DE112012000515T5

DE112012000515T5 - Gasfederkolbenanordnung sowie Gasfederanordnung und Federungssystem mit denselben

Info

Publication number: DE112012000515T5
Application number: DE112012000515T
Authority: DE
Inventors: Paul P. Koeske; Stephen C. Street
Original assignee: Firestone Industrial Products Co LLC
Current assignee: Firestone Industrial Products Co LLC
Priority date: 2011-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2013-10-24
Also published as: WO2012100098A1; MX2013008368A; US20130300074A1; US8807576B2

Abstract

Eine Anordnung aus Gasfederkolben und kompressiblem Balg weist einen Gasfederkolben und einen kompressiblen Balg auf. Der Gasfederkolben besitzt eine äußere Seitenwand. Der kompressible Balg erstreckt sich zumindest teilweise um den Gasfederkolben und definiert zumindest teilweise eine Balgkammer. Der kompressible Balg kann durch eine zugeordnete flexible Wand derart komprimiert werden, dass der kompressible Balg einen ersten Druckwert einer Gasmenge in der Balgkammer erzeugen kann. Eine Gasfederanordnung und ein Federungssystem sind ebenfalls enthalten.

Description

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft allgemein das Gebiet von Gasfederanordnungen und insbesondere eine Gasfederkolben- und Pumpenanordnung, die einen Gasfederkolben sowie einen flexiblen Balg aufweist, welcher operativ entlang des Gasfederkolbens angeordnet ist und darin befindliches Druckgas in Reaktion auf Einfederungsaktionen, welche auf die Anordnung wirken, pumpen oder anderweitig verdrängen kann. Es wird auch eine Gasfederanordnung mit einer Gasfederkolben- und Pumpenanordnung offenbart. Zudem ist ein Federungssystem mit einer Vielzahl von derartigen Gasfederanordnungen enthalten.
Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung kann insbesondere Anwendung und Verwendung in Verbindung mit Federungssystemen für Radfahrzeuge finden und ist hierin mit spezieller Bezugnahme darauf beschrieben. Es ist jedoch offensichtlich, dass der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung auch zur Verwendung in einer großen Vielzahl von anderen Anwendungen und Umgebungen geeignet ist und dass die hierin gezeigten und beschriebenen Verwendungen lediglich beispielhaft sind. So könnte beispielsweise der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung auch im Zusammenhang mit Gasfedern für Tragestrukturen, Höheneinstellsysteme und/oder Aktuatoren für Industriemaschinen, Komponenten davon und/oder andere derartige Einrichtungen verwendet werden.
Radkraftfahrzeuge der meisten Typen und Arten enthalten eine gefederte Masse, wie beispielsweise eine Karosserie oder ein Fahrgestell, und eine ungefederte Masse, wie beispielsweise zwei oder mehr Achsen oder andere mit einem Rad gekoppelte Teile mit einem dazwischen angeordneten Federungssystem. Ein Federungssystem enthält typischerweise eine Vielzahl von Federeinrichtungen sowie eine Vielzahl von Dämpfungseinrichtungen, welche zusammen ermöglichen, dass sich die gefederte Masse und die ungefederte Masse des Fahrzeugs auf gewisse Weise kontrolliert relativ zueinander bewegen können. Eine Bewegung der gefederten Masse und der ungefederten Masse aufeinander zu werden von Fachleuten normalerweise als Einfederungsbewegung bezeichnet, während eine Bewegung der gefederten Masse und der ungefederten Masse voneinander weg von Fachleuten üblicherweise als Ausfederungsbewegung bezeichnet wird.
Zudem sind Gasfederungssysteme, wie beispielsweise solche zur Verwendung in Fahrzeugen, dafür bekannt, dass sie die Fähigkeit zur Einstellung der Höhe und/oder der Ausrichtung (z. B. Nivellierung) einer gefederten Masse (z. B. einer Karosserie oder eines Fahrgestells eines Fahrzeugs) relativ zu einer ungefederten Masse davon (z. B. einem mit einem Rad gekoppelten Teil oder einem Achsengehäuse des Fahrzeugs) besitzen.
Als solche transferieren bekannte Gasfederungssysteme üblicherweise Druckgas zu und weg von Gasfederanordnungen, welche zwischen den gefederten und ungefederten Massen wirkverbunden sind. Auf diese Weise kann das Gasfederungssystem die Höhe und/oder die Ausrichtung der gefederten Masse relativ zu der ungefederten Masse verändern oder anderweitig einstellen.
In herkömmlichen Federungssystemen wird Druckgas regelmäßig aus einer oder aus mehreren Gasfederanordnungen transferiert, um dadurch die Höhe derselben zu verringern und eine gewünschte Nivellierungs- oder Höheneinstellungsaktion zu erzielen, beispielsweise zum Nivellieren (d. h. Einstellen der Höhe eines Abschnitts einer Fahrzeugkarosserie oder eines Fahrgestells relativ zu einem anderen Abschnitt) oder zum Absenken einer Fahrzeugkarosserie oder eines Fahrgestells. Das aus der einen Gasfederanordnung oder den mehreren Gasfederanordnungen transferierte Druckgas wird normalerweise einfach an die äußere Atmosphäre, z. B. an die das Fahrzeug umgebende Atmosphäre, abgegeben. Bei Berücksichtigung der Tatsache, dass der Umgebungsatmosphärendruck abhängig von der Höhenlage und anderen Faktoren in einem Bereich von näherungsweise 12 psi bis näherungsweise 15 psi liegt, stellt die Abgabe einer Gasmenge mit einem Druck von näherungsweise 60 psi oder mehr an die äußere Atmosphäre eine unkontrollierte Freisetzung oder einen unkontrollierten Verlust potentieller Energie dar. Derartige regelmäßige und fortlaufende Freisetzungen von gespeicherter Energie können aus Wirtschaftlichkeits- und Energieerhaltungsgesichtspunkten als unerwünscht angesehen werden.
Zudem wird bei herkömmlichen Federungssystemen Luft regelmäßig aus der äußere Atmosphäre eingesaugt und auf einen gewünschten Druck komprimiert, beispielsweise durch Verwendung eines elektrisch betriebenen Kompressors. Diese Druckluft kann dann in eine Gasfederanordnung oder in mehrere Gasfederanordnungen transferiert werden, z. B. zum Anheben der Höhe derselben, oder die Druckluft kann in einem geeigneten Behälter oder Tank für eine spätere Verwendung gespeichert werden. Zusätzlich zu der oben beschriebenen unerwünschten Verschwendung von potenzieller Energie durch das einfache Abgeben von Druckgas an die äußere Atmosphäre kann der zuvor erwähnte Prozess der Erzeugung von Druckgas zur Verwendung in den Gasfederanordnungen (d. h. durch das Aufnahmen von Gas bei dem nominellen Atmosphärendruck und die anschließende Druckbeaufschlagung des Gases) einen signifikanten Energieverbrauch im Zusammenhang mit der Druckgaserzeugung zur Folge haben.
Angesichts des zuvor Beschriebenen wird die Entwicklung einer Gasfederkolben- und Pumpenanordnung sowie einer dieselbe enthaltenden Gasfederanordnung und eines Federungssystems als wünschenswert angesehen, welche die Erzeugung von Druckgas unterstützen können und/oder anderweitig zu einer verbesserten Leistungsfähigkeit des Gasfederungssystems beitragen können.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
Ein Beispiel einer Anordnung aus Gasfederkolben und kompressiblem Balg gemäß dem Gegenstand der vorliegenden Offenbarung, welche zur Verwendung mit einer zugeordneten flexiblen Wand dimensioniert ist, kann einen Gasfederkolben aufweisen, welcher sich in Längsrichtung zwischen entgegengesetzten ersten und zweiten Kolbenenden erstreckt. Der Gasfederkolben kann eine sich in Längsrichtung von dem ersten Kolbenende zu dem zweiten Kolbenende erstreckende äußere Seitenwand aufweisen. Das erste Ende kann dimensioniert sein, um in Eingriff mit einem zugeordneten Ende der zugeordnete flexiblen Wand zu kommen und dieses aufzunehmen. Ein kompressibler Balg kann sich zumindest teilweise um den Gasfederkolben erstrecken und zumindest teilweise eine Balgkammer definieren. Der kompressible Balg kann derart entlang des Gasfederkolbens in einer Richtung zu dem zweiten Kolbenende hin beabstandet zu dem ersten Kolbenende angeordnet sein, dass mindestens ein Abschnitt der zugeordneten flexiblen Wand mit dem kompressiblen Balg in Eingriff kommen und diesen komprimieren und einen ersten Druckwert einer Gasmenge innerhalb der Balgkammer erzeugen kann
Ein Beispiel einer Gasfederanordnung gemäß dem Gegenstand der vorliegenden Offenbarung kann eine erste flexible Wand aufweisen, welche sich peripher um eine Längsachse und zwischen einem ersten Ende und einem in Längsrichtung von dem ersten Ende beabstandeten zweiten Ende erstreckt. Ein Endteil kann entlang des ersten Endes der ersten flexiblen Wand befestigt sein und damit eine im Wesentlichen fluiddichte Abdichtung bilden. Ein Gasfederkolben kann sich in Längsrichtung zwischen entgegengesetzten ersten und zweiten Kolbenenden erstrecken. Der Gasfederkolben kann eine sich in Längsrichtung von dem ersten Kolbenende zu dem zweiten Kolbenende erstreckende äußere Seitenwand aufweisen. Das zweite Ende der ersten flexiblen Wand kann derart entlang des ersten Kolbenendes des Gasfederkolbens befestigt sein und damit eine im Wesentlichen fluiddichte Abdichtung bilden, dass eine Federkammer zumindest teilweise durch die erste flexible Wand zwischen dem Endteil und dem Gasfederkolben definiert und ein Rollbalg durch die erste flexible Wand entlang der äußeren Seitenwand des Gasfederkolbens gebildet ist. Ein kompressibler Balg kann eine zweite flexible Wand aufweisen, die sich zumindest teilweise um den Gasfederkolben erstreckt und die zumindest teilweise eine gegenüber der Federkammer fluidmäßig isolierte Balgkammer definiert. Die zweite flexible Wand kann derart entlang des Gasfederkolbens in einer Richtung zu dem zweiten Kolbenende hin beabstandet zu dem ersten Kolbenende angeordnet sein, dass in einem komprimierten Zustand der Gasfederanordnung mindestens ein Abschnitt der ersten flexiblen Wand Druck auf die zweite flexible Wand ausüben und einen ersten Druckwert einer Gasmenge innerhalb der Balgkammer erzeugen kann.
Ein Beispiel eines Federungssystems gemäß dem Gegenstand der vorliegenden Offenbarung kann eine Druckgasquelle, mindestens eine im vorhergehenden Absatz beschriebene Gasfederanordnung und eine Ventilanordnung, welche fluidmäßig zwischen der Gasdruckquelle und der mindestens einen Gasfederanordnung angeschlossen ist, aufweisen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Fahrzeugs mit einem Federungssystem und mit Gasfederanordnungen gemäß dem Gegenstand der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine Seitenansicht eines Beispiels einer Gasfederanordnung mit einer Gasfederkolben- und Pumpenanordnung gemäß dem Gegenstand der vorliegenden Offenbarung, wobei ein Höhenzustand bei gewöhnlicher Verwendung gezeigt ist.
3 ist eine Seitenansicht der in 2 gezeigten beispielhaften Gasfederanordnung in einem zusammen geschobenen oder eingefederten Zustand, wobei die Pumpe der Gasfederkolben- und Pumpenanordnung betätigt wird.
4 ist eine Seitenansicht eines weiteren Beispiels einer Gasfederanordnung mit einer Gasfederkolben- und Pumpenanordnung gemäß dem Gegenstand der vorliegenden Offenbarung, wobei ein Höhenzustand bei gewöhnlicher Verwendung gezeigt ist.
5 ist eine Seitenansicht der in 4 gezeigten beispielhaften Gasfederanordnung in einem zusammen geschobenen oder eingefederten Zustand, wobei die Pumpe der Gasfederkolben- und Pumpenanordnung betätigt wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Unter nachfolgender Bezugnahme auf die Zeichnung, in der die Darstellungen zur Verdeutlichung von Beispielen des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung dienen und nicht als Beschränkung desselben aufgefasst werden sollen, zeigt 1 ein Beispiel eines Federungssystems 100, welches zwischen einer gefederten Masse, beispielsweise einer zugeordneten Fahrzeugkarosserie BDY, und einer ungefederten Masse, beispielsweise einem zugeordneten Rad WHL oder einem mit einem zugeordneten Rad in Eingriff stehenden Teil oder einer Achse, eines zugeordneten Fahrzeugs VHC angeordnet ist. Es ist offensichtlich, dass jedes derartige Federungssystem jede beliebige Anzahl von ein oder mehreren Systemen, Komponenten und/oder Einrichtungen aufweisen und auf jede geeignete Art operativ zwischen der gefederten Masse und der ungefederten Masse des zugehörigen Fahrzeugs angeschlossen bzw. angeordnet sein kann. Ein derartiges Federungssystem kann beispielsweise eine Vielzahl von (nicht gezeigten) Dämpfungsteilen aufweisen, welche auf jede geeignete Art operativ zwischen der gefederten Masse und der ungefederten Masse angeordnet sein können.
Zusätzlich oder alternativ kann ein derartiges Federungssystem eine Vielzahl von Gasfederanordnungen aufweisen, die zwischen der gefederten Masse und der ungefederten Masse des zugehörigen Fahrzeugs VHC gelagert sind. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel enthält das Federungssystem 100 sechs Gasfederanordnungen, von denen eine oder mehrere an jeder Ecke des zugehörigen Fahrzeugs benachbart zu einem entsprechenden Rad WHL davon angeordnet sind. Es sollte jedoch klar sein, dass alternativ auch jede andere geeignete Anzahl an Gasfederanordnungen verwendet werden kann und/oder dass derartige Gasfederanordnungen in jeder beliebigen Konfiguration und/oder Anordnung angeordnet werden können. Bei der in 1 schematisch dargestellten beispielhaften Anordnung sind mehrere Gasfederanordnungen 102 operativ zwischen der gefederten Masse und der ungefederten Masse des Fahrzeugs angeordnet, wobei zwei der Gasfederanordnungen operativ Teilen 104 des Fahrzeugs VHC, welche mit Vorderrädern in Eingriff stehen, zugeordnet sind, während die verbleibenden Gasfederanordnungen operativ Teilen 106 des Fahrzeugs VHC, welche mit Hinterrädern in Eingriff stehen, zugeordnet sind. Die mit den Hinterrädern in Eingriff stehenden Teile 106 sind insbesondere mit Längslenkern 108 dargestellt, welche damit operativ mittels Gasfederanordnungen 102, die operativ zwischen jeweils einem Längslenker und der gefederten Masse (z. B. der Karosserie BDY) des Fahrzeugs angeordnet sind, gekoppelt sind. Es ist jedoch offensichtlich, dass alternativ auch andere geeignete Anordnungen und/oder Konfiguration verwendet werden könnten.
Das Federungssystem 100 kann optional auch ein Druckgassystem 110 aufweisen, welches operativ den Gasfederanordnungen zugeordnet ist, um diesen Druckgas (z. B. Luft) selektiv zuzuführen oder von diesen Druckgas selektiv abzuführen. Bei der in 1 gezeigten beispielhaften Ausführungsform enthält das Druckgassystem 110 eine Druckgasquelle, wie beispielsweise einen Kompressor 112, zum Erzeugen von Druckluft oder anderen Gasen. Das Druckgassystem kann auch jede beliebige Anzahl von ein oder mehreren Steuereinrichtungen jedes beliebigen Typs, jeder beliebigen Art und/oder jeder beliebigen Konstruktion aufweisen, welche in der Lage sind, den selektiven Transfer von Druckgas zu beeinflussen. So ist beispielsweise eine Ventilanordnung 114, welche in Verbindung mit dem Kompressor 112 steht und jede beliebige Konfiguration oder Anordnung aufweisen kann, dargestellt. Bei der dargestellten beispielhaften Ausführungsform enthält die Ventilanordnung 114 einen Ventilblock 116 mit einer Vielzahl von darauf gelagerten Ventilen 118. Die Ventilanordnung 114 kann optional auch einen geeigneten Auslass, wie beispielsweise einen Auspuff 120, zum Ablassen des Druckgases von dem System aufweisen. Optional kann das Druckgassystem 110 auch einen mit der Ventilanordnung 114 in Fluidverbindung stehenden Behälter 122, der zum Speichern von Druckgas geeignet ist, aufweisen.
Die eine oder mehreren Steuereinrichtungen, wie beispielsweise die Ventilanordnung 114, können auf jede geeignete Weise, wie zum Beispiel mittels Gastransferleitungen 124, mit den Gasfederanordnungen 102 in Verbindung stehen. Auf diese Weise kann Druckgas über die Ventilanordnung 114 selektiv zu den Gasfedern und/oder von den Gasfedern transferiert werden, um beispielsweise an einer oder mehreren Ecken des Fahrzeugs die Fahrzeughöhe zu verändern oder beizubehalten.
Das Federungssystem 100 enthält auch ein Steuersystem 126, welches mit einem oder mehreren beliebigen anderen (nicht gezeigten) Systemen und/oder Komponenten des Federungssystems 100 und/oder des Fahrzeugs VHC kommunizieren kann und dazu in der Lage ist, das Federungssystem selektiv zu betreiben und zu steuern. Das Steuersystem 126 enthält eine Steuerung oder eine elektronische Steuereinheit (ECU) 128, welche in Kommunikation mit einer oder mehreren Komponenten des Gasdrucksystems 110 (z. B. dem Kompressor 112 und/oder der Ventilanordnung 114) steht, beispielsweise mittels eines geeigneten Leiters oder einer Leitung 130, um diese selektiv zu betreiben und zu steuern, einschließlich Zuführen und Abführen von Druckgas zu und von einer beliebigen Anzahl an ein oder mehr Gasfederanordnungen, wie beispielsweise die Gasfederanordnungen 102. Zudem sei darauf hingewiesen, dass die Steuerung 128 von jedem beliebigen Typ und von jeder beliebigen Art und/oder Konfiguration sein kann.
Das Steuersystem 126 kann optional auch eine oder mehrere (nicht gezeigte) Höhen- oder Distanzerfassungseinrichtungen sowie jegliche anderen gewünschten Systeme und/oder Komponenten aufweisen. Derartige Höhensensoren sind, sofern sie vorgesehen sind, vorzugsweise in der Lage, ein auf eine Höhe oder Distanz, wie beispielsweise eine Distanz zwischen beabstandeten Komponenten des Fahrzeugs, bezogenes Signal zu erzeugen oder anderweitig auszugeben. Es sollte klar sein, dass jeder derartige Höhensensor oder jede andere derartige Distanzbestimmungseinrichtung, sofern vorgesehen, von jedem beliebigen Typ und von jeder beliebigen Art und/oder Konfiguration, wie beispielsweise mechanische Kopplungssensoren oder kontaktlose Sensoren (z. B. Ultraschallsensoren oder elektromagnetische Sensoren, welche unter Anwendung von Ultraschallwellen oder elektromagnetischen Wellen arbeiten), sein kann.
Nachdem ein Beispiel eines Federungssystems (z. B. das Federungssystem 100) beschrieben worden ist, welches eine Gasfederanordnung gemäß dem Gegenstand der vorliegenden Offenbarung aufweisen kann, wird nachfolgend ein Beispiel einer derartigen Gasfederanordnung im Zusammenhang mit 2 und 4 beschrieben. Wie darin gezeigt ist, weist eine Gasfederanordnung 200, welche beispielsweise als Gasfederanordnung 102 in 1 verwendet werden kann, ein Endteil, wie beispielsweise eine Ober- oder Wulstplatte 202, und ein Endteil, wie beispielsweise eine Gasfederkolben- und Pumpenanordnung 204, welches von dem anderen Endteil derart beabstandet ist, dass dazwischen mindestens teilweise eine Längsachse AX ausgebildet ist, auf. Eine flexible Wand, wie beispielsweise ein flexibler Mantel oder eine flexible Hülle 206, ist zwischen den Endteilen (z. B. Wulstplatte 202 und Anordnung 204) befestigt und bildet dazwischen zumindest teilweise eine Federkammer 208 aus. Die flexible Hülle 206 enthält eine Befestigungswulst 210 und eine Befestigungswulst 212, welche entlang von entgegengesetzten Enden der flexiblen Hülle ausgebildet sind.
Die gezeigte Befestigungswulst 210 der flexiblen Hülle 206 ist durch den (nicht nummerierten) peripheren Rand der Wulstplatte 202 gegriffen. Der periphere Rand kann um die Befestigungswulst 210 auf jede geeignete Art deformiert sein, welche die Ausbildung einer im Wesentlichen fluiddichten Abdichtung damit gewährleistet. Eine oder mehrere Befestigungseinrichtungen, wie beispielsweise Befestigungsbolzen 214, können entlang der Wulstplatte 202 vorgesehen sein. Bei der in 2 und 3 gezeigten beispielhaften Ausführungsform stehen die Befestigungsbolzen 214 von der Wulstplatte 202 hervor und sind daran auf geeignete Art und Weise befestigt, wie beispielsweise mittels einer Fließmaterialverbindung oder einer Einpressverbindung. Derartige Befestigungseinrichtungen (z. B. Befestigungsbolzen 214) können zur Befestigung der Wulstplatte 202 an einem zugeordneten Strukturteil, wie beispielsweise einer oberen Strukturkomponenten USC eines Fahrzeugs, geeignet sein. Die Wulstplatte 202 kann an dem zugeordneten Strukturteil auf jede geeignete Weise befestigt werden. Die obere Strukturkomponente USC kann beispielsweise ein oder mehrere dadurch verlaufende Befestigungslöcher HLS aufweisen. Die Befestigungsbolzen 214 können sich durch die Befestigungslöcher HLS hindurch erstrecken oder auf andere Art und Weise zugänglich sein und an dem zugeordneten Strukturteil auf geeignete Weise befestigt sein, wie beispielsweise unter Verwendung von einer oder mehreren Gewindemuttern oder anderen (nicht gezeigten) Befestigungseinrichtungen. Zudem kann optional ein Fluidverbindungsanschluss, wie beispielsweise ein Fluiddurchgang 216, vorgesehen sein, um eine Fluidverbindung mit der Federkammer 208 zu erlauben. Bei der dargestellten beispielhaften Ausführungsform erstreckt sich der Fluiddurchgang 216 durch zumindest einen der Bolzen 214 und steht in Fluidverbindung mit der Federkammer 208. Es kann jedoch alternativ auch jede andere geeignete Fluidverbindungsanordnung verwendet werden.
Auch wenn dies in 2 und 3 nicht gezeigt ist, könnte die untere Befestigungswulst der flexiblen Hülle auf herkömmliche Weise zwischen einer Endabdeckung und einer geeigneten Komponente und/oder einem Teil der Gasfederkolben- und Pumpenanordnung gegriffen oder befestigt sein, und die Endabdeckung könnte unter Verwendung einer geeigneten Befestigungseinrichtung- oder Befestigungsanordnung, wie beispielsweise einem Befestigungsbolzen oder einer Mutter, an dem Kolben befestigt sein. Alternativ kann der Kolben 204 eine Wulstbefestigungswand 218 aufweisen, welche ausgestaltet ist, um die Befestigungswulst 212 aufzunehmen und zu halten, wie dies beispielhaft in 2 und 3 gezeigt ist.
Die gezeigte Gasfederkolben- und Pumpenanordnung 204 weist einen Gasfederkolben 220 und einen kompressiblen Balg 222, welcher operativ zugeordnet entlang des Gasfederkolbens angeordnet ist, auf. Der gezeigte Gasfederkolben 220 erstreckt sich allgemein in Längsrichtung zwischen entgegengesetzten Enden 224 und 226 und weist allgemein einen herkömmlichen Aufbau mit einem durch eine Außenhülle 230 und eine Basisplatte 232 gebildeten Kolbenkörper 228 auf. Die Basisplatte ist auf im Wesentlichen fluiddichte Weise von der Außenhülle aufgenommen und damit operativ verbunden, so dass dadurch ein geschlossenes Ende der Kolbenkörpers gebildet ist. Bei der gezeigten beispielhaften Ausführungsform definiert die Außenhülle 230 zumindest teilweise eine optionale Kolbenkammer 234, welche als durch eine (nicht nummerierte) Öffnung entlang des Endes 224 in Fluidverbindung mit der Federkammer 208 stehend gezeigt ist.
Der Gasfederkolben 220 kann auch ein Befestigungsmerkmal, eine Befestigungseinrichtung und/oder eine Befestigungskomponente aufweisen, die geeignet ist, um eine oder mehrere Komponenten der Gasfederkolben- und Pumpenanordnung an oder entlang eines zugeordneten Strukturteils anzubringen oder anderweitig zu befestigen. Bei der in 2 und 3 gezeigten beispielhaften Ausführungsform besitzt das Befestigungsmerkmal, die Befestigungseinrichtung und/oder die Befestigungskomponente die Form eines (nicht nummerierten) Einschraubstutzens mit einem Gewindedurchgang 236, der operativ mit dem Kolbenkörper verbunden ist, wie beispielsweise entlang der Basiswand 232, und der zugänglich ist, um eine entsprechende Befestigungseinrichtung oder -komponente, wie beispielsweise einen Gewindebefestiger 238, aufzunehmen. Auf diese Weise können eine oder mehrere Komponenten der Gasfederkolben- und Pumpenanordnung an oder entlang eines zugeordneten Strukturteils (z. B. an den mit Rädern in Eingriff stehenden Teilen 104 oder 106 und/oder den Längslenkern 108) befestigt werden, wie dies beispielhaft in 2 und 3 anhand einer unteren Strukturkomponenten LSC gezeigt ist, welche ein Loch HLE aufweist, das derart dimensioniert ist, dass der Gewindebefestiger 238 aufgenommen werden kann. Selbstverständlich können alternativ auch andere Befestigungsanordnungen verwendet werden.
Der Kolbenkörper 228 des Gasfederkolbens 220 weist eine Seitenwand 240 auf, die sich allgemein in Längsrichtung zwischen den ersten und zweiten Enden 224 und 226 erstreckt. Im Betrieb bildet ein Abschnitt der flexiblen Hülle 206 einen Rollbalg 242, der entlang der Seitenwand 240 verschoben wird, wenn es zu einer Veränderung der Gesamthöhe der Gasfeder kommt, wie dies beispielsweise durch Veränderungen der darauf wirkenden Lastzustände und/oder Straßenbedingungen (z. B. Einfederungszustände) bedingt sein kann, was für Fachleute verständlich ist. Bei der Ausbildung der Seitenwand von Gasfederkolben kann eine große Vielzahl von Formen, Profilen und/oder Konfigurationen verwendet werden und wurde auch verwendet. Demzufolge ist das Profil der Seitenwand 240, welche einen ersten kegelstumpf- oder zylinderförmigen Abschnitt 244 und einen zweiten Abschnitt 246 mit einer etwas gekrümmten Form besitzt, lediglich beispielhaft.
Der kompressible Balg 222 ist operativ entlang des Endes 226 des Gasfederkolbens 220 angeordnet und kann als Kompressor oder Pumpe betrieben werden, um eine Gasmenge mit einem erhöhten Druckwert zu erzeugen (z. B. einem Druckwert größer als ein zugeordneter Umgebungsatmosphärendruck, einem Druckwert größer als ein Nominaldruck der dem kompressiblen Balg zugeordneten Gasfederanordnung und/oder einem Druckwert größer als ein Nominaldruckwert, bei dem eine oder mehrere Komponenten des Gasdrucksystems arbeiten). Zusätzlich oder alternativ kann der kompressible Balg 222 auch als Kompressor oder Pumpe betrieben werden, um eine Gasmenge von dem kompressiblen Balg zu einer zugeordneten Komponente oder Einrichtung, die damit fluidmäßig verbunden ist, zu transferieren, wie beispielsweise zu der Federkammer 208 der Gasfederanordnung 200, zu einer der Gasfederanordnungen 102 und/oder zu dem Behälter 122 in 1. In einigen Fällen kann das Gesamtvolumen des bei Betätigung des kompressiblen Balgs gespeicherten und/oder verdrängten Druckgases beispielsweise im Verhältnis zu dem Volumen des Behälters oder der Federkammer relativ oder vergleichsweise gering sein. Es ist jedoch davon auszugehen, dass die relativ hohe Frequenz, mit der bekannter Weise Einfederungsaktionen auftreten, einen kumulativen Effekt haben können und zu einem signifikanten Druckgasvolumen und/oder einer signifikanten Erhöhung des Drucks führen können, welcher als Resultat des Betriebs eines kompressiblen Balgs, wie beispielsweise des kompressiblen Balgs 222, erzeugt, transferiert und/oder gespeichert wird.
Es ist offensichtlich, dass ein kompressibler Balg gemäß dem Gegenstand der vorliegenden Offenbarung, wie beispielsweise der kompressible Balg 222, jede beliebige Größe, Form, Konfiguration und/oder Anordnung haben kann und auf jede beliebige Art ausgestaltet sein kann. Bei der in 2 und 3 dargestellten beispielhaften Ausführungsform weist der kompressible Balg 222 eine flexible Wand 248 auf, die wenigstens teilweise eine Balgkammer 250 definiert, welche über eine längere Zeitspanne, beispielsweise über Stunden, Tage, Wochen oder Monate, eine Druckgasmenge bei einem erhöhten Druck speichern kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann das Druckgas über eine derartige längere Zeitspanne ohne wesentliche Druckverringerung gespeichert werden. In einigen Fällen kann ein Gasdruckverlust von weniger als 50% akzeptabel sein. In anderen Fällen ist hingegen ein Gasdruckverlust von weniger als 25% oder vorzugsweise von weniger 10% bevorzugt.
Zudem kann eine flexible Wand eines kompressiblen Balgs gemäß dem Gegenstand der vorliegenden Offenbarung, wie beispielsweise die flexible Wand 248, einen oder mehrere Wandabschnitt aufweisen, die sich zumindest teilweise um oder anderweitig entlang eines Gasfederkolbens erstrecken, wie beispielsweise in Umfangsrichtung um den Gasfederkolben mit einem Winkel innerhalb eines Bereichs von näherungsweise 30 Grad bis näherungsweise 260 Grad. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann sich die flexible Wand in Form eines endlosen Rings um den Kolbenkörper erstrecken. Es ist jedoch offensichtlich, dass alternativ auch andere Anordnungen verwendet werden können.
Des Weiteren kann eine flexible Wand eines kompressiblen Balgs gemäß dem Gegenstand der vorliegenden Offenbarung, wie beispielsweise die flexible Wand 248, einen oder mehrere Wandabschnitte aufweisen, die beispielsweise anhand ihres Querschnitts identifiziert werden können. Bei der in 2 und 3 gezeigten Anordnung weist die flexible Wand 248 beispielsweise einen benachbart zu der Seitenwand 240 angeordneten Innenwandabschnitt 248A, einen in radialer Richtung außen von dem Innenwandabschnitt angeordneten Außenwandabschnitt 248B, einen zu der flexiblen Wand 206 hin angeordneten Endwandabschnitt 248C und/oder einen zu einer zugeordneten Strukturkomponente (z. B. der unteren Strukturkomponente LSC) hin angeordneten Endwandabschnitt 248D auf, wie dies in 3 gezeigt ist.
Darüber hinaus kann eine flexible Wand eines kompressiblen Balgs gemäß dem Gegenstand der vorliegenden Offenbarung, wie beispielsweise die flexible Wand 248, aus jedem geeigneten Material oder aus jeder geeigneten Materialkombination, wie beispielsweise aus einem thermoplastischen Elastomer (z. B. Polyurethan), aus Naturkautschuk und/oder aus synthetischem Kautschuk, gefertigt sein und optional eine oder mehrere Gewebeeinlagen oder Faserverstärkungen aufweisen.
Wie in 2 und 3 dargestellt ist, kann ein Abschnitt der flexiblen Wand 248 auf oder entlang von einem Abschnitt der Seitenwand 240 des Gasfederkolbens 220 angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein Abschnitt der flexiblen Wand 248 auf oder entlang von einer anderen Komponente oder Struktur, wie beispielsweise entlang der unteren Strukturkomponente LSC, angeordnet sein. Zudem kann optional ein Abschnitt der flexiblen Wand auf jede geeignete Weise auf oder entlang von einer oder von beiden derartigen Komponenten (z. B. dem Abschnitt 246 der Seitenwand 240) und/oder von derartigen Strukturen (z. B. der unteren Strukturkomponente LSC) befestigt sein, beispielsweise durch Anwendung eines Klebeprozesses, einer Fließmaterialverbindung und/oder mittels einer oder mehreren Befestigungseinrichtungen (z. B. mittels Befestigern).
Während des Betriebs wird der Rollbalg 242 bei Auseinanderschieben bzw. Zusammenschieben der Gasfederanordnung, wie dies beispielsweise wie zuvor beschrieben bei Ausfederungs- oder Einfederungsbedingungen auftritt, entlang der Seitenwand 240 verschoben. Wie aus 3 ersichtlich ist, berührt der Rollbalg 242 eine Oberfläche oder einen Abschnitt der flexiblen Wand, wie beispielsweise eine obere Seitenfläche 252, wenn sich die Gasfederanordnung in einen zusammen geschobenen Zustand bewegt. Wird die Gasfederanordnung weiter in den zusammen geschobenen Zustand gebracht, stößt die flexible Wand gegen den kompressiblen Balg 222, wodurch der kompressible Balg beispielsweise wie in 3 gezeigt verschoben oder verformt wird. Diese Verformung des kompressiblen Balgs kann dazu führen, dass der Druck des in der Balgkammer 250 enthaltenen Druckgases erhöht wird. Kehrt die Gasfederanordnung von dem zusammen geschobenen oder eingefederten Zustand zu einer normalen Höhe (2) zurück, nimmt der erhöhte Druck innerhalb des kompressiblen Balgs ab.
Kann jedoch der erhöhte Druck innerhalb des kompressiblen Balgs wenigstens teilweise an eine externe Komponente und/oder ein externes System weitergegeben werden, ehe der erhöhte Druck wieder auf den niedrigeren normalen Druck abfällt, kann nützliche Energie aus dem normalen Betrieb von Gasfederanordnungen abgeleitet und zur Verringerung oder Verlagerung des Energiebedarfs von Komponenten und/oder Betriebsvorgängen des Fahrzeug-Federungssystems oder von anderen Systemen und/oder Komponenten, wie beispielsweise der bei Betätigung eines elektrisch betriebenen Kompressors (z. B. des Kompressors 112) zur Erzeugung von Druckgas verbrauchten Energie, verwendet werden.
Das erhöhte Druckniveau innerhalb des kompressiblen Balgs kann selbstverständlich fluidmäßig auf jede geeignete Weise an eine externe Komponente und/oder ein externes System weitergegeben werden. Wie gezeigt, kann der kompressible Balg 222 beispielsweise optional Anschlüsse 254 und 256 aufweisen, die über Durchgänge 258 bzw. 260 mit der Balgkammer 250 in Fluidverbindung stehen und dazu verwendet werden können, den Transfer von Druckgas in den kompressiblen Balg und/oder aus den kompressiblen Balg zu erlauben.
3 enthält auch schematische Darstellungen von optionalen Gastransferleitungen (z. B. Druckgasschläuchen) 262 und 264, die operativ mit den Anschlüssen 254 und 256 verbunden sind und über die Durchgänge 258 bzw. 260 (2) mit der Balgkammer in Fluidverbindung stehen. Bei der in 3 gezeigten beispielhaften Anordnung kann die Gastransferleitung 262, sofern vorgesehen, Druckgas in die Balgkammer 250 transferieren, wie dies durch einen Pfeil IN dargestellt ist und beispielsweise auftreten kann, um die Balgkammer nach Durchführung einer Befüllungs- oder Pumpaktion erneut mit Gas mit einem niedrigeren Druck (z. B. mit Umgebungsluft) zu füllen. Die Gastransferleitung 264 kann, sofern vorgesehen, Druckgas aus der Balgkammer 250 transferieren, wie dies in 3 durch einen Pfeil OUT dargestellt ist, um beispielsweise eine während eines Einfederungsvorgangs der Gasfederanordnung erzeugte Gasmenge mit einem höheren Druckniveau zu einer externen Komponente und/oder einem externen System zu transferieren. Zusätzlich können optional ein oder mehrere Steuereinrichtungen, wie beispielsweise Ventile 266 und/oder 268, vorgesehen sein, um den Transfer des Druckgases in die Balgkammer 250 und/oder aus der Balgkammer selektiv zu steuern.
Ein weiteres Beispiel einer Gasfederanordnung 300, welche beispielsweise zur Verwendung als Gasfederanordnung 102 in 1 geeignet ist, ist in 4 und 5 gezeigt und weist ein Endteil, wie beispielsweise eine obere Platte oder eine Wulstplatte 302, und ein Endteil, wie beispielsweise eine Gasfederkolben- und Pumpenanordnung 304, welches von dem anderen Endteil derart beabstandet ist,, dass dazwischen wenigstens teilweise eine Längsachse AX ausgebildet ist. auf. Eine flexible Wand, wie beispielsweise eine flexible Hülle oder ein flexibler Mantel 306, ist zwischen den Endteilen (z. B. der Wulstplatte 302 und der Anordnung 304) befestigt und bildet dazwischen zumindest teilweise eine Federkammer 308 aus. Die flexible Hülle 306 weist an entgegengesetzten Enden der flexiblen Hülle eine Befestigungswulst 310 und eine Befestigungswulst 312 auf.
Die gezeigte Befestigungswulst 310 der flexiblen Hülle 306 ist durch den (nicht nummerierten) peripheren Rand der Wulstplatte 302 gegriffen. Der periphere Rand kann um die Befestigungswulst 310 auf jede geeignete Art deformiert sein, welche die Ausbildung einer im Wesentlichen fluiddichten Abdichtung damit gewährleistet. Eine oder mehrere Befestigungseinrichtungen, wie beispielsweise Befestigungsbolzen 314, können entlang der Wulstplatte 302 vorgesehen sein. Bei der in 4 und 5 gezeigten beispielhaften Ausführungsform stehen die Befestigungsbolzen 314 von der Wulstplatte 302 hervor und sind daran auf geeignete Art und Weise befestigt, wie beispielsweise mittels einer Fließmaterialverbindung oder einer Einpressverbindung. Derartige Befestigungseinrichtungen (z. B. Befestigungsbolzen 314) können zur Befestigung der Wulstplatte 302 an einem zugeordneten Strukturteil, wie beispielsweise einer oberen Strukturkomponenten USC eines Fahrzeugs, geeignet sein. Die Wulstplatte 302 kann an dem zugeordneten Strukturteil auf jede geeignete Weise befestigt werden. Die obere Strukturkomponente USC kann beispielsweise ein oder mehrere dadurch verlaufende Befestigungslöcher HLS aufweisen. Die Befestigungsbolzen 314 können sich durch die Befestigungslöcher HLS hindurch erstrecken oder auf andere Art und Weise zugänglich sein und an dem zugeordneten Strukturteil auf geeignete Weise befestigt sein, wie beispielsweise unter Verwendung von einer oder mehreren Gewindemuttern oder anderen (nicht gezeigten) Befestigungseinrichtungen. Zudem kann optional ein Fluidverbindungsanschluss, wie beispielsweise ein Fluiddurchgang 316, vorgesehen sein, um eine Fluidverbindung mit der Federkammer 308 zu erlauben. Bei der dargestellten beispielhaften Ausführungsform erstreckt sich der Fluiddurchgang 316 durch zumindest einen der Bolzen 314 und steht in Fluidverbindung mit der Federkammer 308. Es kann jedoch alternativ auch jede andere geeignete Fluidverbindungsanordnung verwendet werden.
Auch wenn dies in 4 und 5 nicht gezeigt ist, könnte die untere Befestigungswulst der flexiblen Hülle auf herkömmliche Weise zwischen einer Endabdeckung und einer geeigneten Komponente und/oder einem Teil der Gasfederkolben- und Pumpenanordnung gegriffen oder befestigt sein, und die Endabdeckung könnte unter Verwendung einer geeigneten Befestigungseinrichtung- oder Befestigungsanordnung, wie beispielsweise einem Befestigungsbolzen oder einer Mutter, an dem Kolben befestigt sein. Alternativ kann der Kolben 304 eine Wulstbefestigungswand 318 aufweisen, welche ausgestaltet ist, um die Befestigungswulst 312 aufzunehmen und zu halten, wie dies beispielhaft in 4 und 5 gezeigt ist.
Die gezeigte Gasfederkolben- und Pumpenanordnung 304 weist einen Gasfederkolben 220 und einen kompressiblen Balg 322, welcher operativ zugeordnet entlang des Gasfederkolbens angeordnet ist, auf. Der gezeigte Gasfederkolben 320 erstreckt sich allgemein in Längsrichtung zwischen entgegengesetzten Enden 324 und 326 und weist allgemein einen herkömmlichen Aufbau mit einem durch eine Außenhülle 330 und eine Basisplatte 332 gebildeten Kolbenkörper 328 auf. Die Basisplatte ist von der Außenhülle aufgenommen und damit auf im Wesentlichen fluiddichte Weise operativ verbunden, so dass dadurch ein geschlossenes Ende der Kolbenkörpers gebildet ist. Bei der gezeigten beispielhaften Ausführungsform definiert die Außenhülle 330 zumindest teilweise eine optionale Kolbenkammer 334, welche als durch eine (nicht nummerierte) Öffnung entlang des Endes 324 in Fluidverbindung mit der Federkammer 308 stehend gezeigt ist.
Der Gasfederkolben 320 kann auch ein Befestigungsmerkmal, eine Befestigungseinrichtung und/oder eine Befestigungskomponente aufweisen, die geeignet ist, um eine oder mehrere Komponenten der Gasfederkolben- und Pumpenanordnung an oder entlang eines zugeordneten Strukturteils anzubringen oder anderweitig zu befestigen. Bei der in 4 und 5 gezeigten beispielhaften Ausführungsform besitzt das Befestigungsmerkmal, die Befestigungseinrichtung und/oder die Befestigungskomponente die Form eines (nicht nummerierten) Einschraubstutzens mit einem Gewindedurchgang 336, der operativ mit dem Kolbenkörper verbunden ist, wie beispielsweise entlang der Basiswand 332, und der zugänglich ist, um eine entsprechende Befestigungseinrichtung oder -komponente, wie beispielsweise einen Gewindebefestiger 338, aufzunehmen. Auf diese Weise können eine oder mehrere Komponenten der Gasfederkolben- und Pumpenanordnung an oder entlang eines zugeordneten Strukturteils (z. B. an den mit Rädern in Eingriff stehenden Teilen 104 oder 106 und/oder den Längslenkern 108) befestigt werden, wie dies beispielhaft in 4 und 5 anhand einer unteren Strukturkomponenten LSC gezeigt ist, welche ein Loch HLE aufweist, das derart dimensioniert ist, dass der Gewindebefestiger 238 darin aufgenommen werden kann. Selbstverständlich können alternativ auch andere Befestigungsanordnungen verwendet werden.
Der Kolbenkörper 328 des Gasfederkolbens 320 weist eine Seitenwand 340 auf, die sich allgemein in Längsrichtung zwischen den ersten und zweiten Enden 324 und 326 erstreckt. Im Betrieb bildet ein Abschnitt der flexiblen Hülle 306 einen Rollbalg 342, der entlang der Seitenwand 340 verschoben wird, wenn es zu einer Veränderung der Gesamthöhe der Gasfeder kommt, wie dies beispielsweise durch Veränderungen der darauf wirkenden Lastzustände und/oder Straßenbedingungen (z. B. Einfederungszustände) bedingt sein kann, was für Fachleute verständlich ist. Bei der Ausbildung der Seitenwand von Gasfederkolben kann eine große Vielzahl von Formen, Profilen und/oder Konfigurationen verwendet werden und wurde auch verwendet. Demzufolge ist das Profil der Seitenwand 340, welche einen ersten kegelstumpf- oder zylinderförmigen Abschnitt 344 aufweist, lediglich beispielhaft. Die Seitenwand 340 des Kolbenkörpers 328 unterscheidet sich von der Seitenwand 240 des Kolbenkörpers 228 darin, dass ein zweiter Abschnitt 346 der Seitenwand 340 einen Schulterwandabschnitt 346A (5) und einen Aussparungwandabschnitt 346B (5) aufweist, die zusammen wenigstens teilweise eine (nicht nummerierte) Aussparung definieren, welche sich radial nach innen in den Kolbenkörper erstreckt. Die Aussparung ist vorzugsweise derart dimensioniert, dass sie wenigstens einen Abschnitt des kompressiblen Balgs 322 aufnehmen und halten kann. Dabei ist der Schulterwandabschnitt 346A beabstandet zu dem (nicht nummerierten) Abschnitt der Basisplatte 332, welcher in einer Richtung zu dem Ende 324 hin an der unteren Strukturkomponente LSC anliegt, angeordnet. Zudem ist der Aussparungwandabschnitt 346B radial nach innen von dem ersten Abschnitt 344 der Seitenwand 340 beabstandet.
Der kompressible Balg 322 ist operativ entlang des Endes 326 des Gasfederkolbens 320 angeordnet und kann als Kompressor oder Pumpe betrieben werden, um eine Gasmenge mit einem erhöhten Druckwert zu erzeugen (z. B. einem Druckwert größer als ein zugeordneter Umgebungsatmosphärendruck, einem Druckwert größer als ein Nominaldruck der dem kompressiblen Balg zugeordneten Gasfederanordnung und/oder einem Druckwert größer als ein Nominaldruckwert, bei dem eine oder mehrere Komponenten des Gasdrucksystems arbeiten). Zusätzlich oder alternativ kann der kompressible Balg 322 auch als Kompressor oder Pumpe betrieben werden, um eine Gasmenge von dem kompressiblen Balg zu einer zugeordneten Komponente oder Einrichtung, die damit fluidmäßig verbunden ist, zu transferieren, wie beispielsweise zu der Federkammer 308 der Gasfederanordnung 300, zu einer der Gasfederanordnungen 102 und/oder zu dem Behälter 122 in 1. In einigen Fällen kann das Gesamtvolumen des bei Betätigung des kompressiblen Balgs gespeicherten und/oder verdrängten Druckgases beispielsweise im Verhältnis zu dem Volumen des Behälters oder der Federkammer relativ oder vergleichsweise gering sein. Es ist jedoch davon auszugehen, dass die relativ hohe Frequenz, mit der bekannter Weise Einfederungsaktionen auftreten, einen kumulativen Effekt haben können und zu einem signifikanten Druckgasvolumen und/oder einer signifikanten Erhöhung des Drucks führen können, welcher als Resultat des Betriebs eines kompressiblen Balgs, wie beispielsweise des kompressiblen Balgs 322, erzeugt, transferiert und/oder gespeichert wird.
Es ist offensichtlich, dass ein kompressibler Balg gemäß dem Gegenstand der vorliegenden Offenbarung, wie beispielsweise der kompressible Balg 322, jede beliebige Größe, Form, Konfiguration und/oder Anordnung haben kann und auf jede beliebige Art ausgestaltet sein kann. Bei der in 4 und 5 dargestellten beispielhaften Ausführungsform weist der kompressible Balg 322 eine flexible Wand 348 auf, die wenigstens teilweise eine Balgkammer 350 definiert, welche über eine längere Zeitspanne, beispielsweise über Stunden, Tage, Wochen oder Monate, eine Druckgasmenge bei einem erhöhten Druck speichern kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann das Druckgas über eine derartige längere Zeitspanne ohne wesentliche Druckverringerung gespeichert werden. In einigen Fällen kann ein Gasdruckverlust von weniger als 50% akzeptabel sein. In anderen Fällen ist hingegen ein Gasdruckverlust von weniger als 25% oder vorzugsweise von weniger 10% bevorzugt.
Zudem kann eine flexible Wand eines kompressiblen Balgs gemäß dem Gegenstand der vorliegenden Offenbarung, wie beispielsweise die flexible Wand 348, einen oder mehrere Wandabschnitt aufweisen, die sich zumindest teilweise um oder anderweitig entlang eines Gasfederkolbens erstrecken, wie beispielsweise in Umfangsrichtung um den Gasfederkolben mit einem Winkel innerhalb eines Bereichs von näherungsweise 30 Grad bis näherungsweise 260 Grad. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann sich die flexible Wand in Form eines endlosen Rings um den Kolbenkörper erstrecken. Es ist jedoch offensichtlich, dass alternativ auch andere Anordnungen verwendet werden können.
Des Weiteren kann eine flexible Wand eines kompressiblen Balgs gemäß dem Gegenstand der vorliegenden Offenbarung, wie beispielsweise die flexible Wand 348, einen oder mehrere Wandabschnitte aufweisen, die beispielsweise anhand ihres Querschnitts identifiziert werden können. Bei der in 4 und 5 gezeigten Anordnung weist die flexible Wand 348 beispielsweise einen benachbart zu der Seitenwand 340 angeordneten Innenwandabschnitt 348A, einen in radialer Richtung außen von dem Innenwandabschnitt angeordneten Außenwandabschnitt 348B, einen zu der flexiblen Wand 306 hin angeordneten Endwandabschnitt 348C und/oder einen zu einer zugeordneten Strukturkomponente (z. B. der unteren Strukturkomponente LSC) hin angeordneten Endwandabschnitt 348D auf, wie dies in 4 gezeigt ist.
Darüber hinaus kann eine flexible Wand eines kompressiblen Balgs gemäß dem Gegenstand der vorliegenden Offenbarung, wie beispielsweise die flexible Wand 348, aus jedem geeigneten Material oder aus jeder geeigneten Materialkombination, wie beispielsweise aus einem thermoplastischen Elastomer (z. B. Polyurethan), aus Naturkautschuk und/oder aus synthetischem Kautschuk, gefertigt sein und optional eine oder mehrere Gewebeeinlagen oder Faserverstärkungen aufweisen.
Wie in 4 und 5 dargestellt ist, kann ein Abschnitt der flexiblen Wand 348 wenigstens teilweise in der entlang der Seitenwand 340 des Gasfederkolbens 320 ausgebildeten Aussparung angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein Abschnitt der flexiblen Wand 348 auf oder entlang von einer anderen Komponente oder Struktur, wie beispielsweise entlang der unteren Strukturkomponente LSC, angeordnet sein. Zudem kann optional ein Abschnitt der flexiblen Wand auf jede geeignete Weise auf oder entlang von einer oder von beiden derartigen Komponenten (z. B. dem Abschnitt 346 der Seitenwand 340) und/oder von derartigen Strukturen (z. B. der unteren Strukturkomponente LSC) befestigt sein, beispielsweise durch Anwendung eines Klebeprozesses, einer Fließmaterialverbindung und/oder mittels einer oder mehreren Befestigungseinrichtungen (z. B. mittels Befestigern).
Während des Betriebs wird der Rollbalg 342 bei Auseinanderschieben bzw. Zusammenschieben der Gasfederanordnung, wie dies beispielsweise wie zuvor beschrieben bei Ausfederungs- oder Einfederungsbedingungen auftritt, entlang der Seitenwand 340 verschoben. Wie aus 5 ersichtlich ist, berührt der Rollbalg 342 eine Oberfläche oder einen Abschnitt der flexiblen Wand, wie beispielsweise eine äußere Seitenfläche 352, wenn sich die Gasfederanordnung in einen zusammen geschobenen Zustand bewegt. Wird die Gasfederanordnung weiter in den zusammen geschobenen Zustand gebracht, stößt die flexible Wand gegen den kompressiblen Balg 322, wodurch der kompressible Balg beispielsweise wie in 5 gezeigt verschoben oder verformt wird. Diese Verformung des kompressiblen Balgs kann dazu führen, dass der Druck des in der Balgkammer 350 enthaltenen Druckgases erhöht wird. Kehrt die Gasfederanordnung von dem zusammen geschobenen oder eingefederten Zustand zu einer normalen Höhe (4) zurück, nimmt der erhöhte Druck innerhalb des kompressiblen Balgs ab.
Kann jedoch der erhöhte Druck innerhalb des kompressiblen Balgs wenigstens teilweise an eine externe Komponente und/oder ein externes System weitergegeben werden, ehe der erhöhte Druck wieder auf den niedrigeren normalen Druck abfällt, kann nützliche Energie aus dem normalen Betrieb von Gasfederanordnungen abgeleitet und zur Verringerung oder Verlagerung des Energiebedarfs von Komponenten und/oder Betriebsvorgängen des Fahrzeug-Federungssystems oder von anderen Systemen und/oder Komponenten, wie beispielsweise der bei Betätigung eines elektrisch betriebenen Kompressors (z. B. des Kompressors 112) zur Erzeugung von Druckgas verbrauchten Energie, verwendet werden.
Das erhöhte Druckniveau innerhalb des kompressiblen Balgs kann selbstverständlich fluidmäßig auf jede geeignete Weise an eine externe Komponente und/oder ein externes System weitergegeben werden. Wie gezeigt, kann der kompressible Balg 322 beispielsweise optional Anschlüsse 354 und 356 aufweisen, die über Durchgänge 358 bzw. 360 mit der Balgkammer 350 in Fluidverbindung stehen und dazu verwendet werden können, den Transfer von Druckgas in den kompressiblen Balg und/oder aus den kompressiblen Balg zu erlauben.
5 enthält auch schematische Darstellungen von optionalen Gastransferleitungen (z. B. Druckgasschläuchen) 362 und 364, die operativ mit den Anschlüssen 354 und 356 verbunden sind und über die Durchgänge 358 bzw. 360 (4) mit der Balgkammer 350 in Fluidverbindung stehen. Die Anschlüsse 354 und 356 können auf jede beliebige Weise zugänglich sein, beispielsweise über Durchgangslöcher HLS in der unteren Strukturkomponente LSC (4). Bei der in 5 gezeigten beispielhaften Anordnung kann die Gastransferleitung 362, sofern vorgesehen, Druckgas in die Balgkammer 350 transferieren, wie dies durch einen Pfeil IN dargestellt ist und beispielsweise auftreten kann, um die Balgkammer nach Durchführung einer Befüllungs- oder Pumpaktion erneut mit Gas. mit einem niedrigeren Druck (z. B. mit Umgebungsluft) zu füllen. Die Gastransferleitung 364 kann, sofern vorgesehen, Druckgas aus der Balgkammer 350 transferieren, wie dies in 5 durch einen Pfeil OUT dargestellt ist, um beispielsweise eine während eines Einfederungsvorgangs der Gasfederanordnung erzeugte Gasmenge mit einem höheren Druckniveau zu einer externen Komponente und/oder einem externen System zu transferieren. Zusätzlich können optional ein oder mehrere Steuereinrichtungen, wie beispielsweise Ventile 366 und/oder 368, vorgesehen sein, um den Transfer des Druckgases in die Balgkammer 350 und/oder aus der Balgkammer selektiv zu steuern.
Es ist offensichtlich, dass die zuvor im Zusammenhang mit 2–5 diskutierten ein oder mehreren Steuereinrichtungen (z. B. die ein oder mehreren Steuereinrichtungen 266, 268, 366 und/oder 368), sofern vorgesehen, auf jede geeignete Weise operativ gesteuert werden können. Beispielsweise können die ein oder mehreren Steuereinrichtungen (z. B. die ein oder mehreren Steuereinrichtungen 266, 268, 366 und/oder 368) die Form eine federbetätigten Ein-Wege-Rückschlagventils besitzen, welches einen Druckgasstrom durch das Ventil unter Bedingungen, bei denen ein bestimmter Differenzdruck an fluidmäßig entgegengesetzten Seiten des Ventils vorhanden ist, erlaubt. In derartigen Fällen können die ein oder mehreren Steuereinrichtungen selektiv derart ausgestaltet sein, dass sie im Wesentlich automatisch bei sich im Betrieb der Gasfederkolben- und Pumpenanordnung verändernden Druckgasbedingungen betätigt werden.
Bei einem anderen Beispiel können die ein oder mehreren Steuereinrichtungen (z. B. die ein oder mehreren Steuereinrichtungen 266, 268, 366 und/oder 368) elektrisch betätigt werden. Es ist offensichtlich, dass in einem derartigen Fall eine derartige elektrische Betätigung selektiv auf jede geeignete Weise durchgeführt werden kann. So können beispielsweise die ein oder mehreren Steuereinrichtungen (z. B. die ein oder mehreren Steuereinrichtungen 266, 268, 366 und/oder 368) kommunikativ mit einer elektronischen Steuereinheit, wie beispielsweise der ECU 128 des Steuersystems 126 in 1, in Verbindung stehen. In 3 und 5 sind die Steuereinrichtungen 266, 268, 366 und 368 jeweils mit Leitern oder Leitungen CDR gezeigt, welche mit der ECU 128 (1) elektrisch verbunden oder anderweitig kommunikativ gekoppelt werden können, so dass die ein oder mehreren Steuereinrichtungen von der ECU selektiv auf geeignete Weise und gemäß einer oder mehreren bestimmten Bedingungen und/oder Eigenschaften betätigt werden können, wie sie beispielsweise Signalen, Daten und/oder anderen Ausgaben von einem oder mehreren Sensoren oder Sensoreinrichtungen (z. B. Beschleunigungssensoren, Temperatursensoren, Drucksensoren, Positionssensoren) entsprechen können. Ein Beispiel einer derartigen Bedingung kann den Gasdruck an oder in der Nähe von einer oder von mehreren der Steuereinrichtungen betreffen. In diesem Fall kann eine oder mehrere der Steuereinrichtungen (z. B. eine oder mehrere der Steuereinrichtungen 266, 268, 366 und/oder 368) optional einen Drucksensor 270 und 370 aufweisen, wie dies jeweils in 3 und 5 gezeigt ist. Die Drucksensoren 270 und/oder 370 können, sofern vorgesehen, mit der ECU 128 (1) in elektrischer Verbindung stehen oder anderweitig kommunikativ gekoppelt sein, um der ECU Signale, Daten und/oder andere druckbezogene Ausgaben zuzuführen, damit diese bei der Bestimmung von Bedingungen, welche für die Betätigung (d. h. Öffnen oder Schließen) einer Steuereinrichtung, wie beispielsweise einer oder mehreren der Steuereinrichtungen 266, 268, 366 und/oder 368, geeignet sind, verwendet werden können.
Beim Einfedern der Gasfeder trifft die Gasfeder auf den toroidförmigen Balg, der sich peripher um den Gasfederkolben erstreckt, und komprimiert diesen. Dieser Balg kann, wenn er komprimiert wird, als Pumpe wirken, um den Druck in einem Behälter oder einer anderen Speicherkammer inkrementell zu erhöhen. Der mit Druck beaufschlagte Behälter kann anstelle der Verwendung von Arbeit eines Kompressors zum erneuten Befüllen einer leeren Gasfeder verwendet werden. Wie beispielhaft in 4 und 5 gezeigt ist, könnte der Balg oder die ”Pumpe” eher durch die Ringspannung und den nach innen gerichteten Druck des Rollbalgs als durch den Aufprall oder Stoß bei der Einfederung, wie dies in 2 und 3 gezeigt ist, betätigt werden. Dies sollte ein geringeres ”Einbeulen” der Gasfederanordnung zur Folge haben und kann zu einer verbesserten Leistungsfähigkeit (z. B. zu einem verbesserten Fahrkomfort) führen.
Es ist offensichtlich, dass die Gasfederanordnungen der vorliegenden Offenbarung auf jede geeignete Weise zwischen der gefederte Masse und der ungefederte Masse eines zugehörigen Fahrzeugs operativ angeordnet werden können. Wie in 1 gezeigt, können die Gasfederanordnungen operativ beispielsweise zwischen mit Rädern gekoppelten Teilen und einer Karosserie eines Fahrzeugs VHC angeordnet sein. Es sollte jedoch klar sein, dass die Konfiguration des Fahrzeugs VHC in 1 lediglich eine schematische Darstellung der strukturellen Komponenten der gefederten Masse und der ungefederten Masse des Fahrzeugs ist. Diese schematische Darstellung dient somit lediglich zur Erläuterung und zum leichteren Verständnis und soll in keinster Weise beschränkend sein.
Numerische Angaben (z. B. erster, zweiter, dritter, vierter usw.), wie sie hierin in Verbindung mit bestimmten Merkmalen, Elementen, Komponenten und/oder Strukturen verwendet werden, dienen zur Bezeichnung von unterschiedlichen Einzelteilen aus einer Vielzahl oder zur sonstigen Bezeichnung von bestimmten Merkmalen, Elementen, Komponenten und/oder Strukturen und implizieren keinerlei Reihenfolge oder Abfolge, sofern dies nicht speziell durch den Anspruchswortlaut definiert ist. Des Weiteren sind die Begriffe ”quer” und dergleichen breit auszulegen. Die Begriffe ”quer” und dergleichen können eine Vielzahl von relativen Winkelorientierungen beinhalten, einschließlich einer im Wesentlichen senkrechten Winkelorientierung, ohne darauf beschränkt zu sein. Auch die Begriffe ”Umfangs-”, ”in Umfangsrichtung” oder dergleichen sind breit auszulegen und können kreisartige Formen oder Ausgestaltungen beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein. Diesbezüglich können die Begriffe ”Umfangs-” ”in Umfangsrichtung” und dergleichen gleichbedeutend zu Begriffen wie ”peripher”, ”in peripheren Richtung” oder dergleichen sein.
Des weiteren ist der Begriff ”Fließmaterialverbindung” und dergleichen, sofern hierin verwendet, derart auszulegen, dass jede Verbindung, bei der eine Flüssigkeit oder ein anderes fließfähiges Material (z. B. ein geschmolzenes Metal oder eine Kombination von geschmolzenen Metallen) aufgebracht oder anderweitig zwischen benachbarten Komponententeilen vorgesehen wird und wirksam ist, um eine feste und im Wesentlichen fluiddichte Verbindung dazwischen auszubilden, mit umfasst ist. Beispiele für Verfahren, die zur Ausbildung von derartigen Fließmaterialverbindungen verwendet werden können, umfassen ohne Einschränkung darauf Schweißverfahren, Hartlötverfahren und andere Lötverfahren. In derartigen Fällen können, zusätzlich zu den Materialien der Komponententeile selbst, ein oder mehrere Metalmaterialien und/oder Legierungen zur Ausbildung einer derartigen Fließmaterialverbindung verwendet werden. Ein weiteres Beispiel eines Verfahrens, das zur Ausbildung einer Fließmaterialverbindung verwendet werden kann, umfasst das Anwenden, Aufbringen oder auf sonstige Weise Vorsehen eines Klebstoffes zwischen benachbarten Komponententeilen, wobei der Klebstoff wirksam ist, um eine feste und im Wesentlichen fluiddichte Verbindung dazwischen auszubilden. In diesem Fall ist offensichtlich, dass jedes geeignete Klebstoffmaterial oder jede geeignete Kombination von Materialien verwendet werden kann, wie beispielsweise Einkomponenten- und Zweikomponentenepoxide.
Darüber hinaus wird hierin der Begriff ”Gas” verwendet, um in allgemeinster Form gasförmige oder dampfförmige Fluide zu bezeichnen. In der Regel wird Luft als Arbeitsmedium für Gasfedereinrichtungen, wie sie hierin beschrieben werden, sowie für Federungssysteme und andere Komponenten davon verwendet. Es ist jedoch offensichtlich, dass alternativ auch jedes andere geeignete gasförmige Fluid verwendet werden könnte.
Es ist offensichtlich, dass in den dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispielen eine Vielzahl von unterschiedlichen Merkmalen und/oder Komponenten vorhanden sind, und dass möglicherweise kein einzelnes Ausführungsbeispiel speziell dargestellt und beschrieben ist, welches alle derartigen Merkmale und Komponenten aufweist. Es sollte jedoch klar sein, dass der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung alle möglichen Kombinationen der hierin gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Merkmale und Komponenten umfassen soll, und dass – ohne Beschränkung darauf – jede beliebige geeignete Anordnung von Merkmalen und Komponenten in jeder beliebigen Kombination verwendet werden kann. Es soll somit insbesondere klar sein, dass Ansprüche, welche sich auf irgendeine derartige Kombination von Merkmalen und/oder Komponenten beziehen, durch die vorliegende Offenbarung unabhängig davon, ob sie hierin speziell in Form eines Ausführungsbeispiels enthalten sind oder nicht, gestützt sein sollen.
Auch wenn der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die vorhergehenden Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist und dabei ein besonderer Schwerpunkt auf die Strukturen und die strukturellen Wechselwirkungen zwischen den Komponententeilen der offenbarten Ausführungsbeispiele gelegt worden ist, ist somit offensichtlich, dass andere Ausführungsbeispiele erarbeitet und viele Änderungen in den dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispielen durchgeführt werden können, ohne von den Prinzipien hiervon abzuweichen. Abwandlungen und Änderungen können für Andere beim Lesen und Verstehen der vorhergehenden detaillierten Beschreibung offensichtlich werden. Es wird daher darauf hingewiesen, dass die vorhergehende Beschreibung lediglich als illustrativ für den Gegenstand der vorliegenden Offenbarung und nicht als Beschränkung ausgelegt werden soll. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung ist somit derart auszulegen, dass auch alle derartigen Abwandlungen und Änderungen mit umfasst sind.

Claims

Gasfederanordnung umfassend: eine erste flexible Wand, welche sich peripher um eine Längsachse und zwischen einem ersten Ende und einem in Längsrichtung von dem ersten Ende beabstandeten zweiten Ende erstreckt; ein Endteil, welches entlang des ersten Endes der ersten flexiblen Wand befestigt ist und damit eine im Wesentlichen fluiddichte Abdichtung bildet; einen Gasfederkolben, welcher sich in Längsrichtung zwischen entgegengesetzten ersten und zweiten Kolbenenden erstreckt, wobei der Gasfederkolben eine sich in Längsrichtung von dem ersten Kolbenende zu dem zweiten Kolbenende erstreckende äußere Seitenwand aufweist, wobei das zweite Ende der ersten flexiblen Wand derart entlang des ersten Kolbenendes des Gasfederkolbens befestigt ist und damit eine im Wesentlichen fluiddichte Abdichtung bildet, dass eine Federkammer zumindest teilweise durch die erste flexible Wand zwischen dem Endteil und dem Gasfederkolben definiert und ein Rollbalg durch die erste flexible Wand entlang der äußeren Seitenwand des Gasfederkolbens gebildet ist; und einen kompressiblen Balg mit einer zweiten flexiblen Wand, die sich zumindest teilweise um den Gasfederkolben erstreckt und die zumindest teilweise eine gegenüber der Federkammer fluidmäßig isolierte Balgkammer definiert, wobei die zweite flexible Wand derart entlang des Gasfederkolbens in einer Richtung zu dem zweiten Kolbenende hin beabstandet zu dem ersten Kolbenende angeordnet ist, dass in einem komprimierten Zustand der Gasfederanordnung mindestens ein Abschnitt der ersten flexiblen Wand Druck auf die zweite flexible Wand ausübt und einen ersten Druckwert einer Gasmenge innerhalb der Balgkammer erzeugt.
Gasfederanordnung nach Anspruch 1, wobei die zweite flexible Wand einen sich dadurch erstreckenden Durchgang derart aufweist, dass mindestens ein Teil der Gasmenge mit dem ersten Druckwert aus der Balgkammer weg transferiert werden kann.
Gasfederanordnung nach Anspruch 2, wobei der Durchgang ein erster Durchgang ist, und wobei die zweite flexible Wand einen sich dadurch erstreckenden zweiten Durchgang derart aufweist, dass eine Gasmenge mit einem zweiten Druckwert, welcher geringer als der erste Druckwert ist, in die Balgkammer transferiert werden kann.
Gasfederanordnung nach einem der Ansprüche 1–3, weiter umfassend eine Steuereinrichtung, welche sich in Fluidverbindung mit der Balgkammer, dem ersten Durchgang und/oder dem zweiten Durchgang befindet.
Gasfederanordnung nach Anspruch 4, wobei die Steuereinrichtung eine erste Steuereinrichtung ist, und wobei die Gasfederanordnung weiter eine zweite Steuereinrichtung in Fluidverbindung mit der Balgkammer, dem ersten Durchgang und/oder dem zweiten Durchgang umfasst.
Gasfederanordnung nach einem der Ansprüche 1–5, weiter umfassend einen Drucksensor, der operativ einem Druckwert der Gasmenge innerhalb des Balgs zugeordnet ist.
Federungssystem umfassend eine Druckgasquelle; mindestens eine Gasfederanordnung nach einem der Ansprüche 1–6; und eine Ventilanordnung, welche fluidmäßig zwischen der Druckgasquelle und der mindestens einen Gasfederanordnung angeschlossen ist.
Federungssystem nach Anspruch 7, weiter umfassend ein Steuersystem, welches kommunikativ mit mindestens einer von der Druckgasquelle, der ersten Steuereinrichtung und der zweiten Steuereinrichtung gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um die mindestens eine davon selektiv zu betätigen.
Federungssystem nach Anspruch 8, wobei das Steuersystem kommunikativ mit dem Drucksensor gekoppelt ist und mindestens eine von der Druckgasquelle, der ersten Steuereinrichtung und der zweiten Steuereinrichtung auf Grundlage einer Ausgabe des Drucksensors selektiv betätigt.
Anordnung aus Gasfederkolben und kompressiblem Balg, welche zur Verwendung mit einer zugeordneten flexiblen Wand dimensioniert ist, wobei die Anordnung aus Gasfederkolben und kompressiblem Balg umfasst: einen Gasfederkolben, welcher sich in Längsrichtung zwischen entgegengesetzten ersten und zweiten Kolbenenden erstreckt, wobei der Gasfederkolben eine sich in Längsrichtung von dem ersten Kolbenende zu dem zweiten Kolbenende erstreckende äußere Seitenwand aufweist, wobei das erste Ende dimensioniert ist, um in Eingriff mit einem zugeordneten Ende der zugeordnete flexiblen Wand zu kommen und dieses aufzunehmen; und einen kompressiblen Balg, welcher sich zumindest teilweise um den Gasfederkolben erstreckt und zumindest teilweise eine Balgkammer definiert, wobei der kompressible Balg derart entlang des Gasfederkolbens in einer Richtung zu dem zweiten Kolbenende hin beabstandet zu dem ersten Kolbenende angeordnet ist, dass mindestens ein Abschnitt der zugeordneten flexiblen Wand mit dem kompressiblen Balg in Eingriff kommt und diesen komprimiert und einen ersten Druckwert einer Gasmenge innerhalb der Balgkammer erzeugt.
Anordnung aus Gasfederkolben und kompressiblem Balg nach Anspruch 10, wobei der kompressible Balg eine flexible Wand mit einem inneren Wandabschnitt, welcher entlang der äußeren Seitenwand des Gasfederkolbens angeordnet ist und an dieser anliegt, aufweist.
Anordnung aus Gasfederkolben und kompressiblem Balg nach Anspruch 11, wobei der innere Wandabschnitt entlang der äußeren Seitenwand des Gasfederkolbens befestigt ist.
Anordnung aus Gasfederkolben und kompressiblem Balg nach einem der Ansprüche 10–12, wobei der Gasfederkolben eine Vertiefung aufweist, welche sich von der äußeren Seitenwand radial nach innen in den Gasfederkolben erstreckt, und wobei mindestens ein Abschnitt des kompressiblen Balgs in der Vertiefung aufgenommen ist.
Anordnung aus Gasfederkolben und kompressiblem Balg nach einem der Ansprüche 10–13, wobei der kompressible Balg einen sich dadurch erstreckenden ersten Durchgang derart aufweist, dass mindestens ein Teil der Gasmenge mit dem ersten Druckwert aus der Balgkammer weg transferiert werden kann.
Anordnung aus Gasfederkolben und kompressiblem Balg nach Anspruch 14, weiter umfassend einen ersten Anschluss, welcher in Fluidverbindung mit dem ersten Durchgang entlang des kompressiblen Balgs befestigt ist.
Anordnung aus Gasfederkolben und kompressiblem Balg nach einem der Ansprüche 10–15, wobei der kompressible Balg einen sich dadurch erstreckenden zweiten Durchgang derart aufweist, dass eine Gasmenge mit einem zweiten Druckwert, welcher geringer als der erste Druckwert ist, in die Balgkammer transferiert werden kann.
Anordnung aus Gasfederkolben und kompressiblem Balg nach Anspruch 16, weiter umfassend einen zweiten Anschluss, welcher in Fluidverbindung mit dem zweiten Durchgang entlang des kompressiblen Balgs befestigt ist.