本發(fā)明涉及根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求1所述類型的用于車輛的空氣彈簧裝置。

背景技術(shù)：

用于載重車(LKW)的現(xiàn)代化的空氣彈簧通常配備有用于確定壓縮距離的傳感機(jī)構(gòu)。該信息可用于調(diào)節(jié)行駛機(jī)構(gòu)。空氣彈簧包括多個(gè)空氣彈簧裝置，其分別包括柱狀筒管，該筒管與罩蓋元件和底部元件一起圍成內(nèi)腔，在內(nèi)腔中，間距傳感器單元確定在罩蓋元件和底部元件之間的間距，由該間距可確定壓縮距離。柱狀筒管的側(cè)面由橡膠構(gòu)成，并且內(nèi)腔的體積可通過(guò)壓縮空氣來(lái)充氣并且相應(yīng)地硬化以及調(diào)整高度。在安裝的狀態(tài)下，元件中的一個(gè)(罩蓋元件或底部元件)與車輛行駛機(jī)構(gòu)固定連接，而另一元件可運(yùn)動(dòng)地支承。

由文獻(xiàn)DE 10 2006 017 275 A1已知一種具有集成的高度測(cè)量裝置的空氣彈簧裝置，其包括壓力腔或內(nèi)腔、布置在內(nèi)腔之外的然而朝內(nèi)腔取向的模擬式接近傳感器和在內(nèi)腔中與接近傳感器相對(duì)地布置的金屬板。

由文獻(xiàn)US 5 859 692 A已知一種用于車輛的空氣彈簧裝置，其具有有彈性的筒管，筒管與罩蓋元件和底部元件一起圍成內(nèi)腔，在內(nèi)腔中布置有具有測(cè)量值發(fā)送器和測(cè)量值接收器的間距傳感器單元，借助于該間距傳感器單元可確定在罩蓋元件和底部元件之間的實(shí)際間距。在此，第一傳感器構(gòu)件布置在罩蓋元件或底部元件處，而第二傳感器構(gòu)件通過(guò)實(shí)施為螺旋彈簧的第一彈簧元件(其具有第一長(zhǎng)度和第一彈簧常數(shù))與罩蓋元件耦聯(lián)，并且通過(guò)實(shí)施為螺旋彈簧的第二彈簧元件(其具有第二長(zhǎng)度和第二彈簧常數(shù))與底部元件耦聯(lián)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

具有獨(dú)立權(quán)利要求1的特征的用于車輛的空氣彈簧裝置具有的優(yōu)點(diǎn)是，在沒(méi)有附加的彈簧元件的情況下能夠成本有利地確定在底部元件和罩蓋元件之間的間距并且由此確定空氣彈簧裝置的壓縮距離。

本發(fā)明的實(shí)施方式提供了用于車輛的空氣彈簧裝置，其具有有彈性的筒管，該筒管與罩蓋元件和底部元件一起圍成內(nèi)腔，在內(nèi)腔中布置有具有測(cè)量值發(fā)送器和測(cè)量值接收器的間距傳感器單元，借助于該間距傳感器單元可確定在罩蓋元件和底部元件之間的實(shí)際間距。第一傳感器構(gòu)件(即，測(cè)量值發(fā)送器或測(cè)量值接收器)布置在罩蓋元件或底部元件處，并且第二傳感器構(gòu)件(即，測(cè)量值接收器或測(cè)量值發(fā)送器)通過(guò)具有第一長(zhǎng)度和第一彈簧常數(shù)的第一彈簧元件與罩蓋元件耦聯(lián)，并且通過(guò)具有第二長(zhǎng)度和第二彈簧常數(shù)的第二彈簧元件與底部元件耦聯(lián)。在此，有彈性的筒管的第一區(qū)段形成第一彈簧元件，并且有彈性的筒管的第二區(qū)段形成第二彈簧元件。

評(píng)估和控制單元可在此理解成處理或評(píng)估探測(cè)的傳感器信號(hào)的電氣設(shè)備，例如控制設(shè)備。備選地，評(píng)估和控制單元也可集成到傳感器單元中。評(píng)估和控制單元可具有可硬件式和/或軟件式構(gòu)造的至少一個(gè)接口。在硬件式的構(gòu)造方案中，接口例如可為所謂的ASIC系統(tǒng)的一部分，其含有評(píng)估和控制單元的各種功能。然而同樣可行的是，接口是特有的集成切換電路或至少部分地由分立的結(jié)構(gòu)元件構(gòu)成。在軟件式的構(gòu)造方案中，接口可為軟件模塊，其例如在微型控制器上在其他的軟件模塊旁邊。同樣有利的是，具有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，程序代碼存儲(chǔ)在機(jī)器可讀的載體(例如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、硬盤存儲(chǔ)器或光學(xué)存儲(chǔ)器)上并且當(dāng)通過(guò)評(píng)估和控制單元執(zhí)行程序時(shí)用于進(jìn)行評(píng)估。

傳感器單元在此理解成包括至少一個(gè)傳感器元件的結(jié)構(gòu)單元，傳感器元件直接或間接探測(cè)物理變量或物理變量的改變并且優(yōu)選將其轉(zhuǎn)換成傳感器電信號(hào)。這例如可通過(guò)發(fā)出和/或接收電磁波和/或通過(guò)磁場(chǎng)或磁場(chǎng)的改變實(shí)現(xiàn)。至少一個(gè)傳感器元件例如可實(shí)施為渦流傳感器元件和/或霍爾傳感器元件和/或磁阻傳感器元件和/或電感式傳感器元件。磁場(chǎng)的改變例如可通過(guò)由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電壓來(lái)記錄。傳感器信號(hào)的確定可靜態(tài)和/或動(dòng)態(tài)地進(jìn)行。此外，傳感器信號(hào)的確定可連續(xù)地或一次性地執(zhí)行。

通過(guò)在從屬權(quán)利要求中列舉的措施和改進(jìn)方案能夠有利地改進(jìn)在獨(dú)立權(quán)利要求1中說(shuō)明的用于車輛的空氣彈簧裝置。

特別有利的是，有彈性的筒管的兩個(gè)區(qū)段通過(guò)不同的剛度可產(chǎn)生彈簧元件的不同的彈簧常數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)不同的彈簧常數(shù)，有彈性的筒管的第一區(qū)段例如可具有加厚部，其相比于有彈性的筒管的第二區(qū)段的凈直徑減小有彈性的筒管的第一區(qū)段的凈直徑。此外，第二傳感器構(gòu)件(即，測(cè)量值接收器或測(cè)量值發(fā)送器)可支承在加厚部處。為了可在內(nèi)腔的由有彈性的筒管的第一區(qū)段圍住的上部部分和內(nèi)腔的由有彈性的筒管的第二區(qū)段圍住的下部部分之間實(shí)現(xiàn)流體交換，在加厚部和/或第二傳感器構(gòu)件中設(shè)置有開(kāi)口，其使內(nèi)腔的上部部分和下部部分彼此流體連接。

在用于車輛的空氣彈簧裝置的一種有利的設(shè)計(jì)方案中，間距傳感器單元可探測(cè)物理變量并且將代表物理變量的信號(hào)輸出給評(píng)估和控制單元，其可評(píng)估探測(cè)的物理變量并且基于評(píng)估確定在罩蓋元件和底部元件之間的實(shí)際間距。然后可由在罩蓋元件和底部元件之間的實(shí)際間距算出壓縮距離。

在用于車輛的空氣彈簧裝置的另一有利的設(shè)計(jì)方案中，兩個(gè)彈簧元件的彈簧常數(shù)和/或彈簧長(zhǎng)度的選取的情況可將在未受載的狀態(tài)下在罩蓋元件和底部元件之間的最大間距縮減成這樣的測(cè)量距離，其可代表在未受載的狀態(tài)下在測(cè)量值發(fā)送器和測(cè)量值接收器之間的間距。由此可有利地明顯減小測(cè)量距離，使得間距傳感器單元的尺寸確定得更小，因?yàn)樵跍y(cè)量值發(fā)送器和測(cè)量值接收器之間的間距由于縮減而小于在罩蓋元件和底部元件之間的間距。

在用于車輛的空氣彈簧裝置的另一有利的設(shè)計(jì)方案中，間距傳感器單元可實(shí)施為渦流傳感器單元，其具有實(shí)施為金屬板的測(cè)量值發(fā)送器和實(shí)施為傳感器線圈的測(cè)量值接收器。備選地，間距傳感器單元可實(shí)施為磁傳感器單元，其具有實(shí)施為永磁體的測(cè)量值發(fā)送器和實(shí)施為磁場(chǎng)傳感器的測(cè)量值接收器。

通過(guò)測(cè)量值發(fā)送器實(shí)施為金屬板或永磁體，僅在測(cè)量值接收器的安裝位置需要有源電子電路，并且因此還僅在測(cè)量值接收器的安裝位置需要插頭或聯(lián)接纜線。因?yàn)槔|線引導(dǎo)經(jīng)過(guò)可運(yùn)動(dòng)地支承的構(gòu)件通常是有問(wèn)題的，所以測(cè)量值接收器布置在位置固定地與底盤連接的空氣彈簧裝置的閉合元件處。這意味著，當(dāng)空氣彈簧裝置的罩蓋元件位置固定地與底盤連接時(shí)，測(cè)量值接收器布置在罩蓋元件處。如果空氣彈簧裝置的底部元件位置固定地與底盤連接，此時(shí)測(cè)量值接收器布置在底部元件處。

在附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例并且在隨后的說(shuō)明中對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)闡述。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示實(shí)施相同或相似功能的構(gòu)件或元件。

附圖說(shuō)明

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于車輛的空氣彈簧裝置的一個(gè)實(shí)施例的示意性的剖面圖示。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的用于車輛的空氣彈簧裝置的另一實(shí)施例的示意性的剖面圖示。

具體實(shí)施方式

如由圖1和圖2可見(jiàn)的那樣，根據(jù)本發(fā)明的用于車輛的空氣彈簧裝置1、1A的示出的實(shí)施例分別包括有彈性的筒管10，該筒管與罩蓋元件3和底部元件7一起圍成內(nèi)腔5，在內(nèi)腔中布置有具有測(cè)量值發(fā)送器24和測(cè)量值接收器22的間距傳感器單元20、20A。借助于間距傳感器單元20、20A可確定在罩蓋元件3和底部元件7之間的實(shí)際間距，其中，第一傳感器構(gòu)件(即，測(cè)量值發(fā)送器24或測(cè)量值接收器22)布置在罩蓋元件3或底部元件7上，并且第二傳感器構(gòu)件(即，測(cè)量值接收器22或測(cè)量值發(fā)送器24)通過(guò)具有第一長(zhǎng)度a1和第一彈簧常數(shù)K1的第一彈簧元件F1與罩蓋元件3耦聯(lián)，并且通過(guò)具有第二長(zhǎng)度a2和第二彈簧常數(shù)K2的第二彈簧元件F2與底部元件7耦聯(lián)。在示出的實(shí)施例中，測(cè)量值接收器22相應(yīng)布置在罩蓋元件3處，并且測(cè)量值發(fā)送器24通過(guò)彈簧元件F1、F2與罩蓋元件3和底部元件7耦聯(lián)。在此，有彈性的筒管10的第一區(qū)段12形成第一彈簧元件F1，并且有彈性的筒管10的第二區(qū)段14形成第二彈簧元件F2。

如由圖1和圖2進(jìn)一步可見(jiàn)的那樣，有彈性的筒管10的兩個(gè)區(qū)段12、14通過(guò)不同的剛度產(chǎn)生彈簧元件F1、F2的不同的彈簧常數(shù)K1、K2。有彈性的筒管10例如由橡膠或其他合適的彈性材料制成。為了形成不同的剛度，有彈性的筒管10在第一區(qū)段12中具有加厚部16，其相對(duì)于第二區(qū)段14的剛度提高第一區(qū)段12的剛度。因此，相比于具有更小的彈簧常數(shù)K2的第二彈簧元件F2，第一彈簧元件F1還具有更高的第一彈簧常數(shù)K1。

如由圖1和圖2進(jìn)一步可見(jiàn)的那樣，測(cè)量值發(fā)送器24相應(yīng)支承在加厚部16上。此外，在測(cè)量值發(fā)送器24上設(shè)置有穿孔，以便在內(nèi)腔5的由有彈性的筒管10的第一區(qū)段12圍住的上部部分和內(nèi)腔5的由有彈性的筒管10的第二區(qū)段14圍住的下部部分之間實(shí)現(xiàn)流體交換。

在示出的實(shí)施例中，相應(yīng)的間距傳感器單元20、20A探測(cè)物理變量并且將代表物理變量的信號(hào)輸出給評(píng)估和控制單元26。評(píng)估和控制單元26在示出的實(shí)施例中布置在罩蓋元件3中并且評(píng)估探測(cè)的物理變量。評(píng)估和控制單元26基于評(píng)估確定在罩蓋元件3和底部元件7之間的實(shí)際間距。通過(guò)兩個(gè)彈簧元件F1、F2的彈簧常數(shù)K1、K2和/或彈簧長(zhǎng)度a1、a2的選取的情況將在空氣彈簧裝置1、1A的未受載的狀態(tài)下在罩蓋元件3和底部元件7之間的最大間距A轉(zhuǎn)化成最大測(cè)量距離，其代表在空氣彈簧裝置1、1A的未受載的狀態(tài)下在測(cè)量值發(fā)送器22和測(cè)量值接收器24之間的間距。

在示出的實(shí)施例中基于以下邊界條件確定彈簧剛度K1、K2和彈簧長(zhǎng)度a1、a2的大?。簭椈上到y(tǒng)的長(zhǎng)度A相應(yīng)于第一彈簧長(zhǎng)度a1和第二彈簧長(zhǎng)度a2的總和。在空氣彈簧裝置1、1A的未受載的狀態(tài)下，最大長(zhǎng)度A_max例如可為100mm。在空氣彈簧裝置1、1A的受載或壓縮的狀態(tài)下，最小長(zhǎng)度A_min例如可為20mm。第一彈簧元件F1的第一彈簧長(zhǎng)度a1在未受載的狀態(tài)下應(yīng)為例如5mm的最大第一彈簧長(zhǎng)度a1_max。在壓縮的狀態(tài)下，最小第一彈簧長(zhǎng)度a1_min例如應(yīng)為約2mm。在測(cè)量值發(fā)送器24和測(cè)量值接收器22之間的2mm至5mm間距的范圍中，相應(yīng)的間距傳感器單元20、20A特別靈敏。因此，空氣彈簧裝置1、1A的實(shí)施例將在最大長(zhǎng)度A_max和最小長(zhǎng)度A_min之間的80mm的最大距離縮減成在最大第一彈簧長(zhǎng)度a1_max和最小第一彈簧長(zhǎng)度a1_min之間的3mm的測(cè)量距離。對(duì)于第二彈簧元件F2的最大第二彈簧長(zhǎng)度a2_max，由A_max－a1_max得到95mm的值，而對(duì)于第二彈簧元件F2的最小第二彈簧長(zhǎng)度a2_min，由A_min－a1_min得到18mm的值。第一彈簧剛度K1和第二彈簧剛度K2的疊加的剛度Kg明顯不會(huì)得到總的彈簧作用。因此，對(duì)于預(yù)定的合力Fg，根據(jù)等式(1)得到第一彈簧元件F1的第一彈簧常數(shù)K1，并且根據(jù)等式(2)得到第二彈簧元件F2的第二彈簧常數(shù)K2。

K1＝Fg/(a1_max－a1_min)＝Fg/(5mm－2mm)＝333.33[1/m]*Fg (1)

K2＝Fg/(a2_max－a2_min)＝Fg/(95mm－18mm)＝12.99[1/m]*Fg (2)

根據(jù)等式(3)得到總剛度Kg。

Kg＝1/(1/K1+1/K2)) (3)

合力Fg應(yīng)低于50N。因此，對(duì)于第一彈簧常數(shù)K1得到約16666[N/m]的值，并且對(duì)于第二彈簧常數(shù)K2得到約649[N/m]的值，并且對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的彈簧常數(shù)Kg得到約625[N/m]的值。在空氣彈簧裝置1、1A的壓縮的狀態(tài)中，反作用力為50N。第一彈簧元件F1從5mm的最大第一長(zhǎng)度a1_max壓縮了50[N]/16666[N/m]＝3mm。引起的最小第一長(zhǎng)度a1_min為2mm。以這種方式將A_max＝100mm到A_min＝20mm的大的距離縮減成明顯更小的范圍。

如由圖1進(jìn)一步可見(jiàn)的那樣，間距傳感器單元20在示出的第一實(shí)施例中實(shí)施為渦流傳感器單元，其具有實(shí)施為金屬板24A的測(cè)量值發(fā)送器24和實(shí)施為傳感器線圈22A的測(cè)量值接收器22。渦流傳感器單元包括傳感器線圈22A和金屬板24A。優(yōu)選地，傳感器線圈22A在未進(jìn)一步示出的振蕩回路中運(yùn)行或以其他方式加載具有預(yù)定頻率的交流電流。頻率例如在0.1－100MHz的范圍中。通過(guò)加載的交流電流在金屬板中感應(yīng)出引起電流的電壓。電流影響傳感器線圈22A的磁場(chǎng)的傳播。由此最終降低傳感器線圈22A的電感。該效應(yīng)可經(jīng)由與傳感器線圈22A電氣耦聯(lián)的評(píng)估和控制單元26通過(guò)合適的技術(shù)測(cè)量。因此，例如可確定起激勵(lì)作用的振蕩回路的頻率。該效應(yīng)明顯取決于在傳感器線圈22A和金屬板24A之間的間距a1。由實(shí)踐已知，最大允許的間距a1_max應(yīng)僅為線圈直徑的約50％。在載重車避震器的情況下，該限制條件是不利的，因?yàn)閺椈稍凑瞻l(fā)展趨勢(shì)實(shí)施成長(zhǎng)于寬度。然而，通過(guò)變小的測(cè)量范圍，需要用于傳感器線圈24A的明顯更小的直徑，使得沒(méi)有限制空氣彈簧裝置1的使用。在上述具體的數(shù)例中，線圈具有12.5mm的直徑是足夠的。

如由圖2進(jìn)一步可見(jiàn)的那樣，間距傳感器單元20A在示出的第二實(shí)施例中實(shí)施為磁傳感器單元，其具有實(shí)施為永磁體22B的測(cè)量值發(fā)送器22和實(shí)施為磁場(chǎng)傳感器24B的測(cè)量值接收器24。磁場(chǎng)傳感器24B例如可實(shí)施為霍爾傳感器或GMR傳感器或TMR傳感器?？s減大的距離在這種情況下也是有利的。備選地，永磁體24B必須非常大地實(shí)施。

根據(jù)本發(fā)明的空氣彈簧裝置的實(shí)施方式可優(yōu)選地用在用于機(jī)動(dòng)車、尤其載重車的現(xiàn)代化的空氣彈簧系統(tǒng)中。