsenaufhängungssystem 310 mit optimierter Dämpfung gemäß der vorliegenden Erfindung auch an anderen Typen von luftgefederten Achsenaufhängungssystemen mit anderen Konfigurationen als den gezeigten und beschriebenen einschließlich solcher mit Konfigurationen mit gezogenen bzw. geschobenen Lenkern mit aufmontierten oder untermontierten, unterbauten, hochgezogenen oder durchlaufenden Trägern verwendet werden könnte, ohne das Gesamtkonzept oder die Ausführung der vorliegenden Erfindung zu verändern. Es wird auch in Betracht gezogen, dass das Achsenaufhängungssystem 310 mit optimierter Dämpfung gemäß der vorliegenden Erfindung mit allen Typen von dämpfenden Luftfedern verwendet werden könnte, ohne das Gesamtkonzept oder die Ausführung der vorliegenden Erfindung zu verändern.
Dementsprechend ist das Achsenaufhängungssystem 310 mit optimierter Dämpfung vereinfacht, stellt eine effektive, sichere, kostengünstige und effiziente Struktur bereit und gibt ein Verfahren an, das all die aufgezählten Ziele erreicht, sorgt dafür, dass Schwierigkeiten, denen man mit früheren Achsenaufhängungssystemen begegnet ist, beseitigt werden, und löst Probleme und erhält neue Ergebnisse in dem Fachgebiet.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen beschrieben. Man sollte sich darüber im Klaren sein, dass diese Beschreibung und Veranschaulichung beispielhaft und keineswegs einschränkend ist. Potentielle Modifikationen und Veränderungen werden anderen beim Lesen und Verstehen dieser Offenbarung einfallen, und man sollte sich darüber im Klaren sein, dass die Erfindung alle solchen Modifikationen, Veränderungen und Äquivalente mit umfasst.
In der obigen Beschreibung wurden bestimmte Ausdrücke wegen der Kürze, Klarheit und zum besseren Verständnis verwendet; aber über die Anforderungen des Standes der Technik hinaus sind keine unnötigen Beschränkungen daraus abzuleiten, da solche Ausdrücke zu beschreibenden Zwecken verwendet werden und breit aufgestellt sein sollen. Außerdem ist die Beschreibung und Veranschaulichung der Erfindung beispielhaft, und der Umfang der Erfindung ist nicht auf die genauen Details, die gezeigt oder beschrieben wurden, beschränkt.
Nachdem nun die Merkmale, Ergebnisse und Prinzipien der Erfindung, die Art und Weise, in der das Achsenaufhängungssystem 310 mit optimierter Dämpfung verwendet und installiert wird, die Merkmale des Aufbaus, der Anordnung und der Verfahrensschritte sowie die erhaltenen vorteilhaften, neuen und nützlichen Ergebnisse beschrieben wurden, sind die neuen und nützlichen Strukturen, Vorrichtungen, Elemente, Anordnungen, Verfahren, Teile und Kombinationen in den beigefügten Ansprüchen dargelegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62667004 [0001]

Claims

Achsenaufhängungssystem für ein Schwerlastfahrzeug, umfassend: eine Aufhängungsbaugruppe, die mit dem Schwerlastfahrzeug funktionell verbunden ist; eine Achse, die mit der Aufhängungsbaugruppe funktionell verbunden ist; und eine Dämpfungseinrichtung, die mit der Aufhängungsbaugruppe und dem Schwerlastfahrzeug funktionell verbunden ist und sich zwischen diesen erstreckt, wobei das Achsenaufhängungssystem ein Bewegungsverhältnis zwischen etwa 1,4 und etwa 1,7 aufweist.
Achsenaufhängungssystem für ein Schwerlastfahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei das Bewegungsverhältnis ein Verhältnis einer vertikalen Strecke, die die Dämpfungseinrichtung zurücklegt, zu einer vertikalen Strecke, die die Achse zurücklegt, ist.
Achsenaufhängungssystem für ein Schwerlastfahrzeug gemäß Anspruch 2, wobei die von der Dämpfungseinrichtung zurücklegte vertikale Strecke zwischen 130 mm und 320 mm liegt.
Achsenaufhängungssystem für ein Schwerlastfahrzeug gemäß Anspruch 2, wobei die von der Achse zurücklegte vertikale Strecke zwischen 90 mm und 190 mm liegt.
Achsenaufhängungssystem für ein Schwerlastfahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei die Dämpfungseinrichtung weiterhin eine dämpfende Luftfeder umfasst, die Folgendes umfasst: eine Federbalgkammer mit einem ersten Volumen; wenigstens eine zusätzliche Kammer mit einem zweiten Volumen; und wenigstens eine Öffnung in Fluidkommunikation mit der Federbalgkammer und der wenigstens einen zusätzlichen Kammer.
Achsenaufhängungssystem für ein Schwerlastfahrzeug gemäß Anspruch 5, wobei das Volumen der Federbalgkammer zwischen etwa 305 Kubikzoll und etwa 915 Kubikzoll liegt.
Achsenaufhängungssystem für ein Schwerlastfahrzeug gemäß Anspruch 5, wobei die dämpfende Luftfeder weiterhin einen Kolben umfasst, wobei sich die wenigstens eine zusätzliche Kammer innerhalb des Kolbens befindet.
Achsenaufhängungssystem für ein Schwerlastfahrzeug gemäß Anspruch 5, wobei das zweite Volumen zwischen etwa 150 Kubikzoll und etwa 550 Kubikzoll liegt.
Achsenaufhängungssystem für ein Schwerlastfahrzeug gemäß Anspruch 5, wobei die wenigstens eine Öffnung eine Gesamtquerschnittsfläche zwischen etwa 0,039 Quadratzoll und etwa 0,13 Quadratzoll aufweist.
Achsenaufhängungssystem für ein Schwerlastfahrzeug gemäß Anspruch 5, wobei die Gesamtquerschnittsfläche, das zweite Volumen und das Volumen der Federbalgkammer in einem Bereich von Verhältnissen zwischen etwa 1:600:1200 und etwa 1:14100:23500 liegen, wobei der Bereich der Verhältnisse ein inklusiver Bereich von Verhältnissen ist, der sich alternativ auch als 1:600-14100:1200-23500 ausdrücken lässt.
Verfahren zum Optimieren der Dämpfung eines Achsenaufhängungssystems eines Schwerlastfahrzeugs, umfassend die folgenden Schritte: Berechnen einer ersten Kurve, die eine erste Dämpfungsenergie in Bezug auf eine Last auf einer Luftfeder mit Dämpfungseigenschaften repräsentiert; Berechnen einer zweiten Kurve, die eine zweite Dämpfungsenergie in Bezug auf eine Geschwindigkeit des Luftstroms durch wenigstens eine Öffnung der Luftfeder repräsentiert; Berechnen eines optimierten Bewegungsverhältnisses durch Bestimmen eines Schnittpunkts der ersten Kurve und der zweiten Kurve; Verändern der Geometrie des Achsenaufhängungssystems, um das Achsenaufhängungssystem mit dem optimierten Bewegungsverhältnis zu erhalten.
Verfahren zum Optimieren der Dämpfung eines Achsenaufhängungssystems gemäß Anspruch 11, wobei das optimierte Bewegungsverhältnis ein Verhältnis einer vertikalen Strecke, die die Luftfeder zurücklegt, zu einer vertikalen Strecke, die eine Achse des Achsenaufhängungssystems zurücklegt, ist.
Verfahren zum Optimieren der Dämpfung eines Achsenaufhängungssystems gemäß Anspruch 12, wobei die von der Luftfeder zurücklegte vertikale Strecke zwischen 130 mm und 320 mm liegt.
Verfahren zum Optimieren der Dämpfung eines Achsenaufhängungssystems gemäß Anspruch 12, wobei die von der Achse zurücklegte vertikale Strecke zwischen 90 mm und 190 mm liegt.
Verfahren zum Optimieren der Dämpfung eines Achsenaufhängungssystems gemäß Anspruch 12, wobei die Veränderung einer Geometrie des Achsenaufhängungssystems weiterhin das Verändern einer Position von wenigstens einem aus der Luftfeder, der Achse und einem Träger des Achsenaufhängungssystems umfasst.
Verfahren zum Optimieren der Dämpfung eines Achsenaufhängungssystems gemäß Anspruch 11, wobei die Luftfeder weiterhin umfasst: eine Federbalgkammer mit einem ersten Volumen; wenigstens eine zusätzliche Kammer mit einem zweiten Volumen; und wobei sich die wenigstens eine Öffnung in Fluidkommunikation mit der Federbalgkammer und der wenigstens einen zusätzlichen Kammer befindet.
Verfahren zum Optimieren der Dämpfung eines Achsenaufhängungssystems gemäß Anspruch 16, wobei das Volumen der Federbalgkammer zwischen etwa 305 Kubikzoll und etwa 915 Kubikzoll liegt.
Verfahren zum Optimieren der Dämpfung eines Achsenaufhängungssystems gemäß Anspruch 16, wobei das zweite Volumen zwischen etwa 150 Kubikzoll und etwa 550 Kubikzoll liegt.
Verfahren zum Optimieren der Dämpfung eines Achsenaufhängungssystems gemäß Anspruch 16, wobei die wenigstens eine Öffnung eine Gesamtquerschnittsfläche zwischen etwa 0,039 Quadratzoll und etwa 0,13 Quadratzoll aufweist.
Verfahren zum Optimieren der Dämpfung eines Achsenaufhängungssystems gemäß Anspruch 16, wobei die Luftfeder weiterhin einen Kolben umfasst, wobei sich die wenigstens eine zusätzliche Kammer innerhalb des Kolbens befindet.