DE19911620A1 - Air suspension system with bellows and shock absorber has volumes inside bellows and rolling piston connected to volume of shock absorber top through openings to ensure good air circulation and cooling - Google Patents

Air suspension system with bellows and shock absorber has volumes inside bellows and rolling piston connected to volume of shock absorber top through openings to ensure good air circulation and cooling

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Abstract

The cover plate (8) set between the rolling bellows (4) and the shock absorber top (20) has a ring-shaped insert (22) at least partially enclosing the tube of the shock absorber (18). On the outer edge of the insert are openings (26) whereby the volume (12, 14) formed from the insides of the bellows and rolling piston (6) is connected to the volume (32) of the shock absorber top through the openings and through the funnel-shaped restriction (24) of the insert. During the suspension action air now circulates between the two volumes along the shock absorber.

Description

Die Erfindung handelt von einem Luftfederungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der der Hauptanmeldung 197 40 798.6 entnommen ist.The invention relates to an air suspension system according to the preamble of claim 1, the parent application 197 40 798.6 is taken.

Solch ein Luftfederungssystem besteht aus einer Luftfeder, die im wesentlichen einen Rollbalg und einen Abrollkolben umfaßt, und einem Stoßdämpfer. In diesem Stoßdämpfer wird während des Ein- und Ausfederns Schwingungsenergie in Wärme umgewandelt. Die so erzeugte Wärme gilt es abzuführen.Such an air suspension system consists of an air spring, which is essentially a bellows and a rolling piston includes, and a shock absorber. In this shock absorber vibration energy in heat during compression and rebound converted. The heat generated in this way has to be dissipated.

Wie bereits der Hauptanmeldung so liegt auch dieser Zusatzanmeldung die Aufgabe zugrunde, den Stoßdämpfer komplett innerhalb einer Luftfeder anzuordnen. Dabei soll auch hier eine hinreichende Wärmeabfuhr von dem Stoßdämpfer gewährleistet sein.As with the main application, this is also the case Additional application based on the task of the shock absorber to be arranged completely within an air spring. In doing so here too, adequate heat dissipation from the shock absorber to be guaranteed.

Der wesentliche Kern der Hauptanmeldung besteht darin, daß Luftfederbalg- und Abrollkolbenvolumen erfindungsgemäß durch eine zwischen Balg- und Kolbenvolumen befindliche Düse miteinander verbunden sind, durch die eine Luftzirkulation angeregt wird, die zur Kühlung eines innenliegenden Stoßdämpfers dient.The main essence of the main application is that Air bellows and rolling piston volume according to the invention through a located between the bellows and piston volume Nozzle are interconnected by one  Air circulation is stimulated to cool a internal shock absorber is used.

Bei großen Federwegen ist es aufgrund der damit verbundenen Verwinkelung zwischen Luftfederabrollkolben und Stoßdämpferrohr kaum möglich, eine Düse zwischen Luftfederbalg- und Abrollkolbenvolumen anzuordnen.With long travel it is due to the associated Angle between air spring roller piston and Shock absorber tube hardly possible, a nozzle between Air bellows and roll piston volume to be arranged.

Da der Stoßdämpfer wegen der großen Federwege weit über den oberen Rand des Luftfederbalges hinaussteht, ergibt sich ein großer "Stoßdämpferdom". Gemäß der mit Anspruch 1 gegebenen weiteren Ausbildung wird das Volumen des Luftfederdoms so ausgebildet, daß die obere Balgbefestigung zur Aufnahme einer erfindungsgemäßen Kühldüse geeignet ist. Als Verbindung zwischen Luftfederbalg und Fahrgestellrahmen sind Bördelplatte, Konusplatte, einvulkanisierte Platte und Spannring gebräuchlich. Mit allen vieren ist es möglich, eine Kühldüse einzubauen. Die Düse befindet sich zwischen Stoßdämpferdom- einerseits und Rollbalg- und Abrollkolbenvolumen andererseits. Bei Ein- und Ausfederungsvorgängen erfolgt eine Luftströmung durch die Düse, wodurch eine Abkühlung des Stoßdämpfers bewirkt wird.Since the shock absorber because of the large spring travel far over the protrudes the upper edge of the air bellows a big "shock absorber dome". According to claim 1 Given further training, the volume of the Air spring domes designed so that the upper bellows attachment is suitable for receiving a cooling nozzle according to the invention. As a connection between air bag and chassis frame are flare plate, cone plate, vulcanized plate and Clamping ring in use. With all four it is possible to install a cooling nozzle. The nozzle is between Shock absorber dome on the one hand and roll bellows and Roll-off piston volume on the other hand. With on and Rebound processes result in an air flow through the Nozzle, which causes the shock absorber to cool down.

D. h.: Auch mit der nachfolgend beschriebenen Ausbildung des erfindungsgemäßen Luftfederungssystems wird die von einem handelsüblichen, in die Luftfeder integrierten Ein- oder Zweirohrstoßdämpfer erzeugte Wärme durch Konvektion abgeführt. Erfindungsgemäß wird auch hier die Funktion zweier Bauteile (Feder und Dämpfer) in einem einzigen Aggregat räumlich zusammengefaßt.That means: Also with the training described below of the air suspension system of the invention a commercially available, integrated into the air spring or two-tube shock absorbers generate heat by convection dissipated. According to the invention, the function is also here two components (spring and damper) in one Aggregate spatially summarized.

Dadurch, daß auch der weitergebildete Stoßdämpfer komplett innerhalb der Luftfeder angeordnet ist, steht auch in diesem Fall am Montageband eine einzige einbaufertige Komponente zur Verfügung. Dies hält die Anzahl der Montageschritte und damit die Verweildauer am Montageband gering.The fact that the advanced shock absorber is complete is located within the air spring, also stands in In this case, a single ready-to-install on the assembly line  Component available. This keeps the number of Installation steps and thus the dwell time on the assembly line low.

Die gesamte Einbauhöhe ist nicht größer als die Länge des Stoßdämpfers, so daß ein Einbau insbesondere an der Hinterachse von Nutzfahrzeugen problemlos möglich ist.The total installation height is not greater than the length of the Shock absorber, so that an installation in particular on the Rear axle of commercial vehicles is easily possible.

Durch die düsenförmige Verengung des Einsatzes ergibt sich beim Ein- und Ausfedern ein Luftstrom entlang der Außenwand des Stoßdämpfers.The nozzle-shaped narrowing of the insert results in an air flow along the outer wall during compression and rebound of the shock absorber.

Sind die äußeren Öffnungen des Einsatzes ebenfalls trichterförmig (aber der inneren trichterförmigen Verengung entgegengesetzt) ausgebildet, so wird beim Ein- und Ausfedern eine erhöhte Luftzirkulation erreicht.Are the outer openings of the insert as well funnel-shaped (but the inner funnel-shaped narrowing opposite) is formed when entering and Rebound achieves increased air circulation.

Wählt man für das innere trichterförmige Teilstück des Einsatzes ein flexibles Material aus, so wird auch bei extremen Torkelbewegungen der Luftfeder eine Zerstörung des Einsatzes vermieden.If you choose for the inner funnel-shaped section of the Use a flexible material, so it will also extreme staggering of the air spring destroying the Avoided.

Die mit der Zusatzanmeldung gegebene weitere Ausbildung der Erfindung wird anhand der Abbildung näher erläutert.The further training of the Invention is illustrated by the figure.

Luftfedern 16 bestehen im wesentlichen aus einem Rollbalg 4 und einem (zylindrischen) Abrollkolben 6. An seinem einen (oberen) Ende ist der Rollbalg 4 an einer Konusplatte 8 befestigt. An seinem anderen (unteren) Ende ist der Rollbalg 4 auf einen Dichtkanus des Abrollkolbens 6 montiert.Air springs 16 essentially consist of a rolling bellows 4 and a (cylindrical) rolling piston 6 . At its one (upper) end, the roller bellows 4 is attached to a cone plate 8 . At its other (lower) end, the rolling bellows 4 is mounted on a sealing canoe of the rolling piston 6 .

Eine derartige Luftfeder 16 weist erfindungsgemäß folgende Besonderheiten auf: Den oberen Abschluß der Luftfeder 16 bildet ein sogenannter Stoßdämpferdom 20, der gegenüber dem Außenraum luftdicht am äußeren Rand der Konusplatte 8 befestigt ist. Das untere Ende des Abrollkolbens 6 bildet eine Bodenplatte 10.Such an air spring 16 has the following special features according to the invention: The upper end of the air spring 16 is formed by a so-called shock absorber dome 20 , which is attached to the outer edge of the cone plate 8 in an airtight manner with respect to the outer space. The lower end of the rolling piston 6 forms a base plate 10 .

Konusplatte 8 und Dichtkonus weisen Öffnungen zur Durchführung eines Stoßdämpfers 18 auf, dessen eines Ende am oberen Ende des Doms 20 und dessen anderes Ende an der Bodenplatte 10 jeweils elastisch befestigt ist. Die Innenräume 12, 14 und 32 von Luftfeder-Rollbalg 4, Abrollkolben 6 und Stoßdämpferdom 20 bilden zusammen das wirksame Luftfedervolumen. Dabei erstreckt sich der Stoßdämpfer 18 über die gesamte lichte Höhe des Luftfederbalg 4, Abrollkolben 6 und Stoßdämpferdom 20 nebst Stoßdämpfer 18 umfassenden Luftfederungssystems 2.Cone plate 8 and sealing cone have openings for carrying a shock absorber 18 having one end at the upper end of the mandrel 20 and the other end is in each case elastically fixed to the bottom plate 10 degrees. The interiors 12 , 14 and 32 of air spring bellows 4 , rolling piston 6 and shock absorber dome 20 together form the effective air spring volume. The shock absorber 18 extends over the entire clear height of the air bellows 4 , rolling piston 6 and shock absorber dome 20 together with an air suspension system 2 comprising shock absorbers 18 .

Die Öffnung der sonst üblicherweise druckdichten Konusplatte 8 weist einen doppelt-trichterförmigen Einsatz 22 auf, welcher den Stoßdämpfer 18 umgibt. Zwischen den Wandungen des Stoßdämpfers 18 und der Innenfläche des trichterförmigen Einsatzes 22 ergibt sich eine ringförmig- düsenförmige Verengung 24. Im äußeren Bereich des trichterförmigen Einsatzes 22 befinden sich Öffnungen 26, die ebenso wie die düsenförmige Verengung 24 eine Verbindung zwischen dem aus Rollbalg 4 und Abrollkolben 6 bestehenden Volumen 12 + 14 einerseits und dem Volumen 32 des Stoßdämpferdoms 20 andererseits herstellt. Der äußere Rand des Einsatzes 22 stellt eine dichte und feste Verbindung zwischen dem oberen Ende des Rollbalgs 4 und dem unteren finde des Stoßdämpfers 18 dar.The opening of the otherwise usually pressure-tight cone plate 8 has a double funnel-shaped insert 22 which surrounds the shock absorber 18 . Between the walls of the shock absorber 18 and the inner surface of the funnel-shaped insert 22 there is an annular-nozzle-shaped constriction 24 . In the outer area of the funnel-shaped insert 22 there are openings 26 which, like the nozzle-shaped constriction 24, create a connection between the volume 12 + 14 consisting of the bellows 4 and the rolling piston 6 on the one hand and the volume 32 of the shock absorber dome 20 on the other. The outer edge of the insert 22 is a tight and firm connection between the upper end of the bellows 4 and the lower find the shock absorber 18 .

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist nicht nur der innere Bereich des Einsatzes 22 trichterförmig ausgebildet, sondern auch der äußere Bereich hat trichterförmige Gestalt. Und zwar ist der äußere Trichter 28 dem inneren Trichter 24 entgegengesetzt ausgerichtet. Vorzugsweise besteht zumindest der innere trichterförmige Bereich 24 aus flexiblem Material.In the illustrated embodiment, not only is the inner region of the insert 22 funnel-shaped, but also the outer region is funnel-shaped. Namely, the outer funnel 28 is oriented opposite to the inner funnel 24 . Preferably, at least the inner funnel-shaped area 24 consists of flexible material.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäß kühlbaren Luftfedersystems 2 wird anhand der in der Zeichnung eingetragenen Strömungspfeile 30 veranschaulicht.The mode of operation of the air spring system 2 , which can be cooled according to the invention, is illustrated by means of the flow arrows 30 shown in the drawing.

Beim Einfedern wird der Rollbalg 4 zusammengestaucht, wodurch sich das aus Rollbalg- 12 und Abrollkolbeninnenraum 14 bestehende (Teil-)Volumen 12 + 14 verkleinert und der Luftdruck entsprechend ansteigt. Um einen Druckausgleich zwischen dem aus Rollbalg- 12 und Abrollkolbenvolumen 14 bestehende Teilvolumen 12 + 14 einerseits und Stoßdämpferdom-Volumen 32 andererseits zu bewirken, strömt nun Luft aus dem Rollbalg 4 über die Verengung 24 des trichterförmigen Einsatzes 22 am Stoßdämpfer 18 entlang, wo es in den Stoßdämpferdom 20 gelangt. Wegen der düsenförmigen Verengung 24 ergibt sich hier gemäß der Kontinuitätsgleichung F1v1 = F2v2 eine erhöhte Geschwindigkeit.During compression of the bellows 4 is compressed, whereby the existing from Rollbalg- Abrollkolbeninnenraum 12 and 14 (sub) volume decreases 12 + 14 and the air pressure rises accordingly. In order to equalize the pressure between the partial volume 12 + 14 consisting of rolling bellows 12 and rolling piston volume 14 on the one hand and shock absorber dome volume 32 on the other hand, air now flows from the rolling bellows 4 via the constriction 24 of the funnel-shaped insert 22 along the shock absorber 18 , where it is in reaches the shock absorber dome 20 . Because of the nozzle-shaped narrowing 24 , an increased speed results here according to the continuity equation F 1 v 1 = F 2 v 2 .

Unterstellt man in grober Näherung ideale Verhältnisse, so ist nach Bernoulli der sich aus statischem Druck und Staudruck zusammensetzende Gesamtdruck p = po + ρv2/2 konstant, was bedeutet, daß am Düsenausgang 24 wegen der großen Geschwindigkeit ein Unterdruck herrscht. Dieser Unterdruck führt - verglichen mit der Strömung durch die sonstigen Öffnungen 26 - zu einer erhöhten Strömung durch die düsenförmige Ausgestaltung.Assuming ideal conditions in a rough approximation, according to Bernoulli the total pressure p = p o + ρv 2/2 , which is composed of static pressure and dynamic pressure, is constant, which means that there is a negative pressure at nozzle outlet 24 due to the high speed. This negative pressure leads - compared to the flow through the other openings 26 - to an increased flow through the nozzle-shaped configuration.

Beim Ausfedern wirkt der entgegengesetzt orientierte äußere Trichter 28 als Strömungsbeschleuniger, so daß insgesamt eine Luftzirkulation 30 in Richtung der eingetragenen Pfeile erzeugt wird. Der durch das Ein- und Ausfedern erwärmte Stoßdämpfer 18 wird durch diese, an dem Stoßdämpfer 18 vorbeigeführte Luftzirkulation 30 abgekühlt, indem die im Dämpfer 18 in Form von Wärme erzeugt Verlustleistung im Federvolumen 12 + 14 verteilt wird. Die weitere Wärmeabfuhr erfolgt dann über die im Fahrtwindstrom liegende Außenfläche des Stoßdämpferdoms 20 sowie des Luftfederbalges 4 und des Kolbens 6. When rebounding, the oppositely oriented outer funnel 28 acts as a flow accelerator, so that an overall air circulation 30 is generated in the direction of the arrows. The shock absorber 18 heated by the compression and rebound is cooled by this air circulation 30 which leads past the shock absorber 18 , by distributing the power loss generated in the damper 18 in the form of heat in the spring volume 12 + 14 . The further heat dissipation then takes place via the outer surface of the shock absorber dome 20 , the air bellows 4 and the piston 6, which is located in the air flow.

BezugszeichenlisteReference list

22nd

Luftfederungssystem
Air suspension system

44th

Rollbalg, Luftfederbalg
Bellows, air bellows

66

Abrollkolben
Rolling piston

88th

Konusplatte, Abdeckplatte
Cone plate, cover plate

1010th

Bodenplatte
Base plate

1212th

Rollbalg-Innenraum, Volumen des Rollbalgs
Bellows interior, volume of the bellows

1414

Abrollkolben-Innenraum, Volumen des Abrollkolbens
Roll-off piston interior, volume of the roll-off piston

1616

Luftfeder
Air spring

1818th

Stoßdämpfer, Stoßfänger
Shock absorbers, bumpers

2020th

Fortsatz, Aufsatz, Stoßdämpferdom
Extension, attachment, shock absorber dome

2222

Einsatz
commitment

2424th

Verengung, innerer Trichter
Narrowing, inner funnel

2626

Öffnungen
openings

2828

äußerer Trichter
outer funnel

3030th

Luftzirkulation, Strömungspfeile
Air circulation, flow arrows

3232

Volumen des Stoßdämpferdoms
Volume of the shock absorber dome

Claims (4)

1. Luftfederungssystem (2) nach dem Oberbegriff der Patentanmeldung 197 40 798.6 mit einer Luftfeder (16) und einem darin integrierten Stoßdämpfer (18), wobei die Luftfeder (16) aus einem Rollbalg (4), einem Abrollkolben (6) und einer mit einem Aufsatz ("Stoßdämpferdom", 20) versehenen Abdeckplatte (8) besteht, und
wobei das Volumen (12) des Rollbalgs (4) und das Volumen (14) des Abrollkolbens (6) ein gemeinsames Federvolumen (12 + 14) bilden, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die zwischen Rollbalg (4) und Stoßdämpferdom (20) befindliche Abdeckplatte (8) einen ringförmigen Einsatz (22) auf weist, welcher das Rohr des Stoßdämpfers (18) zumindest teilweise umgibt, und
  • - daß am äußeren Rand des Einsatzes (22) Öffnungen (26) vorhanden sind, wobei sowohl über die innere trichterförmige Verengung (24) des Einsatzes (22) als auch über die an dessen Rand angeordneten Öffnungen (26) das aus den Innenräumen (12, 14) von Rollbalg (4) und Abrollkolben (6) gebildete Volumen (12 + 14) mit dem Volumen (32) des Stoßdämpferdoms (20) verbunden ist, so daß beim Ein- und Ausfedern eine Luftzirkulation (30) zwischen den Volumina (12 + 14, 32) entlang des Stoßdämpfers (18) entsteht.
1. Air suspension system ( 2 ) according to the preamble of patent application 197 40 798.6 with an air spring ( 16 ) and an integrated shock absorber ( 18 ), the air spring ( 16 ) consisting of a bellows ( 4 ), a rolling piston ( 6 ) and one an attachment ("shock absorber dome", 20 ) provided cover plate ( 8 ), and
wherein the volume ( 12 ) of the bellows ( 4 ) and the volume ( 14 ) of the rolling piston ( 6 ) form a common spring volume ( 12 + 14 ), characterized in that
  • - That between the bellows ( 4 ) and shock absorber dome ( 20 ) located cover plate ( 8 ) has an annular insert ( 22 ) which at least partially surrounds the tube of the shock absorber ( 18 ), and
  • - That at the outer edge of the insert ( 22 ) there are openings ( 26 ), both from the inner funnel-shaped constriction ( 24 ) of the insert ( 22 ) and also from the openings ( 26 ) arranged at the edge thereof from the interior ( 12 , 14 ) volume ( 12 + 14 ) formed by the bellows ( 4 ) and rolling piston ( 6 ) is connected to the volume ( 32 ) of the shock absorber dome ( 20 ), so that an air circulation ( 30 ) between the volumes () 12 + 14 , 32 ) along the shock absorber ( 18 ).
2. Luftfederungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (22) in Richtung auf das Volumen (32) des Stoßdämpferdoms (20) düsenförmig ausgebildet ist. 2. Air suspension system according to claim 1, characterized in that the insert ( 22 ) in the direction of the volume ( 32 ) of the shock absorber dome ( 20 ) is nozzle-shaped. 3. Luftfederungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am äußeren Rand des Einsatzes (22) angeordneten Öffnungen (26) als ein äußerer Trichter (28) - und zwar zu dem den Stoßdämpfer (18) umgebenden düsenförmigen inneren Trichter (24) entgegengesetzt - ausgebildet sind, so daß sich beim Ein- und Ausfedern eine verstärkte Luftzirkulation (30) ergibt.3. Air suspension system according to claim 1 or 2, characterized in that the openings ( 26 ) arranged on the outer edge of the insert ( 22 ) as an outer funnel ( 28 ) - to the nozzle-shaped inner funnel ( 24 ) surrounding the shock absorber ( 18 ) ) opposite - are formed so that there is an increased air circulation ( 30 ) during compression and rebound. 4. Luftfederungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der den Stoßdämpfer (18) umgebende (innere) Trichter (24) des Einsatzes (22) aus flexiblem Material besteht.4. Air suspension system according to one of the preceding claims, characterized in that at least the shock absorber ( 18 ) surrounding (inner) funnel ( 24 ) of the insert ( 22 ) consists of flexible material.
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