DE4413559A1 - Vehicle air-spring with pneumatic cushioning bellows fitted with electrical conductor - Google Patents
Vehicle air-spring with pneumatic cushioning bellows fitted with electrical conductorInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Luftfeder mit einem beidendig an Befestigungsteilen abgedichtet eingespannten Luftfederbalg aus elastomerem Werkstoff mit in seiner Balgwand mindestens einer eingebetteten Gewebelage aus Cordfäden, wobei der Luftfederbalg als Rollbalg ausgebildet ist und wobei ein Befestigungsteil als Abrollkolben ausgebildet ist, auf dem sich der Rollbalg unter Bildung einer Rollfalte abstützt, wobei die Balgwand mindestens einen elektrisch leitfähigen, metallischen Leiter aufweist, dessen Enden aus dem Balg zu elektrischen Anschlüssen geführt sind.The invention relates to an air spring with both ends Fastening parts sealed clamped air bellows elastomeric material with at least one in its bellows wall embedded fabric layer of cord threads, the Air bellows is designed as a bellows and a Fastening part is designed as a rolling piston on which the bellows is supported to form a roll fold, the bellows wall at least one electrically conductive, has metallic conductor, the ends of which from the bellows electrical connections are performed.
Zur regelbaren Abfederung von Fahrzeugen werden seit Jahrzehnten Luftfedern eingesetzt. Diese Luftfederungssysteme zeichnen sich durch eine lastunabhängige niedrige Eigenfrequenz, konstante Betriebshöhe im Fahrbereich und regelbare Fahrzeughöhe für Be-und Entladevorgänge an Rampen aus. Luftfedern bieten ein vom Beladungszustand nahezu unabhängig konstantes Fahrverhalten.For adjustable suspension of vehicles have been Air springs used for decades. These air suspension systems are characterized by a load-independent low Natural frequency, constant operating height in the driving range and adjustable vehicle height for loading and unloading on ramps out. Air springs offer almost a load condition independently constant driving behavior.
Die konstante Betriebshöhe im Fahrbereich wird durch die Ansteuerung eines Höhenregelventils bewirkt, das die Luftzu- bzw. -abfuhr zum Luftfederbalg regelt. Voraussetzung hierzu ist die Verwendung eines Weggebers, der das Höhenregelventil ansteuert.The constant operating height in the driving range is determined by the Activation of a height control valve causes the air supply regulates or discharges to the air bellows. Prerequisite for this is the use of a displacement sensor, the height control valve controls.
Luftfederbälge sind häufig als Rollbalg ausgeführt. Der Rollbalg ist mindestens an einem Ende an einem Abrollkolben dicht befestigt. Dieser Abrollkolben dient als Befestigungsteil und ist bei Fahrzeugen üblicherweise auf der Fahrzeugachse befestigt. Im Betriebszustand der Luftfeder bewegt sich der Abrollkolben durch das Ein- und Ausfedern innerhalb des Rollbalges, der sich umstülpt und eine Rollfalte bildet, die abhängig von der Ein- oder Ausfederbewegung über die Außenfläche des Abrollkolbens abrollt.Air bellows are often designed as a bellows. Of the The bellows is at least at one end on a rolling piston tightly attached. This rolling piston serves as Fastening part and is usually on vehicles Vehicle axle attached. In the operating state of the air spring the rolling piston moves due to the compression and rebound inside the bellows, which is turned inside out and a roll fold forms over depending on the spring or rebound movement the outer surface of the rolling piston rolls.
In der Balgwand des Rollbalges ist mindestens eine Gewebelage über die gesamte Länge des Rollbalgs sich erstreckend eingebettet. Diese als Festigkeitsträger dienende Gewebelage ist aus Textilcordfäden aufgebaut, die in der Gewebelage parallel zueinander liegen. Bei Anordnung nur einer Gewebelage können die Textilcordfäden axial verlaufend angeordnet sein. Die Textilcordfäden können aber auch unter einem Winkel zur Balglängsachse liegen. Überwiegend wird der Festigkeitsträger aus zwei Gewebelagen aufgebaut, wobei sich die Fäden der einen Lage mit den Fäden der anderen Lage kreuzen. Bei der Einfederbewegung wird der zwischen den Geweben vorliegende Gewebewinkel sich stetig verändern. Es ist aber auch bekannt, Rollbälge für besondere Einsatzzwecke mit lediglich einer Gewebelage als Festigkeitsträger auszustatten.There is at least one fabric layer in the bellows wall of the rolling bellows extending over the entire length of the bellows embedded. This fabric layer serving as reinforcement is made up of textile cords that are in the fabric layer lie parallel to each other. If only one fabric layer is arranged can be arranged axially extending the textile cord threads. The textile cords can also at an angle to Bellows longitudinal axis. The strength member is predominantly made up of two layers of fabric, with the threads of one Cross the layer with the threads of the other layer. In the The spring movement between the tissues becomes Tissue angles are constantly changing. But it is also known Roll bellows for special purposes with only one Equip fabric layer as reinforcement.
Es ist bekannt, die Höhenregelung zur Erzielung eines gleichen Fahrzeugniveaus bei unterschiedlichen Beladungszuständen mit einem elektronischen Höhensensor durch ein Paar gegenläufiger Kegelfedern im Innern der Luftfeder auszustatten. Die Kegelfedern werden beim Einfedern in axialer Richtung ausgelenkt. An einer der Anschlußplatten sind die Federn miteinander elektrisch verbunden. An der anderen Platte befinden sich die Auswerteelektronik und die Anschlüsse für die beiden anderen Federenden. Eine Änderung der Federlänge bewirkt eine entsprechende Änderung der Induktivität, die in ein Wegsignal umgeformt wird. Eine derartige Höhensensorik ist jedoch sehr aufwendig.It is known the height control to achieve the same Vehicle levels with different loading conditions with an electronic height sensor by a pair of counter rotating Equip conical springs inside the air spring. The Taper springs are in the axial direction during compression deflected. The springs are on one of the connection plates electrically connected to each other. On the other plate are the evaluation electronics and the connections for the other two ends of the spring. A change in feather length causes a corresponding change in inductance, which in a path signal is transformed. Such a height sensor system is however very complex.
Aus der DE-OS 39 39 765 ist eine Höhensensorik für die Niveauregulierung von Luftfederbälgen bekannt, die in die Wandung des Luftfederbalges spulenförmig eingearbeitete, elektrisch leitfähige Leiterbahnen aufweist. Das Sensierungsmaterial muß dabei bei der Produktion des Federbalgmaterials gleich mit eingearbeitet werden. Die Lage und die Anordnung dieses Sensierungsmaterials soll bei Einfederung eine Änderung der Induktivität bewirken. Diese Induktivitätsänderung soll elektronisch ausgewertet und zur Regulierung des Fahrzeugniveaus eingesetzt werden.From DE-OS 39 39 765 is a height sensor for Level regulation of air suspension bellows known in the Wall of the air bellows has electrically conductive conductor tracks. The Sensing material must be used in the production of the Bellows material are incorporated at the same time. The location and the arrangement of this sensing material is said to Deflection cause a change in inductance. These Inductance change should be evaluated electronically and for Regulation of the vehicle level can be used.
Es hat sich herausgestellt, daß diese Höhensensorik eine zu geringe Induktivitätsänderung ergibt und somit ein schlecht auswertbares Signal. Die zu schwachen elektrischen Signale eignen sich nicht zur sicheren Bestimmung und Weiterverarbeitung hinsichtlich einer genauen Höhenregelung.It has been found that this height sensor system is too there is little change in inductance and therefore a bad one evaluable signal. The electrical signals are too weak are not suitable for safe determination and Further processing for precise height control.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wegsensierung im Luftfederbalg für die Niveauregulierung von Luftfedern zu schaffen, die ein stärkeres und sicheres Wegsignal erzeugt.The invention has for its object a displacement sensor in the air bellows for level control of air springs create a stronger and safer way signal.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Leiter parallel zur Fadenrichtung der Gewebelage langgestreckt und in Balglängsrichtung von einem Balgende zum anderen Balgende verläuft. The object is achieved in that the Conductor elongated parallel to the thread direction of the fabric layer and in the longitudinal direction of the bellows from one bellows end to the other Bellows runs.
Der Leiter, der beispielsweise eine Kupferlitze sein kann, wird langgestreckt von einem Balgende zum anderen geführt. Dabei ist es vorteilhaft, daß der Leiter parallel zur Fadenrichtung der Gewebelage verläuft. Der Leiter weist somit die gleiche Steigung auf wie der einzelne Faden der Gewebelage und liegt damit in der geringsten Dehnungszone des Rollbalges. Eine Abreißgefahr für den Leiter ist minimiert.The conductor, which can be a copper strand, for example, is stretched from one end of the bell to the other. It is advantageous that the conductor parallel to Thread direction of the fabric layer runs. The head thus points the same pitch as the single thread of the fabric layer and is therefore in the lowest expansion zone of the roll bellows. A risk of tearing off the conductor is minimized.
Die erfindungsgemäße Anordnung des Leiters ergibt als ganzes eine elektromagnetische Spule. Durch das Umstülpen des Rollbalges im Bereich seiner Rollfalte wird in diesem Bereich eine elektromagnetische Auswirkung auf die gesamte Spule erzielt. In dem Leiter wird eine wesentliche Induktivitätsänderung erzielt. Die in der Rollfalte stattfindende Geometrieänderung der räumlichen Leiterausbildung wird durch die Einfederbewegungen des Rollbalges erzeugt.The arrangement of the conductor according to the invention results as a whole an electromagnetic coil. By turning the Roll bellows in the area of its roll fold is in this area an electromagnetic effect on the entire coil achieved. In the head becomes an essential Inductance change achieved. The one in the roll fold geometry change of the spatial Ladder training is achieved by the spring deflection of the Roll bellows generated.
Im Gegensatz zur bekannten spulenförmigen Ausbildung des Leiters aus der DE-OS 39 39 765 tritt eine ausreichende Geometrieänderung der Leiteranordnung in der Rollfalte auf, die eine deutliche Induktivitätsänderung im Leiter ergibt. Diese Induktivitätsänderung wird elektronisch ausgewertet und zur Regulierung des Fahrzeugniveaus eingesetzt. Üblicherweise wird der ständig unter einem Meßstrom stehende Leiter mit seinen Enden zu elektrischen Anschlüssen geführt.In contrast to the known coil-shaped design of the Head from DE-OS 39 39 765 occurs a sufficient Geometry change of the conductor arrangement in the roll fold, which results in a significant change in inductance in the conductor. This change in inductance is evaluated electronically and used to regulate the vehicle level. Usually is the conductor constantly under a measuring current its ends led to electrical connections.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung verläuft der Leiter in einem Luftfederbalg mit zwei in seiner Balgwand eingebetteten Gewebelagen aus Cordfäden, die gegenüber der Balglängsachse sich kreuzend schräg verlaufen, entlang der Fadenrichtung der Cordfäden langgestreckt in einer Wendelform über den Balgumfang von einem Balgende zum anderen. In an advantageous embodiment of the invention, the Ladder in a bellows with two in its bellows wall embedded layers of fabric made of cord threads that are opposite the Bellows longitudinal axis intersect obliquely, along the Thread direction of the cord threads elongated in a spiral shape across the bellows circumference from one bellows end to the other.
Wird gemäß Anspruch 3 der Leiter um 180° zur ersten Wendel versetzt zurückgeführt, kann das Nutzsignal verbessert werden. Dabei verläuft die rücklaufende Wendel parallel zur Fadenrichtung der zweiten Gewebelage des Festigkeitsträgers.According to claim 3, the conductor through 180 ° to the first coil fed back offset, the useful signal can be improved. The returning spiral runs parallel to Thread direction of the second fabric layer of the reinforcement.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird im Anspruch 4 gekennzeichnet. Durch diese Ausgestaltung wird die relative Spulengeometrieänderung in der Rollfalte besser ausgenutzt.An advantageous embodiment of the invention is in the claim 4 marked. With this configuration, the relative Spool geometry change in the roller fold better exploited.
In vorteilhafter Weise ist gemäß Anspruch 5 der Leiter an der Balginnenwand befestigt. Der Leiter kann nachträglich in handelsübliche Luftfederbälge eingebracht werden. Dieses kann durch Kleben oder Aufvulkanisieren vorgenommen werden.Advantageously, according to claim 5, the conductor on the Bellows inner wall attached. The leader can subsequently in commercially available air suspension bellows are introduced. This can by gluing or vulcanization.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Leiter am Luftfederbalg angeordnet und elektrisch in Reihe geschaltet. Diese Schaltung erhöht aufgrund der höheren Anzahl der Leiterwindungen die Induktivität der Gesamtspule.In an advantageous embodiment of the invention, there are several Conductor arranged on the air bellows and electrically in series switched. This circuit increases due to the higher number of the conductor turns the inductance of the entire coil.
Durch die Erfindung wird ein berührungsloser, induktiv arbeitender Sensor für Luftfederungen geschaffen, durch den die Niveauhöhe einer Rollbalgluftfeder aufindirekte Weise erfaßbar ist. Dieser mit der Balgwand verbundene Sensor verläuft als Faden langgestreckt und nicht als um eine fiktive Achse gewickelte Spule. Die Geometrieänderung der räumlichen Anordnung des Leiters im Bereich der sich ändernden Rollfalte wird zur Signalgewinnung ausgenutzt.The invention makes contactless, inductive working sensor for air suspension created by the the level of a bellows air spring in an indirect way is detectable. This sensor connected to the bellows wall is elongated as a thread and not as a fictional one Axis wound coil. The change in geometry of the spatial Arrangement of the conductor in the area of the changing roll fold is used for signal acquisition.
Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigtAn embodiment is shown below with the aid of the drawing the invention explained in more detail. It shows
Fig. 1 einen Rollbalg mit elektrischem Leiter, Fig. 1 is a rolling bellows with the electrical conductor,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Fadenrichtung der beiden eingebetteten Gewebelagen, Fig. 2 is a schematic representation of the thread direction of the embedded fabric layers,
Fig. 3 einen Ausschnitt gemäß III in Fig. 1 zur schematischen Darstellung des Balgwandaufbaus, Fig. 3 shows a detail according to III in Fig. 1 for schematic representation of the Balgwandaufbaus,
Fig. 4 ein Blockschaltbild zur Darstellung der Signalverarbeitung. Fig. 4 is a block diagram showing the signal processing.
Die gezeigte Luftfeder weist einen elastomeren Rollbalg 11 auf, dessen oberer Dichtwulst 12 an einer hier nicht dargestellten Anschlußplatte mittels einer an sich bekannten Bördelung befestigt ist. Das mit diesem Dichtwulst 12 versehene obere Ende des Luftfederbalges 11 stützt sich am Fahrzeugrahmen ab. Der Rollbalg 11 ist mit seiner unteren Balgöffnung, die von einem Dichtwulst 14 begrenzt ist, auf einem Dichtsitz 15 eines Abrollkolbens 16 durch den Innendruck im Luftfederbalg 11 befestigt.The air spring shown has an elastomeric bellows 11 , the upper sealing bead 12 of which is fastened to a connecting plate, not shown here, by means of a flare known per se. The upper end of the air bellows 11 provided with this sealing bead 12 is supported on the vehicle frame. The bellows 11 is fixed with its lower bellows opening, which is delimited by a sealing bead 14 , on a sealing seat 15 of a rolling piston 16 by the internal pressure in the air bellows 11 .
Die Balgwand 17 des Rollbalges 11 besteht aus einer Innengummischicht 18 und einer Außengummischicht 19 zwischen denen zwei Gewebelagen 20, 30 eingebettet sind (Fig. 3). Jede Gewebelage 20 bzw. 30 besteht aus parallel zueinander angeordneten Textilfäden 31, sogenannten Cordfäden. Die Textilcordfäden 31 liegen in der Balgwand 17 unter einem gegenüber der Balglängsachse 32 gesehen spitzen Winkel. Die Textilcordfäden 31 der einen Gewebelage 20 kreuzen sich mit den Textilcordfäden 31 der zweiten Gewebelage 30 (Fig. 2) und bilden den während der Federbewegungen veränderlichen Gewebewinkel 33.The bellows wall 17 of the rolling bellows 11 consists of an inner rubber layer 18 and an outer rubber layer 19 between which two fabric layers 20 , 30 are embedded ( FIG. 3). Each fabric layer 20 or 30 consists of textile threads 31 , so-called cord threads, arranged parallel to one another. The textile cord threads 31 lie in the bellows wall 17 at an acute angle as seen with respect to the bellows longitudinal axis 32 . The textile cord threads 31 of the one fabric layer 20 intersect with the textile cord threads 31 of the second fabric layer 30 ( FIG. 2) and form the fabric angle 33, which is variable during the spring movements.
Die Balgwand 17 des Rollbalges 11 ist auf ihrer Innenfläche 18 mit einem elektrisch leitfähigen Leiter 21, einem langgestreckten Meßdraht aus Kupferlitze, versehen. Der Leiter 21 verläuft wendelförmig von einem Balgende zu dem anderen. Der Leiter 21 verläuft dabei parallel zur Fadenrichtung der einen Gewebelage 20f d. h. mit der gleichen Steigung. Am unteren Balgende spaltet sich der Leiter 21, der als Doppelleitung ausgebildet ist, auf und wird den unteren Dichtwulst 14 um 180° umfassend wieder zusammengeführt. In gegensätzlicher Steigung wird der Leiter 21 wendelförmig zum oberen Dichtwulst 12 zurückgeführt. Die Zurückführung des Leiters 21 verläuft mit der Fadenrichtung der zweiten Gewebelage 30, so daß definierte Verhältnisse für die Signalabnahme vorhanden sind.The bellows wall 17 of the rolling bellows 11 is provided on its inner surface 18 with an electrically conductive conductor 21 , an elongated measuring wire made of copper braid. The conductor 21 extends helically from one bell-end to the other. The conductor 21 runs parallel to the thread direction of the one fabric layer 20 f, ie with the same pitch. At the lower end of the bellows, the conductor 21 , which is designed as a double line, splits and is brought together again around the lower sealing bead 14 by 180 °. At an opposite slope, the conductor 21 is fed back helically to the upper sealing bead 12 . The return of the conductor 21 runs with the thread direction of the second fabric layer 30 , so that there are defined conditions for the signal acceptance.
Die beiden Enden des Leiters 21 sind mit elektrischen Anschlüssen 23, 24 versehen, die mit dem Eingang einer Meßeinrichtung (Fig. 4) verbunden sind. Bei dieser Meßeinrichtung 26 handelt es sich um einen Oszillatorkreis, dessen Spule 27 durch den Leiter 21 realisiert ist. Der Oszillatorkreis liefert ein wegproportionales, frequenzanaloges Ausgangssignal f, das in einem Mikroprozessor 28 ausgewertet wird. Der Mikroprozessor 28 liefert Ausgangssignale s, die der Induktivitätsänderung des Leiters 21 proportional sind.The two ends of the conductor 21 are provided with electrical connections 23 , 24 which are connected to the input of a measuring device ( FIG. 4). This measuring device 26 is an oscillator circuit, the coil 27 of which is realized by the conductor 21 . The oscillator circuit supplies a path-proportional, frequency-analog output signal f, which is evaluated in a microprocessor 28 . The microprocessor 28 supplies output signals s which are proportional to the change in inductance of the conductor 21 .
Je nach Eintauchtiefe des Abrollkolbens 16 in den Rollbalg 11 wirkt der ständig unter einem Meßstrom stehende Leiter 21 als Spule eines Schwingkreises, deren Induktivität sich ständig ändert. Diese Änderung der Induktivität wird in ein entsprechendes elektrisches Signal umgesetzt und zur Regulierung des Fahrzeugniveaus eingesetzt.Depending on the immersion depth of the rolling piston 16 in the bellows 11 , the conductor 21, which is constantly under a measuring current, acts as a coil of an oscillating circuit, the inductance of which constantly changes. This change in inductance is converted into a corresponding electrical signal and used to regulate the vehicle level.
Claims (7)
- a) der Luftfederbalg ist als Rollbalg ausgebildet,
- b) ein Befestigungsteil ist als Abrollkolben ausgebildet, auf dem sich der Rollbalg unter Bildung einer Rollfalte abstützt,
- c) die Balgwand weist mindestens einen elektrisch leitfähigen, metallischen Leiter auf, dessen Enden aus dem Luftfederbalg zu elektrischen Anschlüssen geführt sind,
- a) the air bellows is designed as a rolling bellows,
- b) a fastening part is designed as a rolling piston on which the bellows is supported to form a rolling fold,
- c) the bellows wall has at least one electrically conductive, metallic conductor, the ends of which are led from the air bellows to electrical connections,
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