DE102007057567A1

DE102007057567A1 - Pneumatic level regulating device for e.g. passenger car, has secondary piston sucking and compressing ambient air during operation and forcing down air into compressed air storage, and throttle device operated by primary piston

Info

Publication number: DE102007057567A1
Application number: DE102007057567A
Authority: DE
Inventors: Uwe Dr. Folchert
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2009-06-04
Anticipated expiration: 2027-11-30
Also published as: DE102007057567B4

Abstract

The device has a differential piston (6) freely slidably arranged in housing (4) of a pressure transducer (2). A piston side (16) of a primary piston (8) is loaded over a connecting line (18) by pressure fluctuations in a spring chamber of a pneumatic spring. A closed cylinder chamber (10) is attached to a piston side (20) of the primary piston. The piston sides stay in connection with each other by a throttle device, which is operated by the primary piston. A secondary piston (12) sucks and compresses ambient air during operation, and forces down the air into compressed air storage (26).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine pneumatische Niveauregeleinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The present invention relates to a pneumatic level control device according to the preamble of claim 1.

Derartige Niveauregeleinrichtungen in Verbindung mit Luftfedern werden beispielsweise bei den Hinterachsen von PKWs oder LKWs oder auch bei Motorrädern eingesetzt. Die eigentliche Niveauregelung erfolgt dadurch, dass die Luftfedern in Anpassung an die jeweilige Belastung mehr oder weniger stark mit Druckluft gefüllt werden. Eine Niveauänderung des Fahrzeugs infolge einer Be- oder Entladung wird von einer Steuereinrichtung erfasst und durch Zuführen von Druckluft zu bzw. Abführen von den Luftfedern ausgeglichen. Die Luftversorgung der Niveauregeleinrichtung übernimmt im allgemeinen ein Kompressor, welcher jederzeit, also auch bei stehendem Fahrzeug die erforderliche Druckluft zur Verfügung stellt. Derartige Kompressoren verursachen jedoch hohe Kosten; außerdem benötigen sie elektrische Energie und erzeugen verhältnismäßig starke Geräusche, so dass sie ganz allgemein für PKWs und insbesondere PKWs einer mittleren und unteren Fahrzeugklasse nicht geeignet erscheinen. Man findet derartige Systeme deshalb vorwiegend bei Fahrzeugen, die ohnehin ein Druckluftsystem haben, welches auch andere Einrichtungen des Fahrzeugs versorgt.such Level control devices in conjunction with air springs, for example on the rear axles of cars or trucks or even on motorcycles used. The actual level control takes place in that the air springs in adaptation to the particular load more or less filled with compressed air. A level change the vehicle due to a loading or unloading is by a control device captured and supplied by supplying compressed air to or discharge balanced by the air springs. The air supply of the level control device takes over In general, a compressor, which at any time, including at standing vehicle the required compressed air available provides. However, such compressors cause high costs; Furthermore they need electrical energy and generate relatively strong sounds, so they are generally for Passenger cars and in particular cars of a middle and lower vehicle class not suitable. One finds such systems therefore mainly in vehicles that already have a compressed air system, which also supplies other facilities of the vehicle.

Insbesondere für hydropneumatische Federungen sind bereits sogenannte selbstpumpende Niveauregeleinrichtungen bekannt, bei denen eine betriebsbedingte Bewegung einer Feder-Dämpfereinheit zwischen dem Fahrzeugaufbau und der Fahrzeugachse ausgenutzt wird, um eine Pumpbewegung für eine Hydraulikpumpe zu erzeugen. Auf diese Weise kann durch die abzufedernden Schwingungen des Fahrzeugaufbaus aus einem Vorratsbehälter Drucköl in die Feder-Dämpfereinheit gepumpt werden, so dass sich der Druck in der hydropneumatischen Feder erhöht und damit das Niveau des Fahrzeuges während der Fahrt angehoben wird, bis dieses die gewünschte Soll- oder Konstruktionslage erreicht hat. Derartige Systeme benötigen im allgemeinen eine längere Fahrstrecke, um ein gewünschtes Fahrzeugniveau über Pumpbewegungen einzustellen. Das bedeutet, dass insbesondere nach einem Beladevorgang das Fahrzeug im ungünstigsten Fall mit bis zum Anschlag zusammengedrückten Federn losfahren muss, bevor nach einer mehr oder weniger langen Fahrstrecke der normale Betriebszustand des Fahrzeuges, also das Sollniveau erreicht wird. Ein solches Betriebsverhalten wird als nicht akzeptabel beurteilt.Especially for hydropneumatic suspensions are already so-called Self-leveling level control devices are known in which a Operational movement of a spring-damper unit between the vehicle body and the vehicle axle is exploited to a To generate pumping movement for a hydraulic pump. To this Way can be absorbed by the vibrations of the vehicle body from a reservoir pressure oil in the spring-damper unit be pumped so that the pressure in the hydropneumatic Spring increases and thus the level of the vehicle during the ride is raised until it reaches the desired or construction situation has reached. Such systems need generally a longer distance to a desired vehicle level Adjust pumping movements. That means that in particular after a loading process with the vehicle in the worst case has to drive to the stop compressed springs, before after a more or less long drive the normal Operating state of the vehicle, so the target level is reached. Such performance is considered unacceptable.

Aus der DE 26 09 392 ist eine pneumatische Niveauregeleinrichtung für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei der die betriebsbedingte Druckschwankung in einer Luftfeder genutzt wird, um einen Druckluftspeicher zu füllen, der es wiederum erlaubt, das Niveau eines Fahrzeuges nach dem Beladen auch im Stand nachzuregeln. Dabei ist die Luftfeder in einen Federraum und einen Dämpferraum aufgeteilt, die über in beiden Richtungen wirkende Drosselorgane miteinander verbunden sind und die beim Ein- und Ausfedern wechselseitig belastet und entlastet werden. Um die Niveauregeleinrichtung als geschlossenes System betreiben zu können, sind beide Räume der Luftfeder über ein kompliziertes Leitungs- und Ventilsystem mit einem Hochdruckspeicher und einem Niederdruckspeicher verbunden, die nach einer Belastungsänderung ein Aufregeln oder Abregeln zwischen den durch die beiden Speicher vorgegebenen Druckniveaus erlauben. Um den im Hochdruckspeicher erzielbaren Druck über den maximalen Druck der Luftfedern erhöhen zu können, kann in das Leitungs- und Ventilsystem ein Druckumsetzer integriert werden, welcher die Druckschwankungen beispielsweise im Federraum nutzt, um einen Verdichter zu betätigen, welcher Druckluft in den Druckluftspeicher pumpt. Diese bekannte Niveauregeleinrichtung ist wegen der Zweikammer-Ausbildung der Luftfedern und wegen der beiden benötigten Luftspeicher konstruktiv und baulich sehr aufwendig und damit teuer. Eine Ausführung mit nur einem Hochdruckspeicher, die in der oben genannten Druckschrift auch beschrieben wird, erfüllt die Anforderungen an eine moderne Niveauregeleinrichtung insoweit nicht, als ein Absenken nur im Fahrbetrieb, nicht jedoch im Stand möglich ist (S. 27, 2. Abs.).From the DE 26 09 392 a pneumatic level control device for vehicles according to the preamble of claim 1 is known in which the operational pressure fluctuation is used in an air spring to fill a compressed air reservoir, which in turn allows the level of a vehicle nachleegeln after loading even in the state. In this case, the air spring is divided into a spring chamber and a damper chamber, which are connected to each other via acting in both directions throttle bodies and the alternately loaded and unloaded during compression and rebound. In order to operate the level control device as a closed system, both spaces of the air spring are connected via a complicated line and valve system with a high-pressure accumulator and a low-pressure accumulator, which allow after a change in load a Aufregeln or Abregeln between the prescribed by the two memory pressure levels. In order to increase the achievable pressure in the high-pressure accumulator over the maximum pressure of the air springs, in the line and valve system, a pressure converter can be integrated, which uses the pressure fluctuations, for example in the spring chamber to actuate a compressor which pumps compressed air into the compressed air reservoir. This known level control device is constructive and structurally very complicated and therefore expensive because of the two-chamber design of the air springs and because of the two required air storage. An embodiment with only one high-pressure accumulator, which is also described in the above document, does not meet the requirements of a modern level control device insofar as a lowering is possible only while driving, but not in the state (p 27, 2 Abs). ,

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine leistungsfähige pneumatische Niveauregeleinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, die konstruktiv und baulich wesentlich einfacher als die bekannte Einrichtung ist.In front In this background, the invention is based on the object powerful pneumatic level control device of the to create in the preamble of claim 1 mentioned, the constructive and structurally much simpler than the known device.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.The Solution to this problem arises from the features of Claim 1, while advantageous embodiments and further developments of the invention, the dependent claims are removed.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich eine Niveauregeleinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art bei Verwendung einer konstruktiv und baulich einfacheren Einkammer-Luftfeder in Verbindung mit einem Druckumsetzer deutlich vereinfachen lässt.Of the Invention is based on the finding that a level control device the type mentioned in the preamble of claim 1 when used a structurally and structurally simpler single-chamber air spring in Significantly simplify connection with a pressure converter.

Demnach geht die Erfindung aus von einer pneumatischen Niveauregeleinrichtung für Fahrzeuge mit zumindest einzelnen Fahrzeugrädern zugeordneten Luftfedern, deren Federraum über ein Leitungssystem jeweils mit einem Druckluftspeicher verbunden ist, mit wenigstens einen in dem Leitungssystem angeordneten, als Stufenkolben ausgebildeten Druckumsetzer, dessen Primärkolben von den im Fahrbetrieb auftretenden Druckschwankungen im Federraum beaufschlagt wird und dessen Sekundärkolben im Betrieb Druckluft in den Druckluftspeicher pumpt, und eine Steuereinrichtung, welche Abweichungen des Fahrzeugniveaus von einem Sollniveau erfasst und entsprechend dem Regelbedarf den Federraum mit dem Druckluftspeicher oder mit einem Luftauslaß verbindet. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist dabei vorgesehen, dass eine erste Kolbenseite des Primärkolbens über eine Verbindungsleitung von den Druckschwankungen im Federraum der Luftfeder beaufschlagt wird, dass der anderen, zweiten Kolbenseite des Primärkolbens ein geschlossener Zylinderraum zugeordnet ist, wobei die beiden Kolbenseiten über eine Drosseleinrichtung miteinander in Verbindung stehen, und dass der Sekundärkolben im Betrieb Umgebungsluft ansaugt, verdichtet und in den Druckluftspeicher drückt.Accordingly, the invention is based on a pneumatic level control device for vehicles with at least individual vehicle wheels associated air springs whose spring chamber is connected via a line system each with a compressed air reservoir, with at least one in the Leitungssys tem arranged, designed as a stepped piston pressure converter, the primary piston is acted upon by the pressure fluctuations occurring during driving in the spring chamber and its secondary piston in operation compressed air in the compressed air reservoir, and a control device which detects deviations of the vehicle level of a desired level and according to the rule need the spring chamber with the compressed air reservoir or with an air outlet connects. To achieve the object is provided that a first piston side of the primary piston is acted upon via a connecting line from the pressure fluctuations in the spring chamber of the air spring that the other, second piston side of the primary piston is assigned a closed cylinder chamber, wherein the two sides of the piston via a throttle device with each other in connection, and that the secondary piston sucks ambient air during operation, compressed and pressed into the compressed air reservoir.

Auf diese Weise können sowohl die Luftfedern als auch das diesen zugeordnete Leitungs- und Ventilsystem erheblich vereinfacht werden, wozu insbesondere beiträgt, dass der Sekundärkolben des Druckumsetzers Umgebungsluft ansaugt, so dass sich ein Niederdruckspeicher erübrigt.On this way both the air springs and this can associated piping and valve system are greatly simplified which contributes in particular to the fact that the secondary piston the pressure converter sucks ambient air, so that a low-pressure accumulator unnecessary.

Eine konstruktiv besonders einfache Ausgestaltung für den Druckumsetzer ergibt sich dann, wenn die die beiden Kolbenseiten verbindende Drosseleinrichtung durch den Primärkolben selbst hindurchführt.A structurally particularly simple design for the pressure converter results when the throttle device connecting the two sides of the piston passes through the primary piston itself.

Die Steuerung für den Saughub und den Druckhub des Sekundärkolbens erfolgt in einer konstruktiv besonders einfachen und zuverlässigen Weise so, dass in einer dem Sekundärkolben zugeordneten Ansaugleitung für die Umgebungsluft ein nach außen sperrendes Rückschlagventil und in einer zum Druckluftspeicher führenden Druckleitung ein nach innen sperrendes Rückschlagventil angeordnet ist, die durch den Druckwechsel im Zylinderraum des Sekundärkolbens selbst gesteuert werden.The Control for the suction stroke and the pressure stroke of the secondary piston takes place in a structurally particularly simple and reliable Way so that in a secondary piston associated Intake duct for the ambient air to the outside locking check valve and in one to the compressed air reservoir leading pressure line an inwardly blocking check valve is arranged by the pressure change in the cylinder chamber of the secondary piston be controlled yourself.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Kolbenseite des Primärkolbens von einer Rückstellfeder belastet wird, deren Federkraft mindestens den Reibungskräften zwischen dem Stufenkolben und den zugeordneten Zylindern entspricht. Die Rückstellfeder in Verbindung mit der die beiden Kolbenseiten des Primärkolbens verbindenden Drosseleinrichtung stellen sicher, dass sich der Primärkolben im statischen Betrieb stets in eine vorgegebene Ausgangsposition einstellt, von der aus dann der gesamte Verdichtungshub des Sekundärkolbens zur Verfügung steht, wie anhand eines Ausführungsbeispiels noch näher beschrieben wird.According to one Another embodiment of the invention provides that the second Piston side of the primary piston from a return spring is loaded, the spring force at least the frictional forces between the stepped piston and the associated cylinders corresponds. The return spring in conjunction with the two sides of the piston of the primary piston connecting throttle device ensure that the primary piston always in static operation in a predetermined starting position, then from the the entire compression stroke of the secondary piston available stands, as described in more detail with reference to an embodiment becomes.

Für den nach einem Entladen des Fahrzeuges erforderlich werdenden Abregelvorgang ist vorgesehen, dass von einer den Federraum mit dem Druckumsetzer verbindenden Zuführleitung eine den Druckumsetzer umgehende Ablassleitung abzweigt, die über einen Abschnitt einer den Druckumsetzer mit dem Druckluftspeicher verbundenen Druckleitung zu einem von der Steuereinrichtung ansteuerbaren Ablassventil führt.For the Abregelvorgang required after unloading the vehicle is provided that from one the spring chamber to the pressure converter connecting supply a bypassing the pressure converter Drainage line branches off over a section of a the pressure converter connected to the compressed air storage pressure line to a controllable by the controller discharge valve leads.

Die Ablassleitung ist gemäß der Erfindung auch über einen in der den Druckumsetzer mit dem Druckluftspeicher verbundenen Druckleitung angeordneten Lufttrockner geführt, welcher die dem Druckluftspeicher zugeführte Luft trocknet, so dass dieser beim Ablassen von Druckluft aus den Luftfedern regeneriert werden kann. Vor dem Durchströmen des Trockners wird die Luft über eine in der Ablassleitung angeordnete Drosseleinrichtung geführt.The Drain line is according to the invention over one in the pressure converter connected to the compressed air reservoir Pressure line arranged air dryer out, which the air supplied to the compressed air reservoir dries so that this regenerates when discharging compressed air from the air springs can be. Before flowing through the dryer, the Air via a arranged in the discharge line throttle device guided.

Um die Luftfedern nach einem Beladen des Fahrzeuges mit Druckluft zu versorgen, ist in einer den Druckluftspeicher mit dem Federraum verbindenden Füllleitung ein von der Steuereinrichtung ansteuerbares Füllventil angeordnet, welches geöffnet wird, wenn ein Aufregelbedarf erkannt wird.Around the air springs after loading the vehicle with compressed air to In one is the compressed air reservoir with the spring chamber connecting filling line from the control device controllable filling valve arranged which is opened if a Aufregelbedarf is detected.

In der zum Druckluftspeicher führenden Druckleitung (bzw. einer Abzweigung davon) ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen, welches bei Erreichen des Maximaldruckes für den Druckluftspeicher öffnet und so eine Überlastung des Druckluftspeichers verhindert.In the pressure line leading to the compressed air reservoir (or a branch thereof) is according to another Embodiment of the invention provides a pressure relief valve, which opens when the maximum pressure for the compressed air reservoir is reached and thus prevents overloading of the compressed air reservoir.

Um die Niveauregeleinrichtung anfänglich zu befüllen oder auch nach einer gewissen Betriebszeit nachzufüllen, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung in dem Leitungssystem ein Befüllanschluss vorgesehen, und zwar vorwiegend so, dass die dem Befüllen bzw. Nachbefüllen dienende Luft über den Lufttrockner geführt wird, wie ebenfalls anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert wird.Around initially filling the level control device or to refill after a certain period of operation, is in a further embodiment in the Line system provided a filling connection, namely mainly so that the filling or refilling serving air is passed through the air dryer, as also with reference to an embodiment closer is explained.

Bei einer Niveauregeleinrichtung mit zwei einer Fahrzeugachse oder unterschiedlichen Fahrzeugachsen zugeordneten Luftfedern ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die Luftfedern über eine Quersperrschaltung mit eine Querverbindung sperrenden Rückschlagventilen gegeneinander abgesperrt sind, um einen Druckausgleich zwischen den Luftfedern zu verhindern. Die Rückschlagventile können jedoch auch durch aktiv ansteuerbare Ventile ersetzt werden. Dadurch können an den Luftfedern unabhängige Regelvorgänge durchgeführt werden, um beispielsweise einen Schrägstand des Fahrzeuges auszugleichen.at a level control device with two of a vehicle axle or different Vehicle axles associated air springs is according to the invention provided that the air springs via a cross-lock circuit with a cross-connection blocking check valves against each other are shut off to a pressure equalization between the air springs to prevent. The check valves, however, can be replaced by actively controllable valves. Thereby can independent control processes performed on the air springs be, for example, to compensate for a slant of the vehicle.

Bei einer derartigen Anordnung mit zwei einer Fahrzeugachse oder unterschiedlichen Fahrzeugachsen zugeordneten Luftfedern besteht auch die Möglichkeit, dass jeder der Luftfedern ein Druckumsetzer drucktechnisch ummittelbar nachgeordnet ist, deren Ausgänge dann zu einer gemeinsamen Druckleitung zusammengefasst werden, wie ein Ausführungsbeispiel im einzelnen zeigt.In such an arrangement with two of a vehicle axle or different driving It is also possible for each of the air springs assigned to a pressure converter to be subordinated by pressure, the outputs of which are then combined to form a common pressure line, as an exemplary embodiment shows in detail.

Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Druckumsetzer in die jeweils zugeordnete Luftfeder baulich integriert sind. Außerdem wird es in diesem Zusammenhang als vorteilhaft beurteilt, wenn der Arbeitsbereich der jeweiligen Druckumsetzer an den jeweils zugeordneten Luftfedern auf unterschiedlich große Druckschwankungen ausgelegt ist. So können beispielsweise die bordsteinnahen Druckumsetzer hinsichtlich der im Betrieb zu erwartenden Druckschwankungen anders ausgelegt sein als die bordsteinfernen, also im Bereich der Straßenmitte am Fahrzeug angeordneten Druckumsetzer. Dadurch ist es möglich, die Schwingungsenergie der Luftfedern noch besser auszunutzen. Die direkte Integration der Druckumsetzer in die Luftfedern hat auch den Vorteil, dass die Druckschwankungen unmittelbar und daher ohne Drosselverluste in den jeweiligen Druckumsetzern wirken können.Prefers is provided that the pressure converter in the respectively associated Air spring are structurally integrated. It will also be in judged this to be beneficial if the work area the respective pressure converter to the respective associated air springs is designed for different pressure variations. For example, the near-curb pressure converter in terms of the expected in the operation of pressure fluctuations designed differently be as the bordsteinfernen, so in the middle of the street arranged on the vehicle pressure converter. This makes it possible to make even better use of the vibration energy of the air springs. The direct integration of the pressure converter in the air springs also has the advantage that the pressure fluctuations directly and therefore without Throttle losses in the respective pressure converter can act.

Die Erfindung lässt sich anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutern. Dazu ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser zeigtThe Invention can be based on embodiments further explain. For this the description is a drawing attached. In this shows

1 schematisch einen Druckumsetzer, 1 schematically a pressure converter,

2 ein Schaltschema für eine pneumatische Niveauregeleinrichtung mit zwei Luftfedern und einem Druckumsetzer, und 2 a circuit diagram for a pneumatic level control device with two air springs and a pressure converter, and

3 ein Schaltschema ähnlich der 2, jedoch mit zwei Druckumsetzern. 3 a circuit diagram similar to the 2 , but with two pressure transducers.

Der in 1 dargestellte, als Ganzes mit 2 bezeichnete Druckumsetzer besteht aus einem Gehäuse 4, in welchem ein Stufenkolben 6 frei verschiebbar angeordnet ist. Der Stufenkolben 6 umfasst einen Primärkolben 8, dem ein erster Zylinderraum 10 zuge ordnet ist, sowie einen Sekundärkolben 12, dem ein in den ersten Zylinderraum 10 koaxial eingeschachtelter zweiter Zylinderraum 14 zugeordnet ist.The in 1 shown as a whole with 2 designated pressure converter consists of a housing 4 in which a stepped piston 6 is arranged freely displaceable. The stepped piston 6 includes a primary piston 8th which is a first cylinder space 10 is assigned, as well as a secondary piston 12 , one in the first cylinder space 10 coaxially nested second cylinder space 14 assigned.

Eine erste Kolbenseite 16 des Primärkolbens 8 wird über eine Verbindungsleitung 18 mit dem im Fahrbetrieb wechselnden Druck im Federraum einer oder mehrerer Luftfedern einer Niveauregeleinrichtung beaufschlagt, wie anhand der 2 und 3 näher erläutert wird. Der auf der anderen, zweiten Seite 20 des Primärkolbens 8 befindliche Zylinderraum 10 ist ein geschlossener Zylinderraum. Die erste Kolbenseite 16 und die zweite Kolbenseite 20 sind über eine den Primärkolben 8 durchsetzende Drosseleinrichtung 21 miteinander in Verbindung. Die zweite Kolbenseite 20 wird durch eine Rückstellfeder 22 in Richtung auf die dargestellte linke Endlage mit einer Federkraft belastet.A first piston side 16 of the primary piston 8th is via a connection line 18 acted upon by the changing in driving pressure in the spring chamber of one or more air springs of a level control device, as based on 2 and 3 is explained in more detail. The one on the other, second page 20 of the primary piston 8th located cylinder space 10 is a closed cylinder room. The first piston side 16 and the second piston side 20 are about a primary piston 8th passing throttle device 21 in contact with each other. The second piston side 20 is by a return spring 22 loaded in the direction of the illustrated left end position with a spring force.

Der dem Sekundärkolben 12 zugeordnete zweite Zylinderraum 14 weist eine mit der Umgebungsluft verbundene Ansaugleitung 24 und eine zu einem Druckluftspeicher 26 führende Druckleitung 28 auf. Wie die 1 erkennen lässt, ist in der Ansaugleitung 24 ein nach außen sperrendes Rückschlagventil 30 und in der Druckleitung 28 ein nach innen sperrendes Rückschlagventil 32 angeordnet. Die Funktion des Druckumsetzers 2 ist folgende:
Im statischen Zustand befindet sich der Stufenkolben 6 in der in 1 dargestellten linken Endlage, da aufgrund der Drosselanordnung 21 auf beiden Kolbenseiten 16, 20 der gleiche Druck vorliegt und der Stufenkolben 6 durch die Rückstellfeder 22 in diese Endlage gedrückt wird. Wenn der Druck in der Verbindungsleitung 18 im Fahrbetrieb über den statischen Druck ansteigt, wird der Stufenkolben gemäß der Zeichnung nach rechts verschoben, wobei vom Sekundärkolben 12 im zweiten Zylinderraum befindliche Luft verdichtet und über das sich öffnende Rückschlagventil 32 und die Druckleitung 28 in den Druckluftspeicher 26 gedrückt wird. Wenn der Druck in der Verbindungsleitung 18 unter den statischen Druck abfällt, dann wird der Stufenkolben 6 mit Unterstützung durch die Rückstellfeder 22 nach links verschoben, wobei über die Ansaugleitung 24 und das sich öffnende Rückschlagventil 30 Umgebungsluft in den zwei ten Zylinderraum 14 gesaugt wird, die dann beim nächsten Verdichtungshub wieder in den Druckluftspeicher gedrückt wird.The secondary piston 12 assigned second cylinder space 14 has an intake pipe connected to the ambient air 24 and one to a compressed air storage 26 leading pressure line 28 on. As the 1 is in the intake line 24 an outwardly blocking check valve 30 and in the pressure line 28 an inwardly blocking check valve 32 arranged. The function of the pressure converter 2 is the following:
In the static state is the stepped piston 6 in the in 1 shown left end position, because due to the throttle assembly 21 on both sides of the piston 16 . 20 the same pressure is present and the stepped piston 6 by the return spring 22 is pressed into this end position. When the pressure in the connecting pipe 18 when driving over the static pressure increases, the stepped piston is moved according to the drawing to the right, wherein the secondary piston 12 compressed air in the second cylinder chamber and via the opening check valve 32 and the pressure line 28 in the compressed air storage 26 is pressed. When the pressure in the connecting pipe 18 falls below the static pressure, then the stepped piston 6 with the support of the return spring 22 moved to the left, taking over the suction line 24 and the opening check valve 30 Ambient air in the two th cylinder chamber 14 is sucked, which is then pressed on the next compression stroke back into the compressed air reservoir.

Die Drosseleinrichtung 21 ermöglicht einen Druckausgleich zwischen den beiden Kolbenseiten 16, 20 des Primärkolbens 8, so dass dieser im statischen Betrieb, insbesondere auch nach einer Beladungsänderung und einer damit verbundenen Erhöhung des statischen Druckes in den Druckfedern mit Unterstützung der Rückstellfeder 22 stets die in 1 dargestellte linke Endstellung einnimmt. Die Drosselöffnung der Drosseleinrichtung 21 ist so bemessen, dass diese bei einer dynamischen Druckschwankung im Fahrbetrieb unwirksam bleibt.The throttle device 21 allows pressure equalization between the two sides of the piston 16 . 20 of the primary piston 8th so that this in static operation, especially after a load change and an associated increase in the static pressure in the compression springs with the assistance of the return spring 22 always the in 1 shown left end position occupies. The throttle opening of the throttle device 21 is dimensioned so that it remains ineffective at a dynamic pressure fluctuation while driving.

Das Verhältnis der auf der ersten Kolbenseite 16 vorliegenden wirksamen Kolbenfläche des Primärkolbens 8 zur wirksamen Kolbenfläche 34 des Sekundärkolbens 12 ist so gewählt, dass die über die große Kolbenfläche des Primärkolbens 8 erzeugte Druckkraft ausreicht, um über die kleine Kolbenfläche 34 des Sekundärkolbens 12 den für die Füllung des Druckluftspeichers 26 erforderlichen Druck zu erzeugen. So kann beispielsweise mit einer Druckschwankung in der Luftfeder bzw. in der damit verbundenen Verbindungsleitung 18 von 0,5 bar bei einer bestimmten Schwingungsamplitude ein Verdichtungsdruck von 10 bar für den Druckluftspeicher 26 erzeugt werden, wenn das vorne genannte Flächenverhältnis ≥ 1:20 ist.The ratio of on the first piston side 16 present effective piston area of the primary piston 8th to the effective piston area 34 of the secondary piston 12 is chosen so that the over the large piston area of the primary piston 8th generated compressive force is sufficient to over the small piston area 34 of the secondary piston 12 for the filling of the compressed air reservoir 26 to generate required pressure. For example, with a pressure fluctuation in the air spring or in the associated connection line 18 of 0.5 bar at a certain vibration amplitude, a compression pressure of 10 bar for the compressed air reservoir 26 be generated when the above area ratio ≥ 1:20.

Über diese Auslegungsvorschrift lassen sich verschiedene Anregungsamplituden an der Luftfeder, die wiederum zu bestimmten Druckschwankungen führen, berücksichtigen, und es kann der maximale statische Verdichtungsdruck im Druckluftspeicher an den maximalen statischen Druck in der Luftfeder angepasst werden. Dabei können für die Auslegung verschiedene Betriebsbedingungen berücksichtigt werden, nämlich beispielsweise häufige kleine Druckschwankungen oder weniger häufige größere Druckschwankungen, die gegebenenfalls einen größeren Luftvolumenstrom erzeugen.about This design rule can be different excitation amplitudes on the air spring, which in turn lead to certain pressure fluctuations, take into account, and it may be the maximum static compression pressure in the compressed air accumulator to the maximum static pressure in the air spring be adjusted. It can be different for the interpretation Operating conditions are considered, namely for example, frequent small pressure fluctuations or less frequent larger pressure fluctuations, the optionally a larger airflow produce.

Wie bereits vorne erwähnt wurde, wird die Rückstellfeder 22 so dimensioniert, dass sie zumindest die Reibung des Stufenkolbens 6 überwindet und diesen stets in die Ausgangslage verschiebt.As mentioned earlier, the return spring 22 so dimensioned that they at least the friction of the stepped piston 6 overcomes and always shifts it into the starting position.

Der Hub des Stufenkolbens 6 ist so zu wählen, dass bei einer gegebenen Druckschwankung immer der volle Verdichtungshub mit dem Sekundärkolben 12 erreicht wird, so dass der nicht genutzte Schadraum bei der Verdichtung minimal ist und ein guter Verdichtungswirkungsgrad erreicht wird.The stroke of the stepped piston 6 is to be chosen so that at a given pressure fluctuation always the full compression stroke with the secondary piston 12 is reached, so that the unused dead space in the compression is minimal and a good compression efficiency is achieved.

2 zeigt ein Schaltschema für eine pneumatische Niveauregeleinrichtung, bei welcher der in 1 dargestellte Druckumsetzer eingesetzt wird. Die gesamte Niveauregeleinrichtung umfasst zwei Luftfedern 40 und 42 beispielsweise für die Hinterachse eines Fahrzeuges, eine diesen nachgeordnete Quersperrschaltung 44, mit den zu den Luftfedern 40, 42 hin öffnenden Rückschlagventilen 66 und 68 sowie den zu den Luftfedern hin sperrenden Rückschlagventilen 67 und 69, die einen Druckausgleich zwischen den Luftfedern 40 und 42 verhindert, einen mit dieser Quersperrschaltung 44 über eine Verbindungsleitung 46 verbundenen Druckumsetzer 48 mit einem der 1 entsprechenden Aufbau, und einen mit dem Druckumsetzer 48 über eine Druckleitung 50 verbundenen Druckluftspeicher 52. Wie anhand der 1 bereits beschrieben wurde, werden die Druckschwankungen in den Luftfedern 40, 42 ausgenutzt, um mittels des Druckumsetzers 48, der über eine Ansaugleitung 54 Umgebungsluft ansaugt, den Druckluftspeicher 52 zu füllen. 2 shows a circuit diagram for a pneumatic level control device, in which the in 1 shown pressure converter is used. The entire level control device comprises two air springs 40 and 42 For example, for the rear axle of a vehicle, a subordinate this transverse lock circuit 44 , with those to the air springs 40 . 42 opening check valves 66 and 68 and the non-return valves closing to the air springs 67 and 69 , which balances the pressure between the air springs 40 and 42 prevents one with this cross-blocking circuit 44 over a connecting line 46 connected pressure converter 48 with one of the 1 corresponding structure, and one with the pressure converter 48 via a pressure line 50 connected compressed air storage 52 , As based on the 1 already described, the pressure fluctuations in the air springs 40 . 42 exploited to by means of the pressure converter 48 that has a suction line 54 Ambient air sucks in the compressed air reservoir 52 to fill.

In der Druckleitung 50 ist ein Lufttrockner 55 angeordnet, welcher die dem Druckluftspeicher 52 zugeführte Druckluft trocknet. Außerdem ist in der Druckleitung 50 ein zum Druckumsetzer 48 hin sperrendes Rückschlagventil 56 vorgesehen, welches ein Rückströmen von Druckluft aus dem Druckluftspeicher 52 verhindert.In the pressure line 50 is an air dryer 55 arranged, which the the compressed air storage 52 supplied compressed air dries. In addition, in the pressure line 50 a to the pressure converter 48 towards blocking check valve 56 provided, which is a return flow of compressed air from the compressed air reservoir 52 prevented.

Von der Druckleitung 50 zweigt eine zu einem Druckbegrenzungsventil 57 führende Leitung ab, die den Druck im Druckluftspeicher 52 auf einen vorgegebenen maximalen Betriebsdruck begrenzt.From the pressure line 50 one branches to a pressure relief valve 57 leading line, which reduces the pressure in the compressed air reservoir 52 limited to a predetermined maximum operating pressure.

Von der den Federraum der Luftfedern 40, 42 mit dem Druckumsetzer 48 verbindenden Verbindungsleitung 46 zweigt eine den Druckumsetzer 48 umgehende Ablassleitung 58 mit einer Drosseleinrichtung 59 ab, die in die Druckleitung 50 mündet. Zwischen dem Druckumsetzer 48 und dem Lufttrockner 55 zweigt eine weitere, zu einem Ablassventil 60 führende Leitung ab, so dass zum Zwecke eines Abregelns Luft aus den Luftfedern 40, 42 über die Verbindungsleitung 46, die Ablassleitung 58 und den Lufttrockner 54 zu dem von der Steuereinrichtung ansteuerbaren elektromagnetischen Ablassventil 60 und damit in die Umgebung strömen kann. Durch die ausströmende Luft wird der Lufttrockner 55 regeneriert.From the spring chamber of the air springs 40 . 42 with the pressure converter 48 connecting connection line 46 one branches the pressure converter 48 immediate discharge line 58 with a throttle device 59 starting in the pressure line 50 empties. Between the pressure converter 48 and the air dryer 55 branches one more, to a drain valve 60 leading line off, allowing for the purpose of regulating air from the air springs 40 . 42 over the connecting line 46 , the drainage pipe 58 and the air dryer 54 to the controllable by the controller electromagnetic discharge valve 60 and thus flow into the environment. Due to the escaping air, the air dryer 55 regenerated.

Von der Druckleitung 50 unmittelbar vor dem Druckluftspeicher 52 zweigt eine Füllleitung 62 ab, die über ein von der Steuereinrichtung ansteuerbares elektromagnetisches Füllventil 64 zu der Quersperrschaltung 44 führt, deren zu den Luftfedern 40, 42 hin öffnende Rückschlagventile 66, 68 öffnen und eine Druckluftzufuhr zu den Luftfedern ermöglicht.From the pressure line 50 immediately before the compressed air reservoir 52 branches a filling line 62 from, via an activatable by the control device electromagnetic filling valve 64 to the cross-blocking circuit 44 which leads to the air springs 40 . 42 opening check valves 66 . 68 open and allows a compressed air supply to the air springs.

Zwischen dem Ablassventil 60 und dem Verbindungspunkt der zugeordneten Leitung mit der Druckleitung 50 ist ein Befüllanschluss 70 vorgesehen, welcher zum anfänglichen Befüllen des Systems oder zum eventuellen Nachfüllen des Systems nach einer gewissen Betriebszeit dient.Between the drain valve 60 and the connection point of the associated line with the pressure line 50 is a filling connection 70 provided, which is used for initial filling of the system or the eventual refilling of the system after a certain period of operation.

Die Funktionsweise des in 2 dargestellten Systems ist folgende:
Im Fahrbetrieb wird vom Druckumsetzer 48 über die Druckleitung 50, den Lufttrockner 55 und das zum Druckluftspeicher öffnende Rückschlagventil 56 Druckluft in den Druckluftspeicher gedrückt; bei Erreichen eines vorgegebenen Maximaldruckes öffnet das Druckbegrenzungsventil 57.The functioning of the in 2 shown system is the following:
When driving is from the pressure converter 48 via the pressure line 50 , the air dryer 55 and the non-return valve opening to the compressed air reservoir 56 Compressed air pressed into the compressed air reservoir; when a predetermined maximum pressure is reached, the pressure relief valve opens 57 ,

Nach dem Beladen des Fahrzeuges und einer dadurch verursachten Absenkung desselben wird über die nicht dargestellte Steuereinrichtung ein Aufregelbedarf erkannt. Da her wird das Füllventil 64 geöffnet und die Luftfedern 40 und 42 werden über die Füllleitung sowie die Rückschlagventile 66, 68 gefüllt, bis das Sollniveau erreicht ist.After loading of the vehicle and a lowering thereof caused by it, a Aufregelbedarf is detected via the control device, not shown. That's where the filling valve comes from 64 open and the air springs 40 and 42 be via the filling line as well as the check valves 66 . 68 filled until the desired level is reached.

Nach dem Entladen und einer dadurch verursachten Anhebung des Fahrzeuges wird von der Steuereinrichtung ein Abregelbedarf erkannt. Sodann wird das Ablassventil 60 wird geöffnet, und Luft aus den Luftfedern 40, 42 wird über die Rückschlagventile 67, 69, die Ablassleitung 58, den Lufttrockner 55 und das Ablassventil in die Umgebung abgelassen.After unloading and thereby causing an increase in the vehicle a Abregelbedarf is detected by the controller. Then the drain valve 60 is opened, and air from the air springs 40 . 42 is via the check valves 67 . 69 , the drainage pipe 58 , the air dryer 55 and drain the drain valve into the environment.

3 zeigt eine Anordnung ähnlich der 2, die sich von dieser nur dadurch unterscheidet, dass jeder der beiden Luftfedern 40', 42' jeweils ein Druckumsetzer 48', 48'' zugeordnet ist, deren Ausgangsleitungen in einem Verbindungspunkt 72 zu einer gemeinsamen Verbindungsleitung 46' zusammengefasst werden. Die übrigen Funktionselemente des in 3 dargestellten Systems entsprechen denen des in 2 dargestellten Systems exakt, so dass eine nochmalige Beschreibung derselben nicht erforderlich ist. Von Vorteil bei dieser Ausführungsvarinate ist, dass die Druckumsetzer 48', 48'' direkt in die jeweilige Luftfeder 40', 42' integriert sein können. Diese direkte Integration hat auch den Vorteil, dass die Druckschwankungen unmittelbar ohne Drosselverluste in den jeweiligen Druckumsetzern 48', 48'' wirken können. Außerdem ist es auch möglich, die Druckumsetzer unterschiedlich, also für verschieden große Druckschwankungen auszulegen, um damit die Schwingungsenergie aus den Luftfedern noch besser auszunutzen. 3 shows an arrangement similar to the 2 , which differs from this only in that each of the two air springs 40 ' . 42 ' one pressure converter each 48 ' . 48 '' is assigned, the output lines in a connection point 72 to a common connection line 46 ' be summarized. The remaining functional elements of in 3 shown system correspond to those of 2 shown system exactly, so that a repeated description of the same is not required. An advantage of this Ausführungsvarinate is that the pressure converter 48 ' . 48 '' directly into the respective air spring 40 ' . 42 ' can be integrated. This direct integration also has the advantage that the pressure fluctuations directly without throttle losses in the respective pressure converter 48 ' . 48 '' can act. In addition, it is also possible, the pressure converter differently, so interpreted for different sized pressure fluctuations, so as to exploit the vibration energy from the air springs even better.

22: Druckumsetzerpressure converter
44: Gehäusecasing
66: Stufenkolbenstepped piston
88th: Primärkolbenprimary piston
1010: Erster Zylinderraumfirst cylinder space
1212: Sekundärkolbensecondary piston
1414: Zweiter Zylinderraumsecond cylinder space
1616: Erste KolbenseiteFirst piston side
1818: Verbindungsleitungconnecting line
2020: Zweite KolbenseiteSecond piston side
2121: Drosseleinrichtungthrottling device
2222: RückstellfederReturn spring
2424: Ansaugleitungsuction
2626: DruckluftspeicherCompressed air storage
2828: Druckleitungpressure line
3030: Rückschlagventilcheck valve
3232: Rückschlagventilcheck valve
3434: Kolbenflächepiston area
4040: Luftfederair spring
40'40 ': Luftfederair spring
4242: Luftfederair spring
42'42 ': Luftfederair spring
4444: QuersperrschaltungCross-blocking circuit
4646: Verbindungsleitungconnecting line
46'46 ': Verbindungsleitungconnecting line
4848: Druckumsetzerpressure converter
48'48 ': Druckumsetzerpressure converter
48''48 '': Druckumsetzerpressure converter
5050: Druckleitungpressure line
5252: DruckluftspeicherCompressed air storage
5454: Ansaugleitungsuction
5555: Lufttrocknerair dryer
5656: Rückschlagventilcheck valve
5757: DruckbegrenzungsventilPressure relief valve
5858: Ablassleitungdrain line
5959: Drosseleinrichtungthrottling device
6060: Ablassventildrain valve
6262: Füllleitungfilling line
6464: Füllventilfilling valve
6666: Rückschlagventilcheck valve
6767: Rückschlagventilcheck valve
6868: Rückschlagventilcheck valve
6969: Rückschlagventilcheck valve
7070: BefüllanschlussFilling
7272: Verbindungspunktjunction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 2609392 [0004]

Claims

Pneumatic level control device for vehicles with at least individual vehicle wheels associated air springs, the spring chamber is connected via a line system each with a compressed air reservoir, arranged with at least one arranged in the line system, designed as a stepped piston pressure converter whose primary piston is acted upon by the pressure fluctuations occurring in the spring chamber during driving and the Secondary piston compressed air pumped into the compressed air reservoir, and a control device which detects deviations of the vehicle level from a desired level and corresponding to the control demand the spring chamber with the compressed air reservoir or with an air outlet, characterized in that a first piston side ( 16 ) of the primary piston ( 8th ) via a connecting line ( 18 ) of the pressure fluctuations in the spring chamber of the air spring ( 40 . 42 ; 40 ' . 42 ' ) is applied, that the other, second piston side ( 20 ) of the primary piston ( 8th ) a closed cylinder space ( 10 ), wherein the two piston sides ( 16 . 20 ) via a throttle device ( 21 ) and that the secondary piston ( 12 ) draws in ambient air during operation, compressed and in the compressed air reservoir ( 26 ) presses.

Pneumatic level control device according to claim 1, characterized in that the throttle device ( 21 ) through the primary piston ( 8th ).

Pneumatic level control device according to claim 1 or 2, characterized in that in a the secondary piston ( 12 ) associated with intake line ( 24 ) for the ambient air, an outwardly blocking check valve ( 30 ) and in a compressed air reservoir ( 26 ) leading pressure line ( 28 ) an inwardly blocking check valve ( 32 ) is arranged.

Pneumatic level control device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the second piston side ( 20 ) of the primary piston ( 8th ) of a return spring ( 22 ) is loaded whose spring force at least the frictional forces between the stepped piston ( 6 ) and the associated cylinders.

Pneumatic level control device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the one of the spring chamber of an air spring ( 40 . 42 ) with the pressure converter ( 48 ) connecting connecting line ( 46 ) a pressure converter ( 48 ) immediate discharge line ( 58 ) which branches over a section of the pressure converter ( 48 ) with the compressed air reservoir ( 52 ) connected pressure line ( 50 ) to a controllable by the control device drain valve ( 60 ) leads.

Pneumatic level control device according to claim 5, characterized in that the discharge line ( 58 ) via a in the pressure line ( 50 ) arranged air dryer ( 55 ) is guided.

Pneumatic level control device according to claim 5 or 6, characterized in that in the discharge line ( 58 ) a throttle device ( 59 ) is arranged.

Pneumatic level control device according to one of claims 1 to 7, characterized in that in a compressed air reservoir ( 52 ) with the spring chamber of an air spring ( 40 . 42 ) connecting filling line ( 62 ) a controllable by the control device filling valve ( 64 ) is arranged.

Pneumatic level control device according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the pressure line ( 50 ) or a branching line before the compressed air reservoir ( 52 ) a pressure relief valve ( 57 ) is provided.

Pneumatic level control device according to one of claims 1 to 9, characterized in that in the line system, a filling connection ( 70 ) is available.

Pneumatic level control device according to one of claims 1 to 10, with two vehicle axles or different vehicle axles associated air springs, characterized in that the air springs ( 40 . 42 ) via a cross-blocking circuit ( 44 ) with a cross-connection blocking check valves ( 66 . 67 . 68 . 69 ) are locked against each other.

Pneumatic level control device according to claim 11, characterized in that each of the air springs ( 40 ' . 42 ' ) a pressure converter ( 48 ' . 48 '' ) immediately downstream, whose outputs to a common connection line ( 46 ' ) which are connected to the compressed air reservoir ( 52 ) leads.

Pneumatic level control device according to claim 12, characterized in that the pressure transducers ( 48 ' . 48 '' ) in the respective associated air spring ( 40 ' . 42 ' ) are structurally integrated.

Pneumatic level control device according to claim 12 or 13, characterized in that the working range of the respective pressure converter ( 48 ' . 48 '' ) to the respectively assigned air springs ( 40 ' . 42 ' ) is designed for different pressure fluctuations.