DE19939969A1 - Spring shock absorber system for wheel suspension or axles of motor vehicles has differential U-bellows with fluid-filled chamber connected to hydraulic accumulator - Google Patents

Spring shock absorber system for wheel suspension or axles of motor vehicles has differential U-bellows with fluid-filled chamber connected to hydraulic accumulator

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Karl-Heinz Roes
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Matthias Roemer
Bernd Acker
Darko Meljnikov
Peter Klander
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Abstract

The system incorporates tubular U-bellows, esp. differential U-bellows, with a chamber (5), which is filled with a fluid e.g. a water-alcohol solution, and communicates with a hydraulic accumulator (70) mounted on the chassis and/or the vehicle. The facing ends of two bellows parts (12,13) are connected via a connection sleeve (14) with working conduit (76). The fluid flow between chamber and hydraulic accumulator contains a throttle or at least two throttle back pressure valves (77).

Description

Die Erfindung betrifft eine druckmittelbeaufschlagbare Federungsvorrichtung, insbesondere für zwei- und mehrachsige Fahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a pressurizable medium Suspension device, especially for two and multi-axle vehicles, according to the preamble of the claim 1.

Aus zahlreichen Publikationen und aus der Praxis sind diverse Kraftfahrzeug-Luftfedern bekannt. Sie bestehen im wesentlichen aus einem Rollbalg, der ein Luftvolumen umschließt und an seinem einen Ende von einer chassisfesten Abdeckplatte und an seinem anderen Ende von einem radseitigen Abrollkolben begrenzt wird. Solche herkömmlichen Luftfedern weisen keine Kippstabilität auf, so daß zusätzliche Maßnahmen zur Längs- und Querführung erforderlich sind.From numerous publications and from practice various automotive air springs known. They consist in essentially from a bellows that is an air volume encloses and at one end of a chassis-fixed Cover plate and at its other end from one wheel-side rolling piston is limited. Such conventional air springs have no tilting stability, so that additional measures for longitudinal and transverse guidance required are.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine druckmittelbeaufschlagbare Federungsvorrichtung zu schaffen, die im Federungsverhalten und in der Federhöhe regelbar ist und bei der auf externe Längs- und Querlenker gänzlich oder zumindest weitgehend verzichtet werden kann. Die Lösung dieser Aufgabe ist mit den in den Patentansprüchen genannten Merkmalen gegeben. The object of the invention is a suspension device that can be pressurized create that in suspension behavior and in the spring height is adjustable and on the external trailing and wishbones can be dispensed with entirely or at least largely. The solution to this problem is with the in the Features mentioned claims given.  

Die beiden Abrollkolbenhälften nebst den beiden zugehörigen Doppelrollbalghälften der erfindungsgemäßen Federungsvorrichtung geben eine selbstzentrierende Führung zwischen Doppelabrollkolben und Außenmantel. Wegen des - verglichen mit herkömmlichen Luftfedern - relativ hohen Betriebsdrucks ist diese radiale Führung besonders stabil. Andererseits wird wegen der gummielastischen Entkopplung von Kolben und Außenmantel eine höherfrequente Schwingungsanregung weggefiltert. Die Gestalt der Federungsvorrichtung als Doppelrollbalgfeder ist langgestreckt, womit außer der sehr guten radialen (Seiten- )Führung auch eine gute Längsführung gegeben ist. Aus diesem Grunde kann auf separate Längs- und Querlenker weitgehend oder sogar gänzlich verzichtet werden.The two rolling piston halves along with the two associated Double roll bellows halves of the invention Suspension device give self-centering guidance between the double rolling piston and the outer jacket. Because of the - compared to conventional air springs - relatively high Operating pressure, this radial guide is particularly stable. On the other hand, because of the rubber-elastic decoupling a higher frequency of piston and outer jacket Vibration excitation filtered away. The shape of the Suspension device as a double bellows spring elongated, which apart from the very good radial (lateral ) Leadership also gives good longitudinal guidance. Out this is why you can use separate trailing arms and wishbones be largely or even entirely dispensed with.

Die Federkraft wird von der Differenz der wirksamen Krümmungsradien der beiden Rollbälge (Doppelrollbalghälften) bestimmt. Die Krümmungsradien der Rollbälge ergeben sich aus den Differenzen der Radien (bzw. Durchmesser) vom Mantelzylinder und den beiden Kolben(- Hälften). Ist die Differenz der jeweiligen Kolbenradien gering, so ist die Differenz der Krümmungsradien der Rollbälge ebenfalls gering. Dies hat zur Folge, daß mit hohem Betriebsdruck gearbeitet werden kann (bzw. muß), wie er bei aktiven Fahrwerksregelungen gefordert wird.The spring force is effective from the difference Radii of curvature of the two bellows (Double bellows halves) determined. The radii of curvature of the Rolling bellows result from the differences in the radii (or Diameter) from the jacket cylinder and the two pistons (- Halves). Is the difference between the respective piston radii the difference in the radii of curvature is small Rolling bellows also low. As a result, with high operating pressure can (or must) be worked, such as it is required for active chassis controls.

Die Differenz der wirksamen Rollbalg-Krümmungsradien kann statt mittels einer Differenz der Kolbenradien auch mittels einer Radien-Differenz der wirksamen Außenmantel-Abschnitte realisiert werden.The difference in the effective roll bellows radii of curvature can instead of using a difference in piston radii a radius difference of the effective outer jacket sections will be realized.

Die entgegengesetzt zueinander angeordneten Rollbälge werden einerseits am Außenmantel und andererseits am Kolben mittels Spannringen mechanisch zuverlässig fest und pneumatisch/hydraulisch dicht eingeklemmt.The bellows arranged opposite to each other are on the one hand on the outer jacket and on the other hand on the piston  mechanically reliably and securely by means of clamping rings pneumatically / hydraulically tightly clamped.

Das Befüllen der Feder und die Regelung, insbesondere die Einstellung der Federhöhe, aber auch eine Wankregelung, kann mittels einer geregelten Druckpumpe erfolgen, die an am Außenmantel befindlichen Rohrstutzen anzuschließen ist. Außerdem kann ein Speichervolumen angeschlossen werden.Filling the spring and regulating, especially the Adjustment of the spring height, but also a roll control, can be done by means of a regulated pressure pump is to be connected to the pipe socket located on the outer jacket. A storage volume can also be connected.

Zur Aufnahme eines Stoßdämpfers ist der Kolben vorzugsweise hohlzylindrisch ausgebildet. Auf diese Weise kann auf einen separat angeordneten Stoßdämpfer verzichtet werden. Das spart sowohl zusätzlichen Bauraum als auch zusätzliche Montagearbeit. Der von dem Federmantel umhüllte Stoßdämpfer ist vor Straßenschmutz geschützt.The piston is preferred for receiving a shock absorber hollow cylindrical design. In this way, one can separately arranged shock absorbers can be dispensed with. The saves both additional space and additional space Assembly work. The shock absorber wrapped in the spring jacket is protected from street dirt.

Das Federvolumen der Rollbälge kann wahlweise mit einem komprimierbaren Gas (vorzugsweise Luft) oder mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt werden.The spring volume of the bellows can be optionally with a compressible gas (preferably air) or with Hydraulic fluid to be filled.

Anhand der Zeichnung, die die Federungsvorrichtung im Längsschnitt zeigt, werden Aufbau und Wirkungsweise erläutert.Using the drawing, which the suspension device in Longitudinal section shows structure and mode of action explained.

Die Federungsvorrichtung 2 besteht aus einem Mantel 4, der zylindrisch ausgebildet ist, und einem innenliegenden Kolben 6. Der koaxial zum Außenmantel 4 angeordnete Kolben 6 ist als Doppelabrollkolben ausgebildet. Der erste (obere) Teilkolben 6a des Doppelabrollkolbens 6 hat den Außendurchmesser Da, der zweite (untere) Teilkolben 6b hat den Außendurchmesser Db. Der aus den Teilkolben 6a und 6b bestehende Kolben 6 ist innerhalb des den Innendurchmesser D, aufweisenden Mantelzylinders 4 axial beweglich. The suspension device 2 consists of a jacket 4 , which is cylindrical, and an internal piston 6 . The piston 6 arranged coaxially to the outer jacket 4 is designed as a double rolling piston. The first (upper) part of the piston 6 a Doppelabrollkolbens 6 has the outer diameter Da, the second (lower) part of piston 6 has b the outer diameter Db. The piston 6 consisting of the partial pistons 6 a and 6 b is axially movable within the jacket cylinder 4 having the inside diameter D.

Die lichten Weiten D1-Da bzw D1-Db zwischen den Teilkolben 6a und 6b und dem Außenmantel 4 werden von zwei gegeneinander angeordneten Rollbälgen 8a und 8b ausgefüllt. Die Rollbälge 8a, 8b bilden einen Doppelrollbalg 8 und bestehen aus elastomerem, mit Gewebeeinlage verstärktem Material. Der eine (erste) Rollbalg 8a ist dem einen Teilkolben 6a zugeordnet, während der andere (zweite) Rollbalg 8b den anderen Teilkolben 6b umhüllt. Die Enden der Rollbälge 8a, 8b sind einerseits am Kolben 6 mittels Spannringen 12a, 12b andererseits am Außenmantel 4 mittels eines Außenringes 16 nebst Spannringen 24a, 14b druckdicht eingespannt. Der Außenring weist zwei Rohrstutzen 18, 20 zum Anschluß einer Pumpe und eines Federspeichers (nicht dargestellt) auf; über die Rohrstutzen 18, 20 ist die Federungsvorrichtung 2 regelbar.The clear widths D 1 -Da and D 1 -Db between the partial pistons 6 a and 6 b and the outer jacket 4 are filled by two bellows 8 a and 8 b arranged opposite one another. The rolling bellows 8 a, 8 b and 8 form a Doppelrollbalg consist of elastomer, reinforced with fabric reinforcement material. One (first) rolling bellows 8 a is assigned to one partial piston 6 a, while the other (second) rolling bellows 8 b envelops the other partial piston 6 b. The ends of the roller bellows 8 a, 8 b are clamped pressure-tight on the one hand on the piston 6 by means of clamping rings 12 a, 12 b on the other hand on the outer casing 4 by means of an outer ring 16 together with clamping rings 24 a, 14 b. The outer ring has two pipe sockets 18 , 20 for connecting a pump and a spring accumulator (not shown); The suspension device 2 can be regulated via the pipe socket 18 , 20 .

Der in der Zeichnung dargestellte Kolben 6 ist hohlzylindrisch ausgebildet. Sein Inneres enthält einen Stoßdämpfer 22, dessen Rohr mittels eines Sprengringes 30 am oberen Kolbenende befestigt ist. Die Dichtigkeit zwischen Stoßdämpfer(-Rohr) 22 und Kolben 6 wird mittels dreier O-Ringe 32, 34, 36 realisiert. Die Stoßdämpferstange 24 ist an einer auf dem Mantelzylinder 4 befindlichen Abdeckplatte 26 befestigt.The piston 6 shown in the drawing is hollow-cylindrical. Its interior contains a shock absorber 22 , the tube of which is attached to the upper piston end by means of a snap ring 30 . The tightness between shock absorber (tube) 22 and piston 6 is achieved by means of three O-rings 32 , 34 , 36 . The shock absorber rod 24 is attached to a cover plate 26 located on the jacket cylinder 4 .

Wird der radseitig befestigte Kolben 6 axial relativ zum chassisseitigen Mantelzylinder 4 bewegt, so rollen die beiden zwischen Kolben 6 und Mantelzylinder 4 befindlichen Rollbälge 8a, 8b einerseits auf der Außenfläche des Kolbens 6 und andererseits auf der Innenfläche des Mantelzylinders 4 ab. Die sich bei Druckbeaufschlagung der Rollbälge 8a, 8b mit Druckluft bzw. Hydraulikflüssigkeit ergebende axiale Kraft ist der Differenz der wirksamen Rollbalg- Krümmungsradien proportional. If the wheel-side attached piston 6 is moved axially relative to the chassis-side jacket cylinder 4 , then the two bellows 8 a, 8 b located between the piston 6 and jacket cylinder 4 roll on the one hand on the outer surface of the piston 6 and on the other hand on the inside surface of the jacket cylinder 4 . The axial force resulting when pressurizing the bellows 8 a, 8 b with compressed air or hydraulic fluid is proportional to the difference between the effective roll bellows radii of curvature.

BezugszeichenlisteReference list

22nd

Federungsvorrichtung
Suspension device

44th

Mantel(zylinder), Außenmantel, Außenführung
Jacket (cylinder), outer jacket, outer guide

66

Kolben, Doppelabrollkolben
Piston, double roll-off piston

66

a erster (Teil-)Kolben, Abrollkolbenhälfte
a first (partial) piston, rolling piston half

66

b zweiter (Teil-)Kolben, Abrollkolbenhälfte
b second (partial) piston, rolling piston half

88th

Verbindungsmittel, Doppelrollbalg
Lanyard, double roller bellows

88th

a erster Rollbalg, Doppelrollbalghälfte
a first roll bellows, double roll bellows half

88th

b zweiter Rollbalg, Doppelrollbalghälfte
b second roll bellows, double roll bellows half

1010th

Federvolumen
Spring volume

1212th

a erster Spannring/Kolben
a first clamping ring / piston

1212th

b zweiter Spannring/Kolben
b second clamping ring / piston

1414

a erster Spannring/Mantelzylinder
a first clamping ring / jacket cylinder

1414

b zweiter Spannring/Mantelzylinder
b second clamping ring / jacket cylinder

1616

Außenring
Outer ring

1818th

Rohrstutzen, Anschluß Federspeicher
Pipe socket, connection spring spring

2020th

Rohrstutzen, Anschluß Pumpe
Pipe socket, pump connection

2222

Stoßdämpfer, Stoßdämperrohr
Shock absorber, shock absorber tube

2424th

Stoßdämpferstange
Shock absorber rod

2626

Deckel/Mantelzylinder
Cover / jacket cylinder

2828

Aufweitung des Stoßdämpferrohres
Expansion of the shock absorber tube

3030th

Sprengring
Snap ring

3232

, ,

3434

, ,

3636

O-ring
D1 O-ring
D 1

Innendurchmeser Mantelzylinder
Da Außendurchmesser erster Kolben
Db Außendurchmesser zweiter Kolben
Inside diameter jacket cylinder
Because the outer diameter of the first piston
Db outer diameter of the second piston

Claims (10)

1. Druckmittelbeaufschlagbare Federungsvorrichtung (2), insbesondere für zwei- und mehrachsige Fahrzeuge, mit einer zwischen Fahrzeug-Chassis und -Rad angeordneten Rollbalg und Abrollkolben umfassenden Rollfeder, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollbalg ein Doppelrollbalg (8), und daß der Abrollkolben ein Doppelabrollkolben (6) ist, wobei die beiden (Doppel-)Rollbalghälften (8a, 8b) und die beiden Abrollkolbenhälften (6a, 6b) entgegengesetzt zueinander angeordnet sind, ein gemeinsames Federvolumen (10) umschließen und nach dem Push-Pull-Prinzip funktionieren.1. Pressure medium-loaded suspension device ( 2 ), in particular for biaxial and multi-axle vehicles, with a rolling bellows and rolling piston arranged between the vehicle chassis and wheel, comprising a rolling spring, characterized in that the rolling bellows is a double rolling bellows ( 8 ), and that the rolling piston is a double rolling piston ( 6 ), the two (double) roll bellows halves ( 8 a, 8 b) and the two rolling piston halves ( 6 a, 6 b) being arranged opposite to each other, enclosing a common spring volume ( 10 ) and after the push-pull Principle work. 2. Federungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (Federvolumen 10) des Doppelrollbalgs (8) mit einem kompressiblen oder inkompressiblen Medium (Gas oder Hydraulikflüssigkeit) gefüllt ist.2. Suspension device according to claim 1, characterized in that the interior (spring volume 10 ) of the double roller bellows ( 8 ) is filled with a compressible or incompressible medium (gas or hydraulic fluid). 3. Federungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelrollbalg (8) von einem chassisfesten Mantel (4) umhüllt ist, an dessen Innenfläche der Doppelrollbalg (8) während des Einfederungsvorgangs abrollt. 3. Suspension device according to claim 1 or 2, characterized in that the double bellows ( 8 ) is encased by a chassis-fixed jacket ( 4 ), on the inner surface of which the double bellows ( 8 ) rolls during the deflection process. 4. Federungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Doppelabrollkolbens (5) und die Innenfläche des Mantels (4) derartig ausgebildet sind, daß die beiden zwischen Kolben (6) und Mantel (4) abrollenden Doppelrollbalghälften (8, 8b) zueinander unterschiedliche Wirkradien (Rollradien) aufweisen.4. Suspension device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the surface of the double roll-off piston ( 5 ) and the inner surface of the jacket ( 4 ) are designed such that the two between the piston ( 6 ) and jacket ( 4 ) rolling double bellows halves ( 8 , 8 b) have different effective radii (roll radii). 5. Federungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der der einen Doppelrollbalghälfte (8a) zugeordnete Abschnitt (6a) des Doppelabrollkolbens (6) - verglichen mit dem der anderen Doppelrollbalghälfte (8b) zugeordneten Abschnitt (6b) des Doppelabrollkolbens (6) - einen unterschiedlichen (größeren/kleineren) Radius aufweist.5. Suspension device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the one of the double roll bellows half ( 8 a) associated section ( 6 a) of the double rolling piston ( 6 ) - compared to that of the other double roll bellows half ( 8 b) assigned section ( 6 b ) of the double rolling piston ( 6 ) - has a different (larger / smaller) radius. 6. Federungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Innenfläche des Mantels (4) zylinderförmig ausgebildet ist,
wobei der der einen Doppelrollbalghälfte (8a) zugeordnete Abschnitt des Mantels (4) - verglichen mit dem der anderen Doppelrollbalghälfte (8b) zugeordneten Abschnitt des Mantels (4) - einen unterschiedlichen (größeren/kleineren) Radius auf weist.6. Suspension device according to one of claims 1 to 5, characterized in that
that the inner surface of the casing ( 4 ) is cylindrical,
wherein the one Doppelrollbalghälfte (8a) associated portion of the shell (4) - as compared with the (8 b) associated with the portion of the shell (4) of the other Doppelrollbalghälfte - has a different (greater / smaller) radius. 7. Federungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden den Doppelrollbalg (8) bildenden Rollbalghälften (8a, 8b) einerseits an dem Kolben (6) mit jeweils einem Spannring/Kolben (12a, 12b) und andererseits an dem Mantelzylinder (4) jeweils mit einem Spannring/Mantelzylinder (14a, 14b) und einem Außenring (16) druckdicht befestigt ist. 7. Suspension device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the two double bellows ( 8 ) forming the bellows halves ( 8 a, 8 b) on the one hand on the piston ( 6 ), each with a clamping ring / piston ( 12 a, 12 b ) and on the other hand on the jacket cylinder ( 4 ) with a clamping ring / jacket cylinder ( 14 a, 14 b) and an outer ring ( 16 ) is attached pressure-tight. 8. Federungsvorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Doppelrollbalg (8) umschlossene Volumen (10) über in der Wandung des Mantels (4) befindliche Rohrstutzen (18, 20) mit einem Speichervolumen (Federspeicher) und mit einer Druckpumpe (Zufluß Medium) regelbar in Verbindung steht.8. Suspension device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the volume enclosed by the double bellows ( 8 ) ( 10 ) in the wall of the shell ( 4 ) located pipe socket ( 18 , 20 ) with a storage volume (spring accumulator) and with a pressure pump (inflow medium) is controllably connected. 9. Federungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kolben (6) zur Aufnahme eines Stoßdämpfers (22) hohlzylindrisch ausgebildet ist,
wobei das eine Stoßdämpfer-Ende ortsfest am unteren Ende des Kolbens (28) und das andere Stoßdämpfer-Ende (Stoßdämpferstange 24) ortsfest an einer auf dem Mantelzylinder (4) befindlichen Deckplatte (26) befestigt ist.9. Suspension device according to one of claims 1 to 8, characterized in
that the piston ( 6 ) for receiving a shock absorber ( 22 ) is hollow-cylindrical,
one end of the shock absorber being fixed in place at the lower end of the piston ( 28 ) and the other end of the shock absorber (shock absorber rod 24 ) being fixed in place on a cover plate ( 26 ) located on the jacket cylinder ( 4 ). 10. Federungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (6) hohlzylindrisch ausgebildet ist, und als Stoßdämpferrohr Teil eines innenliegenden Stoßdämpfers (22) ist.10. Suspension device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the piston ( 6 ) is hollow cylindrical, and as a shock absorber tube is part of an internal shock absorber ( 22 ).
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