DE1275882B - Air suspension for vehicles, in particular for motor vehicles - Google Patents
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Description
Luftfederung für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftfederung für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mehreren über Drosselöffnungen untereinander und/ oder mit dem Innenraum des Luftfederungsgliedes verbundenen, nebeneinander- und/oder hintereinandergeschalteten Zusatzluftkammern.Air suspension for vehicles, in particular for motor vehicles The invention relates to air suspension for vehicles, especially for motor vehicles, with several throttle openings with each other and / or with the interior of the Air suspension member connected, side by side and / or connected in series Auxiliary air chambers.
Luftfederungen für Kraftfahrzeuge mit einem konstanten oder veränderlichen Zusatzluftvolumen, dessen Verbindung mit dem Inneren des z. B. durch einen Balg gebildeten Luftfederungsgliedes steuerbar ist, sind bekannt. Die Steuerung erfolgt hierbei z. B. selbsttätig in Abhängigkeit von der Durchfederung des Fahrzeuges, derart, daß beim Einfedern des Rades die Verbindung des Zusatzvolumens mit dem Inneren des Luftfederungsgliedes gedrosselt bzw. ganz gesperrt wird, um dadurch eine progressive Federungscharakteristik zu bewirken. Eine solche Steuerung erfordert zusätzliche Gestänge oder sonstige Steuerungsglieder.Air suspension for motor vehicles with a constant or variable Additional air volume, its connection with the interior of the z. B. by a bellows formed air suspension member is controllable are known. The control takes place here z. B. automatically depending on the suspension of the vehicle, such that when the wheel is compressed, the connection of the additional volume with the interior of the air suspension member is throttled or completely blocked, thereby creating a progressive To effect suspension characteristics. Such control requires additional Linkage or other control elements.
Es ist des weiteren eine Luftfederung mit einem konstanten Zusatzluftvolumen bekannt, das mit dem Hauptluftvolumen über ein Rückschlagventil und eine Drosseleinrichtung derart verbunden ist, daß für den Luftdurchtritt beim Einfedern des Rades ein größerer Durchtrittsquerschnitt als beim Ausfedern des Rades freigegeben wird. Diese Regelungsweise ist im wesentlichen nur von der Hubrichtung des Rades abhängig. Auch ist das Zusatzvolumen verhältnismäßig klein im Vergleich zum Hauptvolumen.It is also an air suspension with a constant additional air volume known that with the main air volume via a check valve and a throttle device is connected in such a way that a larger one for the passage of air during compression of the wheel Passage cross-section is released as when the wheel rebounds. This way of regulation is essentially only dependent on the stroke direction of the wheel. Also is the extra volume relatively small compared to the main volume.
Es ist weiterhin eine Luftfederung für Kraftfahrzeuge mit einem veränderlichen Zusatzvolumen bekannt, dessen Aufnahmeraum teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, wobei der Flüssigkeitsstand mittels einer durch den Fahrer bedienbaren Flüssigkeitspumpe regelbar ist (deutsche Auslegeschrift 1022 479). Die Steuerung der Federhärte über das veränderliche Zusatzvolumen ist jedoch aufwendig.Air suspension for motor vehicles with a variable additional volume is also known, the receiving space of which is partially filled with a liquid, the liquid level being controllable by means of a liquid pump that can be operated by the driver (German Auslegeschrift 1 022 479). The control of the spring stiffness via the variable additional volume is complex, however.
Weitere bekannte Einrichtungen arbeiten mit mehreren an einem Hauptfederungsraum der Luftfeder angeschlossenen Zusatzluftkammern, die in Abhängigkeit vom Einfederungshub des Rades nacheinander zwangläufig geschlossen werden, so daß sich die Federhärte bei jedem Federungshub zwangläufig in Abhängigkeit von diesem vergrößert (französische Patentschriften 398 355, 1152 500).Other known devices work with several additional air chambers connected to a main suspension space of the air spring, which are inevitably closed one after the other depending on the compression stroke of the wheel, so that the spring stiffness is inevitably increased with each suspension stroke as a function of this (French patents 398 355, 1 152 500) .
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Änderung der Federhärte in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit bzw. von der Federungsgeschwindigkeit mit einfachen, betriebssicheren und keine besondere Bedienung erfordernden Mitteln zu erzielen, insbesondere derart, daß schnellen Federungsstößen eine größere Federhärte als langsamen Federungsstößen entgegengesetzt wird und sich die Federhärte weitgehend der Federungsgeschwindigkeit anpaßt.The object of the invention, on the other hand, is to change the spring stiffness depending on the driving speed or the suspension speed with simple, reliable means that do not require any special operation to achieve, in particular in such a way that rapid spring impacts have a greater spring stiffness is opposed as slow suspension bumps and the spring stiffness is largely increased adjusts to the suspension speed.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die bei langsamer Federungsbewegung über den ganzen Federungshub geöffnet bleibenden Drosselöffnungen zwischen den in an sich bekannter Weise konstantes Volumen aufweisenden Zusatzluftkammern untereinander und dem Innenraum des Luftfederungsgliedes einen voneinander unterschiedlichen Durchströmwiderstand aufweisen, so daß bei größererStrömungsgeschwindigkeit der aus dem Luftfederungsglied in die Zusatzluftkammern verdrängten Luft ein kleineres Luftvolumen als Feder wirksam ist und dadurch die Federung härter als bei kleinerer Luftgeschwindigkeit wirkt. Es wird infolgedessen bei hoher Federungs-und damit bei hoher Überströmgeschwindigkeit der zur Federung dienenden Luft ein Teil.der Kammern für die Federung mehr oder weniger unwirksam, wobei die Federungshärte durch die Anzahl der vorgesehenen Kammern sich praktisch kontinuierlich abstufen läßt. Die Zusatzkammern können hierbei hintereinander- oder nebeneinandergeschaltet sein, wobei sie je nach dem Strömungswiderstand der Durchströmquerschnitte nacheinander außer Wirkung bzw. wieder in Wirkung treten. Eine besondere Bedienung von Steuerungsorganen ist nicht erforderlich.This object is achieved in that the slow suspension movement Throttle openings between the in additional air chambers having a constant volume in a known manner and the interior of the air suspension member have a flow resistance that is different from one another have, so that at a higher flow velocity from the air suspension member In the additional air chambers, air displaced a smaller volume of air as a spring and thus the suspension is harder than when the air speed is lower. As a result, it is at high suspension and thus at high overflow speed the air used for suspension a part.der chambers for the suspension more or less ineffective, the suspension stiffness due to the number of chambers provided can be graded practically continuously. The additional chambers can be or be connected side by side, depending on the flow resistance of the Flow cross-sections are inoperative or come back into effect one after the other. A special operation of control organs is not required.
Das Unwirksammachen der Teilvolumen kann in besonders einfacher und zweckmäßiger Weise durch abgestimmte Drosselöffnungen erfolgen, so daß bewegliche Teile vermieden werden. Doch können hierzu auch selbsttätig in einer Richtung schließende Ventile, z. B. Metallventile, gegebenenfalls mit weichem Überzug, Gummi- oder Kunststoffventile, insbesondere jedoch Platten- oder Gummilappenventile mit geringer Masse, od. dgl. verwendet werden, die normalerweise offen sind und sich unter der Wirkung der Strömungsgeschwindigkeit - bei mehreren Ventilen vorzugsweise abgestuft - schließen.The deactivation of the partial volume can be particularly simple and expediently done through coordinated throttle openings, so that movable Parts are avoided. However, this can also automatically close in one direction Valves, e.g. B. Metal valves, if necessary with a soft cover, rubber or plastic valves, in particular, however, plate or rubber flap valves with low mass, or the like. used that are usually open and under the Effect of the flow rate - preferably graduated if there are several valves - conclude.
Neben der Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit kann gleichzeitig eine Abhängigkeit von anderen Faktoren des Fahrzustandes, z. B. vom Federungshub des Rades, vorgesehen sein.In addition to the dependence on the flow rate can be simultaneously a dependence on other factors of the driving condition, e.g. B. from the suspension stroke of the wheel.
In den Zeichnungen sind in der nachfolgenden Beschreibung näher erläuterte Ausführungsbeispiele der Luftfederung nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Luftfederung mit parallel- und hintereinandergeschalteten Zusatzluftkammern sowie mit Drosselsteuerung der Federhärte in Abhängigkeit von der Federungsgeschwindigkeit und zusätzlich vom Federungshub, F i g. 2 eine Luftfederung mit hintereinandergeschalteten Zusatzluftkammern und Ventilsteuerung der Federhärte in Abhängigkeit von der Federungsgeschwindigkeit und F i g. 3 eine Luftfederung mit kombinierter Drossel- und Ventilsteuerung der Federhärte ähnlich wie in F i g. 1 und 2.In the drawings are explained in more detail in the following description Illustrated embodiments of the air suspension according to the invention. It shows F i g. 1 air suspension with additional air chambers connected in parallel and one behind the other as well as with throttle control of the spring stiffness depending on the suspension speed and additionally from the suspension stroke, F i g. 2 air suspension with series-connected Additional air chambers and valve control of the spring stiffness depending on the suspension speed and F i g. 3 an air suspension with combined throttle and valve control of the Spring hardness similar to that in FIG. 1 and 2.
In F i g. 1 ist mit einer Achse 10 ein Drosselkörper 11 verbunden, der in eine als konischer Verbindungskanal ausgebildete Drosselöffnung 12 zwischen dem Innenraum 14 eines als Federbalg ausgebildeten Luft federungsgliedes 13 und einer darüber angeordneten Zusatzluftkammer 15 hineinragt, derart, daß beim Einfedern der Achse der Durchströmquerschnitt zwischen dem Innenraum 14 des Luftfederungsgliedes und der Zusatzluftkammer 15 bei fortschreitender Einfederung zunehmend verkleinert und die Federhärte zunehmend vergrößert wird, und zwar infolge der verstärkten Drosselwirkung um so mehr, je größer die Einfederungsgeschwindigkeit der Achse und damit auch die Strömungsgeschwindigkeit der aus dem Innenraum 14 des Luftfederungsgliedes 15 verdrängten Luft ist.In Fig. 1 is connected to an axis 10, a throttle body 11, which protrudes into a conical connection channel designed as a throttle opening 12 between the interior 14 of a bellows air suspension member 13 and an additional air chamber 15 arranged above, so that when the axis is compressed, the flow cross-section between the Inner space 14 of the air suspension element and the additional air chamber 15 are increasingly reduced in size as the compression progresses and the spring stiffness is increasingly increased, as a result of the increased throttling effect, the greater the compression speed of the axle and thus also the flow speed of the air suspension element 15 displaced from the inner space 14 Air is.
Neben der Zusatzluftkammer 15 sind noch weitere Zusatzluftkammern 16 und 17 vorgesehen. Die Zusatzluftkammer 16 ist hierbei durch eine relativ enge Drosselöffnung 18, die Zusatzluftkammer 17 durch eine noch engere Drosselöffnung 19 mit der Zusatzluftkammer 15 verbunden, so daß bei starken Stößen und hohen Luftgeschwindigkeiten die Zusatzluftkammern 16 und 17 als Zusatzvolumen mehr oder weniger ausfallen, und zwar bei einer bestimmten Luftgeschwindigkeit zunächst die Zusatzluftkammer 17 und bei einer noch höheren Luftgeschwindigkeit auch die Zusatzluftkammer 16.In addition to the additional air chamber 15, there are further additional air chambers 16 and 17 provided. The additional air chamber 16 is here by a relatively narrow Throttle opening 18, the additional air chamber 17 through an even narrower throttle opening 19 connected to the additional air chamber 15, so that with strong impacts and high air velocities the additional air chambers 16 and 17 fail more or less as additional volume, and although at a certain air speed first the additional air chamber 17 and in the case of an even higher air speed, also the additional air chamber 16.
Statt zylindrisch können die Drosselöffnungen 18 und 19 auch konisch ausgebildet sein. Soll die Drosselwirkung hauptsächlich beim Einfedern auftreten, verengen sich die Drosselöffnungen 18 und 19 gegen den Innenraum der Zusatzluftkammer 15 zu, andernfalls gegen die Innenräume der Zusatzluftkammern 16 bzw.17.Instead of being cylindrical, the throttle openings 18 and 19 can also be conical be trained. If the throttling effect is to occur mainly during compression, the throttle openings 18 and 19 narrow towards the interior of the additional air chamber 15 to, otherwise against the interior of the additional air chambers 16 or 17.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 sind in den Verbindungsöffnungen zwischen dem Innenraum 114 des Luftfederungsgliedes und der Zusatzluftkammer 115, zwischen dieser und der Zusatzluftkammer 116 sowie zwischen letzterer und der Zusatzluftkammer 117 Ventile 120, 121 und 122 vorgesehen, wobei die Federn der Ventile so bemessen sind, daß die Ventile normalerweise geöffnet sind und sich mit steigenden Luftgeschwindigkeiten zunächst das Ventil 122, hierauf das Ventil 121 und schließlich auch das Ventil 120 schließt, das wirksame Luftvolumen sich also stufenweise verkleinert und die Federhärte größer wird.In the embodiment according to FIG. 2 are in the connection openings between the interior 114 of the air suspension element and the additional air chamber 115, between this and the additional air chamber 116 and between the latter and the additional air chamber 117 valves 120, 121 and 122 are provided, the springs of the valves being so sized are that the valves are normally open and increase with increasing air velocities first the valve 122, then the valve 121 and finally also the valve 120 closes, so the effective air volume is gradually reduced and the Spring stiffness becomes greater.
In den F i g. 1 und 2 kann auch eine der Zusatzluftkammern 16 oder 17 bzw. 116 oder 117 fehlen, oder es können mehr als zwei Zusatzluftkammern hinter- oder nebeneinander hinter der Zusatzluftkammer 15 oder 115 vorgesehen sein.In the F i g. 1 and 2 can also be one of the additional air chambers 16 or 17 or 116 or 117 are missing, or there can be more than two additional air chambers behind or be provided next to one another behind the additional air chamber 15 or 115.
An Stelle der in F i g. 2 schematisch gezeichneten Tellerventile können natürlich auch beliebige andere Ventile, insbesondere jedoch möglichst masselose Platten- oder Gummilappenventile verwendet werden. Auch können die Ventile so ausgebildet sein, daß sie nach ihrem Schließen nur verzögert wieder öffnen. Auch können sie mit dynamischen Drosselöffnungen konstanten Querschnitts von der gemäß F i g. 1 beschriebenen Art kombiniert sein, z. B. auch derart, daß die Ventile bei einem Einfederungshub schließen, während die rohrförmigen Drosselöffnungen einer Strömung in entgegengesetzter Richtung, also beim Ausfedern der Achse, einen erhöhten Widerstand entgegensetzen.Instead of the in FIG. 2 schematically drawn poppet valves can of course, any other valves, but in particular as massless as possible Plate or rubber flap valves can be used. The valves can also be designed in this way be that they only reopen with a delay after they have been closed. They can too with dynamic throttle openings of constant cross-section from the one shown in FIG. 1 type described be combined, z. B. also such that the valves at a Compression stroke close while the tubular throttle orifices flow in the opposite direction, i.e. when the axle rebounds, there is an increased resistance oppose.
F i g. 3 zeigt eine Drosseleinrichtung ähnlich derjenigen nach F i g. 1. Ein Drosselkörper 211 wirkt wiederum mit einer als konischer Verbindungskanal ausgebildeten Drosselöffnung 212 zusammen, welche den Innenraum 214 des Luftfederungsgliedes mit einer Zusatzluftkammer 215 verbindet, die innerhalb einer z. B. sie konzentrisch umschließenden Zusatzluftkammer 223 angeordnet ist.F i g. 3 shows a throttle device similar to that according to F i G. 1. A throttle body 211 in turn acts as a conical connecting channel formed throttle opening 212 together, which the interior 214 of the air suspension member connects to an additional air chamber 215, which within a z. B. they are concentric surrounding additional air chamber 223 is arranged.
Mit dieser steht sie einerseits über ständig offene Drosselöffnungen 224 und andererseits über als Lappenventile ausgebildete Ventile 225 in Verbindung, die sich bei starker Strömungsgeschwindigkeit der Luft vom Innenraum 214 des Luftfederungsgliedes bzw. von der Zusatzluftkammer 215 zur Zusatzluftkanimer 223, z. B. infolge eines starken Federungsstoßes, schließen, so daß alsdann nur noch die Drosselöffnungen 224 zum Durchtritt der Luft zur Verfügung stehen.With this it stands on the one hand over constantly open throttle openings 224 and on the other hand via valves 225 designed as flap valves, which, when the air flow rate is high, from the interior space 214 of the air suspension element or from the additional air chamber 215 to the additional air duct 223, e.g. B. as a result of a strong shock, close so that then only the throttle openings 224 are available for the air to pass through.
Sind die Ventile - etwa entsprechend F i g. 2 und 3 - oder andere bewegliche Abschluß- oder Drosselorgane aus Metall hergestellt, erhalten sie oder die mit ihnen zusammenwirkenden Ventilsitze od. dgl. zweckmäßig einen Gummiüberzug, so daß Geräusche vermieden werden. Selbstverständlich sind die Ventile oder sonstige bewegliche Teile, wie Gestänge od. dgl., jeweils so auszubilden, daß sie die Dichtheit des Luftfederungssystems nicht beeinträchtigen.Are the valves - approximately in accordance with FIG. 2 and 3 - or others movable closing or throttling organs made of metal, they get or the valve seats interacting with them or the like, expediently a rubber cover, so that noises are avoided. Of course, the valves or other Moving parts, such as rods od of the air suspension system.
In weiterer Ausbildung der in F i g. 2 und 3 gezeigten Ausführung mit Ventilen zwischen den einzelnen Zusatzluftkammern und dem Innenraum des Luftfederungsgliedes können die Ventile auch in ihrer Masse im Verhältnis zur Stärke der Ventilfeder so abgestimmt werden, daß sie auf die Luftströmung zwischen den Zusatzluftkammern und dem Innenraum des Luftfederungsgliedes nur verhältnismäßig langsam ansprechen, so daß bei kurzhubigen Stößen, auch wenn diese mit höherer Frequenz erfolgen, keine wesentliche Drosselung der Luftströmung zwischen den Zusatzluftkammern und dem Innenraum des Luftfederungsgliedes stattfindet, die Federung also weich bleibt, während bei großen Stoßamplituden die Ventile schließen und dadurch eine entsprechende Verhärtung der Luftfederung eintritt.In further training of the in F i g. 2 and 3 shown embodiment with valves between the individual additional air chambers and the interior of the air suspension element the valves can also be in their mass in relation to the strength of the valve spring be matched so that they respond to the air flow between the additional air chambers and the interior of the air suspension element respond relatively slowly, so that in the case of short-stroke impacts, even if these occur at a higher frequency, none substantial throttling of the air flow between the additional air chambers and the interior of the air suspension member takes place, so the suspension remains soft while at large shock amplitudes close the valves and thereby a corresponding hardening the air suspension occurs.
Die gleiche Wirkung kann auch dadurch erzielt werden, daß man die Ventile 120,121 und 122 in an sich bekannter Weise mit einer hydraulischen Dämpfungsvorrichtung versieht, so daß sie erst bei längerem Luftdurchgang, also nur bei großen Stoßamplituden, schließen, bei kurzen Stößen jedoch im wesentlichen nicht ansprechen.The same effect can also be achieved by using the Valves 120, 121 and 122 in a manner known per se with a hydraulic damping device provides so that it only occurs with longer air passage, i.e. only with large shock amplitudes, close, but essentially do not respond to short impacts.
Die Zusatzluftkammern können in allen Fällen verschiedene Größe haben, z. B. derart, daß bei zunehmender Strömungsgeschwindigkeit zunächst große Zusatzluftkammern und hierauf stufenweise kleinere Zusatzluftkammern abgeschlossen oder gedrosselt werden. Doch kann auch eine andere Reihenfolge - je nach der gewünschten Federcharakteristik -gewählt werden.The additional air chambers can be of different sizes in all cases, z. B. in such a way that initially large additional air chambers with increasing flow rate and then gradually closed or throttled smaller additional air chambers will. However, a different order can also be used - depending on the desired spring characteristics -to get voted.
Gewünschtenfalls können auch die einzelnen Luftvolumina der Zusatzluftkammern nach den F i g. 1 bis 3 stufenweise oder kontinuierlich, z. B. in an sich bekannter Weise durch Verdrängung mittels einer Flüssigkeitsmenge, regelbar sein.If desired, the individual air volumes of the additional air chambers can also be used according to the F i g. 1 to 3 in stages or continuously, e.g. B. in itself known Way by displacement by means of an amount of liquid, be controllable.
Gegebenenfalls kann auch eine Regelung in Abhängigkeit von der Kurvenfahrt vorgesehen sein, indem z. B. in an sich bekannter Weise Regeleinrichtungen an das Lenksystem des Fahrzeugs derart angeschlossen sind, daß die Federung der kurvenäußeren Seite verhärtet, die Federung der kurveninneren Seite auf weicher eingestellt wird.If necessary, regulation as a function of cornering can also be used be provided by z. B. in a known manner control devices to the Steering system of the vehicle are connected in such a way that the suspension of the outside of the curve Side hardens, the suspension on the inside of the curve is set to be softer.
Die Räder können auf einer gemeinsamen, z. B. starren Achse gelagert oder einzeln am Rahmen oder Fahrzeugoberbau aufgehängt sein. Auch kann den Luftfedern mehrerer Räder in an sich bekannter Weise ein gemeinsames zuschaltbares oder regelbares Luftvolumen zugeordnet sein.The wheels can be on a common, z. B. mounted rigid axle or hung individually on the frame or vehicle superstructure. Can also use the air springs several wheels in a known manner a common switchable or controllable Be assigned to air volume.
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