滾卷式波紋管空氣彈簧的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有通過空氣彈簧波紋管（4）連接至上部（2）的滾動(dòng)活塞（3）的滾卷式波紋管空氣彈簧（1），該上部（2）包含分隔壁（7），該分隔壁（7）將由空氣彈簧波紋管（4）和滾動(dòng)活塞（3）定義的可變體積的主氣室（8）與在上部（2）中形成的固定體積的附加氣室（9）分隔開。分隔壁（7）在主氣室（8）與附加氣室（9）之間含有氣流孔（11）。用于氣流孔（11）的關(guān)閉機(jī)構(gòu)（10）安裝在分隔壁（7）中，其中關(guān)閉機(jī)構(gòu)（10）可以在關(guān)閉位置與打開位置之間電力地切換。
【專利說明】滾卷式波紋管空氣彈簧
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有通過空氣彈簧波紋管連接至上部的滾動(dòng)活塞的滾卷式波紋管空氣彈簧，該上部包含分隔壁，所述分隔壁將由空氣彈簧波紋管和滾動(dòng)活塞定義的可變體積的主氣室與在上部中形成的固定體積的附加氣室分隔開，其中分隔壁在主氣室與附加氣室之間含有氣流孔，并且其中為氣流孔提供了關(guān)閉機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]這種滾卷式波紋管空氣彈簧被文獻(xiàn)W02002/035113A2公開。用于氣流孔的關(guān)閉機(jī)構(gòu)是固定在滾動(dòng)活塞上的可壓縮塞，當(dāng)受到較高級別的壓縮時(shí)，所述可壓縮塞關(guān)閉氣流孔。當(dāng)受到較小級別的壓縮時(shí)，氣流孔被打開，以便空氣彈簧的彈簧剛度由主氣室和附加氣室的體積總和來定義，因此空氣彈簧的彈簧剛度小于只有主氣室有效時(shí)深度壓縮下的彈簧剛度。這意味著由向前的某一壓縮行程開始，空氣彈簧突然變得更硬。然而，塞容易磨損，并且彈簧剛度根據(jù)離地高度而變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]相比之下，本發(fā)明的目的在于提供一種具有耐磨且獨(dú)立于離地高度可切換的彈簧剛度的滾卷式波紋管空氣彈簧。
[0004]該目的通過以下所述的滾卷式波紋管空氣彈簧來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有益進(jìn)展在以下做出說明。
[0005]本發(fā)明提供了一種具有通過空氣彈簧波紋管4連接至上部2的滾動(dòng)活塞3的滾卷式波紋管空氣彈簧1，該上部2包含分隔壁7，該分隔壁7將由空氣彈簧波紋管4和滾動(dòng)活塞3定義的可變體積的主氣室8與在上部2中形成的固定體積的附加氣室9分隔開，其中分隔壁7在主氣室8與附加氣室9之間含有氣流孔11，并且其中為氣流孔11配備關(guān)閉機(jī)構(gòu)10，關(guān)閉機(jī)構(gòu)10安裝在分隔壁7中，并且可以在關(guān)閉位置與打開位置之間電力地切換。
[0006]進(jìn)一步地，關(guān)閉機(jī)構(gòu)10包含電磁驅(qū)動(dòng)器。
[0007]進(jìn)一步地，主氣室8的體積大于附加氣室9的體積。
[0008]進(jìn)一步地，滾動(dòng)活塞3包含兩個(gè)不同直徑A、B的、軸向隔開的圓柱形部分，其中在高懸掛水平的情況下，空氣彈簧波紋管4的滾卷式褶16在較小直徑A的圓柱形部分上形成，并且在低懸掛水平的情況下，空氣彈簧波紋管4的滾卷式褶16在較大直徑B的圓柱形部分上形成。
[0009]進(jìn)一步地，滾動(dòng)活塞3的兩個(gè)軸向隔開的圓柱形部分之間的過渡是圓形的。
[0010]進(jìn)一步地，主氣室8、附加氣室9和滾動(dòng)活塞3的兩個(gè)軸向隔開的圓柱形部分可以以下方式調(diào)整尺寸，即，空氣彈簧I具有四種不同的彈簧剛度12、13、14、15，這取決于設(shè)置了高還是低懸掛水平以及關(guān)閉機(jī)構(gòu)10是處于關(guān)閉位置還是打開位置。
[0011]進(jìn)一步地，空氣彈簧I確切地具有四種不同的懸掛設(shè)置，即:第一設(shè)置，其中設(shè)置了高懸掛水平，并且關(guān)閉機(jī)構(gòu)10處于打開位置；第二設(shè)置，其中設(shè)置了高懸掛水平，并且關(guān)閉機(jī)構(gòu)10處于關(guān)閉位置；第三設(shè)置，其中設(shè)置了低懸掛水平，并且關(guān)閉機(jī)構(gòu)10處于打開位置；以及第四設(shè)置，其中設(shè)置了低懸掛水平，并且關(guān)閉機(jī)構(gòu)10處于關(guān)閉位置。
[0012]進(jìn)一步地，四種懸掛設(shè)置下的彈簧剛度12、13、14、15按照第一、第二、第三和第四設(shè)置的順序增加。
[0013]進(jìn)一步地，四種懸掛設(shè)置下的彈簧剛度12、13、14、15按照第一、第三、第二和第四設(shè)置的順序增加。
[0014]本發(fā)明還提供了一種機(jī)動(dòng)車輛，特別是汽車，機(jī)動(dòng)車輛的至少兩個(gè)車輪被上述滾卷式波紋管空氣彈簧I所承載。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，關(guān)閉機(jī)構(gòu)安裝在分隔壁中，并且可以在關(guān)閉位置與打開位置之間電力地切換，以便在主氣室與附加氣室之間選擇性地建立氣流連接。
[0016]這種關(guān)閉機(jī)構(gòu)可以被制造得特別可靠且耐磨，例如以閥瓣或截止閥的形式。鑒于該目的，幾十年來已經(jīng)證明了其在汽車工業(yè)中的價(jià)值并且現(xiàn)今也具有很好的成本效益的電磁驅(qū)動(dòng)器特別適合用作驅(qū)動(dòng)器。然而，也可以使用其他電驅(qū)動(dòng)器，例如電熱雙金屬驅(qū)動(dòng)器。靜電或壓電驅(qū)動(dòng)器也是可行的，例如對于關(guān)閉多孔分隔壁中的多個(gè)小孔的多個(gè)微型閥門來說。
[0017]盡管具有可獨(dú)立于離地高度地變化的彈簧剛度的滾卷式波紋管空氣彈簧在本領(lǐng)域內(nèi)是已知的，例如，在文獻(xiàn)EP2228241A1中所公開的，但是已知的解決方案具有復(fù)雜的構(gòu)造，這使它們?nèi)菀啄p。
[0018]在本發(fā)明特別有益的進(jìn)展中，滾動(dòng)活塞包含不同直徑的兩個(gè)軸向隔開的圓柱形部分，其中當(dāng)空氣彈簧具有較大的縱向擴(kuò)展時(shí)的高懸掛水平的情況下，空氣彈簧波紋管的滾卷式褶在較小直徑的圓柱形部分上形成，并且當(dāng)空氣彈簧具有較小的縱向擴(kuò)展時(shí)的低懸掛水平的情況下，空氣彈簧波紋管的滾卷式褶在較大直徑的圓柱形部分上形成。鑒于該目的，空氣彈簧波紋管固定在較小直徑的圓柱形部分上。
[0019]在由所含有的通過空氣連接部外部地可變的空氣量來確定的空氣彈簧的平衡狀態(tài)下以及接近該平衡狀態(tài)下，當(dāng)空氣彈簧壓縮和彈回時(shí)，空氣彈簧波紋管不是在較小直徑的圓柱形部分上滾動(dòng)，就是在較大直徑的圓柱形部分上滾動(dòng)?？諝鈴椈刹y管的外部輪廓在上述兩種情況中保持相同，因?yàn)槠溆煽諝鈴椈刹y管的最大擴(kuò)展或者由外支承筒來定義。因此，當(dāng)空氣彈簧波紋管由較小直徑的圓柱形部分變化為較大直徑的圓柱形部分時(shí)，空氣彈簧波紋管的滾卷式褶的最低點(diǎn)被徑向向外地移動(dòng)。因?yàn)榭諝鈴椈刹y管的滾卷式褶的最低點(diǎn)與空氣彈簧的中心線之間的距離確定了滾卷式波紋管空氣彈簧的有效橫截面，并且因此確定了彈簧剛度，因此，彈簧剛度也變化。
[0020]因此，所述進(jìn)展還使以非常簡單的方式、即通過改變離地高度來調(diào)節(jié)空氣彈簧的彈簧剛度成為可能。盡管在其長度上具有旨在給予根據(jù)離地高度而變化的彈簧剛度的可變橫截面的滾動(dòng)活塞在原理上已知，但是并不已知該滾動(dòng)活塞以不同直徑的兩個(gè)圓柱形部分的特殊形式，其中空氣彈簧波紋管固定在較小直徑的圓柱形部分上，并且該滾動(dòng)活塞未結(jié)合有還可以獨(dú)立于離地高度而切換的彈簧剛度。
[0021]所述進(jìn)展提供了用于獨(dú)立并根據(jù)離地高度調(diào)節(jié)的手段的特別有益的組合，其特別適用于汽車，這是由于，對于相對較小的支出，可以精確地提供四種不同的設(shè)置，其對于該應(yīng)用目的通常完全足夠，從而消除更多或后續(xù)的調(diào)節(jié)設(shè)備的額外費(fèi)用。[0022]對于所述調(diào)節(jié)手段的組合來說，主氣室、附加氣室和滾動(dòng)活塞的兩個(gè)軸向隔開的圓柱形部分以如下方式調(diào)整尺寸，即，空氣彈簧具有四種不同的彈簧剛度，這取決于設(shè)置了低還是高懸掛水平以及關(guān)閉機(jī)構(gòu)是處于關(guān)閉位置還是打開位置。四種不同的懸掛設(shè)置則為設(shè)置了高懸掛水平且關(guān)閉機(jī)構(gòu)處于打開位置的第一設(shè)置、設(shè)置了高懸掛水平且關(guān)閉機(jī)構(gòu)處于關(guān)閉位置的第二設(shè)置、設(shè)置了低懸掛水平且關(guān)閉機(jī)構(gòu)處于打開位置的第三設(shè)置以及設(shè)置了低懸掛水平且關(guān)閉機(jī)構(gòu)處于關(guān)閉位置的第四設(shè)置。
[0023]根據(jù)該進(jìn)展的滾動(dòng)活塞的構(gòu)造意味著在懸掛水平設(shè)置為較低時(shí)空氣彈簧的彈簧剛度更大，特別是關(guān)于在改變的光滑度和平直度的道路上的駕駛舒適度和操縱來說，這更好地符合加諸于機(jī)動(dòng)車輛、例如汽車上的需求。
[0024]代替簡單地依賴離地高度調(diào)節(jié)，空氣彈簧的彈簧剛度還可以通過驅(qū)動(dòng)器供給來調(diào)節(jié)，所述驅(qū)動(dòng)器改變滾動(dòng)活塞或其圓周表面相對于所承載車輪的位置。以這種方式，對于一種和相同的懸掛水平來說，將有可能實(shí)現(xiàn)四種不同的調(diào)節(jié)手段，即用于獨(dú)立于離地高度地調(diào)節(jié)的四種手段。
[0025]四種懸掛設(shè)置中的彈簧剛度優(yōu)選地以第一、第二、第三和第四設(shè)置的順序增加(即空氣彈簧變得越來越硬)?？蛇x地，四種懸掛設(shè)置中的彈簧剛度以第一、第三、第二和第四設(shè)置的順序增加。
[0026]根據(jù)本發(fā)明，機(jī)動(dòng)車輛、特別是汽車的每個(gè)車輪在受壓時(shí)都被滾卷式波紋管空氣彈簧彈起。通常，所有空氣彈簧都以相同的懸掛設(shè)置操作，并且根據(jù)路況等被同時(shí)地切換，而臨時(shí)例外一例如轉(zhuǎn)彎時(shí)一也是可行的。切換可以自動(dòng)發(fā)生或應(yīng)駕駛員的要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]下文是參考附圖的示例性實(shí)施例的說明，其中:
[0028]圖1示出了處于較高懸掛水平的、經(jīng)過具有雙體積的滾卷式波紋管空氣彈簧的縱向截面以及可變滾動(dòng)活塞橫截面；
[0029]圖2示出了處于較低懸掛水平的、經(jīng)過圖1中的滾卷式波紋管空氣彈簧的縱向截面；并且
[0030]圖3示出了圖1和2中的滾卷式波紋管空氣彈簧的彈簧力隨著從平衡狀態(tài)的偏離而變化的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]圖1和2中所示的用于機(jī)動(dòng)車輛的空氣彈簧I包含支承在車輛底盤(未示出)上的圓柱形上部2、支承輪架(未示出)的圓柱形滾動(dòng)活塞3以及將上部2連接至滾動(dòng)活塞3的實(shí)質(zhì)上圓柱形的彈性空氣彈簧波紋管4。上部2和滾動(dòng)活塞3可以沿著用點(diǎn)劃線表示的空氣彈簧I的對稱的縱軸向著彼此或遠(yuǎn)離彼此地移動(dòng)。沿著縱軸的導(dǎo)引可以由伸縮導(dǎo)軌(未示出)或由底盤設(shè)計(jì)和車輪懸架提供。
[0032]空氣彈簧波紋管4的上端通過夾緊環(huán)5連接至上部2，并且空氣彈簧波紋管4的下端通過夾緊環(huán)6連接至滾動(dòng)活塞3，這樣，空氣彈簧波紋管4形成了滾卷式褶16，當(dāng)空氣彈簧I壓縮和彈回時(shí)，該滾卷式褶16以空氣彈簧I的縱軸方向在滾動(dòng)活塞3上滾動(dòng)。支承筒(未示出)可以在空氣彈簧波紋管4的周圍延伸；然而，如果空氣彈簧波紋管4足夠?qū)箶U(kuò)張，則不必這樣。
[0033]上部2包含分隔壁7，其將由空氣彈簧波紋管4和滾動(dòng)活塞3的上側(cè)定義的可變體積的主氣室8與在上部2中形成的恒定體積的附加氣室9分隔開。
[0034]位于分隔壁7中的為電磁驅(qū)動(dòng)閥門單元10，其允許主氣室8與附加氣室9之間的氣流孔11打開和關(guān)閉。
[0035]當(dāng)氣流孔11足夠大并打開時(shí)，空氣彈簧I的彈簧剛度由主氣室8和附加氣室9的總體積定義，并且在該情況下小于氣流孔11關(guān)閉時(shí)的值。這允許空氣彈簧I的彈簧剛度通過閥門單元10獨(dú)立于離地高度地在兩個(gè)不同的值之間切換。
[0036]滾動(dòng)活塞3包含兩個(gè)軸向隔開的圓柱形部分，其中每個(gè)都具有幾厘米的長度和不同的直徑，也就是說，直徑A的部分接近上部2，其中空氣彈簧波紋管4的下端通過夾緊環(huán)6固定在所述直徑A的部分上，并且直徑B的部分遠(yuǎn)離上部2。直徑B比直徑A大數(shù)毫米。在軸向方向上，滾動(dòng)活塞3的兩個(gè)圓柱形部分之間的過渡是柔和的圓角。
[0037]空氣彈簧I還包含用于通過其中所含有的空氣的量來實(shí)現(xiàn)離地高度調(diào)節(jié)的空氣連接部(未示出)。
[0038]圖1示出了處于高懸掛水平的空氣彈簧1，其中當(dāng)空氣彈簧I沿該滾動(dòng)活塞部分的長度壓縮和彈回時(shí)，空氣彈簧波紋管4的滾卷式褶16位于較小直徑A的滾動(dòng)活塞部分的水平上并在其上滾動(dòng)。在這里，影響彈簧剛度的空氣彈簧I的直徑為滾卷式褶16的最低點(diǎn)之間的距離C。
[0039]圖2示出了處于低懸掛水平的空氣彈簧1，其中當(dāng)空氣彈簧I沿該滾動(dòng)活塞部分的長度壓縮和彈回時(shí)，空氣彈簧波紋管4的滾卷式褶16位于較大直徑B的滾動(dòng)活塞部分的水平上并在其上滾動(dòng)。在這里，影響彈簧剛度的空氣彈簧I的直徑為滾卷式褶16的最低點(diǎn)之間的距離D?？梢钥吹?，距離D比距離C大幾毫米，這是因?yàn)闈L卷式褶16的凹陷徑向向外移動(dòng)。
[0040]因此，當(dāng)處于圖2中所示的低懸掛水平時(shí)，空氣彈簧I的彈簧剛度較大，并且當(dāng)處于圖1中所示的高懸掛水平時(shí)，空氣彈簧I的彈簧剛度較小。這允許空氣彈簧I的彈簧剛度在由于離地高度的變化所引起的兩個(gè)不同的值之間切換。
[0041]一方面用于通過閥門單元10打開和關(guān)閉氣流孔11的手段，以及另一方面用于通過改變離地高度調(diào)節(jié)空氣彈簧I的有效直徑的手段，使設(shè)置四種不同的彈簧剛度成為可能，這是通過相互協(xié)同地適當(dāng)調(diào)整附加體積9和滾動(dòng)活塞3的尺寸來實(shí)現(xiàn)的。
[0042]圖3示出了彈簧力(縱坐標(biāo)y)隨著從在圖3中由虛線標(biāo)記的空氣彈簧I的平衡狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)17的偏離(橫坐標(biāo)X)而變化的四種彈簧剛度的示例12、13、14和15。也就是說，圖3中的橫坐標(biāo)X未顯示出如果離地高度改變則改變的絕對彈簧行程，而是顯示出相對偏離。
[0043]第一彈簧剛度12通過使空氣彈簧I處于圖1中所示的高懸掛水平以及通過借助打開氣流孔11來額外地包含附加氣室9的體積來設(shè)置，圖1所示的高懸掛水平中有效直徑是滾動(dòng)活塞3的較小直徑A。
[0044]大于第一彈簧剛度12的第二彈簧剛度13由于空氣彈簧I具有圖1中所示的高懸掛水平并且由于附加氣室9通過氣流孔11的關(guān)閉與主氣室8隔開而被設(shè)置。
[0045]大于第二彈簧剛度13的第三彈簧剛度14通過使空氣彈簧I處于圖2中所示的低懸掛水平以及通過借助打開氣流孔11來額外地包含附加氣室9的體積來設(shè)置，圖2所示的低懸掛水平中有效直徑是滾動(dòng)活塞3的較大直徑B。
[0046]大于第三彈簧剛度14的第四彈簧剛度15由于空氣彈簧I具有圖2中所示的低懸掛水平并且由于附加氣室9通過氣流孔11的關(guān)閉與主氣室8隔開而被設(shè)置。
[0047]在一個(gè)變型中，第三彈簧剛度14小于第二彈簧剛度13，而大于第一彈簧剛度12。
[0048]單個(gè)彈簧剛度和它們的特性可以通過空氣彈簧I的幾何設(shè)計(jì)來調(diào)節(jié)。特別地，調(diào)節(jié)參數(shù)是主氣室8和附加氣室9的體積的大小以及滾動(dòng)活塞3的形狀。
[0049]在機(jī)動(dòng)車輛中，其中車輪分別被空氣彈簧I承載，它們的剛度可以根據(jù)路況在彈簧剛度12至15之間切換。這可以自動(dòng)地或通過人機(jī)界面以手動(dòng)操作模式來完成。當(dāng)行駛至在不均勻的道路上時(shí)，較低的彈簧剛度(12和13)改進(jìn)車輛乘員的駕駛舒適度。當(dāng)行駛在彎曲道路上時(shí)，較高的彈簧剛度(14和15)改進(jìn)機(jī)動(dòng)車輛的操縱特性。
【權(quán)利要求】
1.一種具有通過空氣彈簧波紋管(4)連接至上部(2)的滾動(dòng)活塞(3)的滾卷式波紋管空氣彈簧(1)，該上部(2)包含分隔壁(7)，該分隔壁(7)將由空氣彈簧波紋管(4)和滾動(dòng)活塞(3)定義的可變體積的主氣室(8)與在上部(2)中形成的固定體積的附加氣室(9)分隔開，其中分隔壁(7)在主氣室(8)與附加氣室(9)之間含有氣流孔(11)，并且其中為氣流孔(11)配備關(guān)閉機(jī)構(gòu)(10)， 其特征在于， 關(guān)閉機(jī)構(gòu)(10)安裝在分隔壁(7)中，并且可以在關(guān)閉位置與打開位置之間電力地切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾卷式波紋管空氣彈簧(I)， 其特征在于， 關(guān)閉機(jī)構(gòu)(10)包含電磁驅(qū)動(dòng)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的滾卷式波紋管空氣彈簧(I)， 其特征在于， 主氣室(8)的體積大于附加氣室(9)的體積。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求 其中的一項(xiàng)所述的滾卷式波紋管空氣彈簧(I)， 其特征在于， 滾動(dòng)活塞(3)包含兩個(gè)不同直徑(A、B)的、軸向隔開的圓柱形部分，其中在高懸掛水平的情況下，空氣彈簧波紋管(4)的滾卷式褶(16)在較小直徑(A)的圓柱形部分上形成，并且在低懸掛水平的情況下，空氣彈簧波紋管(4)的滾卷式褶(16)在較大直徑(B)的圓柱形部分上形成。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求其中的一項(xiàng)所述的滾卷式波紋管空氣彈簧(I)， 其特征在于， 滾動(dòng)活塞(3)的兩個(gè)軸向隔開的圓柱形部分之間的過渡是圓形的。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的滾卷式波紋管空氣彈簧(I)， 其特征在于， 主氣室(8)、附加氣室(9)和滾動(dòng)活塞(3)的兩個(gè)軸向隔開的圓柱形部分可以以下方式調(diào)整尺寸，即，空氣彈簧(I)具有四種不同的彈簧剛度(12、13、14、15)，這取決于設(shè)置了高還是低懸掛水平以及關(guān)閉機(jī)構(gòu)(10)是處于關(guān)閉位置還是打開位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的滾卷式波紋管空氣彈簧(I)， 其特征在于， 空氣彈簧(I)確切地具有四種不同的懸掛設(shè)置，即: -第一設(shè)置，其中設(shè)置了高懸掛水平，并且關(guān)閉機(jī)構(gòu)(10)處于打開位置； -第二設(shè)置，其中設(shè)置了高懸掛水平，并且關(guān)閉機(jī)構(gòu)(10)處于關(guān)閉位置； -第三設(shè)置，其中設(shè)置了低懸掛水平，并且關(guān)閉機(jī)構(gòu)(10)處于打開位置；以及 -第四設(shè)置，其中設(shè)置了低懸掛水平，并且關(guān)閉機(jī)構(gòu)(10)處于關(guān)閉位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的滾卷式波紋管空氣彈簧(I)， 其特征在于， 四種懸掛設(shè)置下的彈簧剛度(12、13、14、15)按照第一、第二、第三和第四設(shè)置的順序增加。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的滾卷式波紋管空氣彈簧(I)， 其特征在于， 四種懸掛設(shè)置下的彈簧剛度(12、13、14、15)按照第一、第三、第二和第四設(shè)置的順序增加。
10.一種機(jī)動(dòng)車輛，特別是汽車， 其特征在于， 機(jī)動(dòng)車輛的至少兩個(gè)車輪被前述權(quán)利要求其中的一項(xiàng)所述的滾卷式波紋管空氣彈簧(I)所承載。
【文檔編號】F16F9/44GK104019173SQ201410072244
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月28日
【發(fā)明者】弗雷德里克·彼得·沃爾夫-蒙海姆 申請人:福特全球技術(shù)公司