EP1966508A1 - Air spring and damper unit having a pilot-controlled main valve - Google Patents

Abstract

Air spring and damper unit for vehicles, which has, as operating spaces, at least two pressure spaces which are filled with compressed air and are connected to one another via flow channels, and movable walls in the form of rolling bellows or folding bellows, wherein a pilot-controlled main valve which can be loaded with a control pressure on the low-pressure side is configured at least in one flow direction in a first flow channel.

Description

Beschreibungdescription

Luftfeder- und Dämpfereinheit mit vorgesteuertem HauptventilAir spring and damper unit with pilot operated main valve

Die Erfindung betrifft eine Luftfeder- und Dämpfereinheit für Fahrzeuge, welche mindestens zwei mit Druckluft gefüllte Arbeitsräume aufweist, bei der mindestens ein Arbeitsraum jeweils mindestens teilweise durch bewegliche Wände begrenzt wird, insbesondere durch bewegliche Wände in Form von Roll- oder Faltenbälgen, bei der die Arbeitsräume untereinander über Strömungskanäle verbunden sind und die Strömungskanäle Drosselventile aufweisen.The invention relates to an air spring and damper unit for vehicles, which has at least two working spaces filled with compressed air, wherein at least one working space is at least partially limited by movable walls, in particular by movable walls in the form of rolling or bellows, in which the work spaces are interconnected via flow channels and the flow channels have throttle valves.

Solche Luftfeder- und Dämpfereinheiten, kurz Luftdämpfer genannt, sind bekannt als komfortable Feder-Dämpfer-Einheiten für unterschiedlichste Fahrzeugtypen, wobei eine solche Dämpfereinheit üblicherweise zwischen Karosserie und Fahrwerk angeordnet ist.Such air spring and damper units, called air dampers for short, are known as comfortable spring-damper units for a wide variety of vehicle types, such a damper unit is usually arranged between the body and chassis.

So offenbart die DE 101 15 980 eine Gasfeder-Dämpfer-Einheit mit einem in einem Zylindergehäuse verschiebbaren und gegenüber letzterem abgedichteten Kolben, der zwei Arbeitsräume unterteilt. Der Dämpferraum ist teilweise von einem Rollbalg nach außen begrenzt. Die im Kolben befindlichen Drosselventile sind dabei so gestaltet, dass abhängig von der Durchströmungsrichtung ein unterschiedlicher Strömungswiderstand vorhanden ist und der Ort des Umschlags von laminarer in turbulente Strömung angepasst wird. Bei den hier gezeigten Drosselventilen handelt es sich um fest eingestellte / eingeformte Drosseln ohne Regelungsfunktion.Thus, DE 101 15 980 discloses a gas spring damper unit with a displaceable in a cylinder housing and sealed against the latter piston dividing two working spaces. The damper space is partially limited by a rolling bellows to the outside. The throttle valves located in the piston are designed so that, depending on the direction of flow, a different flow resistance is present and the location of the envelope is adjusted from laminar to turbulent flow. The throttle valves shown here are fixed / molded throttles without control function.

In der DE 199 32 717 Al wird eine Einrichtung offenbart, bei der zwei Arbeitsräume einer Gasfeder-Dämpfer-Einheit mit einem in einem Zylindergehäuse verschiebbaren abgedichteten Kolben unterteilt werden. Der Dämpferraum ist teilweise von einemIn DE 199 32 717 Al a device is disclosed in which two working spaces of a gas spring-damper unit are divided with a displaceable in a cylinder housing sealed piston. The damper room is partially from one

Rollbalg nach außen begrenzt. Die im Kolben befindlichen Drosselventile sind dabei als mit Federscheiben belastete Ventile gestaltet, wobei die Federscheiben und Ventilquerschnitte abhängig von der Durchströmungsrichtung ausgebildet sind.Bellows limited to the outside. The throttle valves located in the piston are as designed with spring washers loaded valves, wherein the spring washers and valve cross-sections are formed depending on the flow direction.

Aus der DE 43 34 007 Al ist eine pneumatische Feder-Dämpfer-Einheit mit elektromagnetisch steuerbaren Überströmventilen bekannt, deren Verschlussorgane durchFrom DE 43 34 007 Al a pneumatic spring-damper unit with electromagnetically controllable overflow valves is known, the closure organs by

Ventilfederplättchen gebildet werden. Durch die Ventilfederplättchen verläuft der magnetische Fluss und die Ventilfederplättchen wirken in ihrer Schließlage mit zugeordneten Anlageflächen zusammen. Die Schließkraft ist durch einen steuerbarenValve spring plates are formed. The magnetic flux flows through the valve spring plates and the valve spring plates interact in their closed position with associated contact surfaces. The closing force is controlled by a

Elektromagneten veränderbar, so dass eine Feder-Dämpfer-Einheit mit veränderlicher Abstimmung vorliegt. Mit dieser Feder-Dämpfer-Einheit ist es möglich, die maximaleElectromagnet changeable, so that there is a spring-damper unit with variable tuning. With this spring-damper unit it is possible to get the maximum

Schließkraft oder Vorspannung einzustellen und zu bestimmen, ab welchem Druck dasSet closing force or preload and determine from what pressure the

Ventil öffnet.Valve opens.

Aus der DE 101 35 261 Cl ist eine Gasfeder-Dämpfer-Einheit mit Überströmdrosseln bekannt, die mit federnden Dichtscheiben verschlossen sind. Die federnden Dichtscheiben sind nicht fest eingespannt, sondern durch eine Federkraft nur für einen vorbestimmten Druckdifferenzbereich festgelegt. Nach Überschreiten eines bestimmten Druckes hebt der Einspannbereich ab, wobei die federnde Kraft zur Belastung der Dichtscheibe vorzugsweise durch eine ebenfalls federnde Ringscheibe aufgebracht wird.From DE 101 35 261 Cl a gas spring damper unit with overflow throttles is known, which are closed with resilient sealing disks. The resilient sealing discs are not firmly clamped, but determined by a spring force only for a predetermined pressure difference range. After exceeding a certain pressure, the clamping area lifts, wherein the resilient force for loading the sealing disc is preferably applied by a likewise resilient annular disc.

Den bisherigen Ausführungsformen haftet jedoch der Nachteil an, dass eine Verstellmöglichkeit für die Dämpferkennung abhängig von der jeweiligen Fahrsituation im Sinne einer Umschaltung der Luftdämpfer auf eine andere Dämpfungs-Kennlinie entweder nur in geringem Umfang vorhanden oder überhaupt nicht gegeben ist. Der dynamische Differenzdruck an den Drosselventilen und der Volumenstrom sind maßgeblich für den Energieumsatz durch Dissipation und damit für die Dämpfungsarbeit. Bei der Luftdämpfung sind hohe Drücke und große Volumenströme zur Erzeugung der erforderlichen Dämpfungsarbeit nötig. Eine Beeinflussung der Dämpferkennung, d.h. der Dämpfungs-Kennlinie ist also insbesondere deswegen schwierig, weil bei den hier vorliegenden Gasdämpfungssystemen hohe Drücke und hohe Volumenströme zu schalten sind.The previous embodiments, however, has the disadvantage that an adjustment for the damper detection depending on the particular driving situation in terms of switching the air damper on a different damping characteristic either only to a limited extent or not at all given. The dynamic differential pressure at the throttle valves and the volume flow are decisive for the energy turnover through dissipation and thus for the damping work. Air damping requires high pressures and high volume flows to produce the required damping work. An influence on the damper detection, ie the damping characteristic is therefore particularly difficult because of the here present gas damping systems are high pressures and high volume flows to switch.

Für die Erfindung bestand also die Aufgabe, eine Luftfeder- und Dämpfereinheit für Fahrzeuge bereitzustellen, bei der eine gute Verstellbarkeit der Dämpferkennung erreicht wird, bei der neben großen Volumenströmen zwischen den Arbeitskammern auch große Druckdifferenzen geschaltet werden können, und die eine Anpassung und Reaktion auf unterschiedliche Untergrund- und Fahrsituationen ermöglicht.So for the invention, the object was to provide an air spring and damper unit for vehicles, in which a good adjustability of the damper detection is achieved, in addition to large volume flows between the working chambers and large pressure differences can be switched, and the adaptation and response to different Underground and driving situations allows.

Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.The problem is solved by the features of the main claim. Advantageous developments are disclosed in the subclaims.

Hierbei ist mindestens in einer Strömungsrichtung in einem ersten Strömungskanal ein in seiner Dämpfung steuerbares Drosselventil angeordnet und als vorgesteuertes und zur Niederdruckseite öffnendes Hauptventil ausgebildet, dass niederdruckseitig mit einem Steuerdruck beaufschlagbar ist. Zur Regelung des Steuerdrucks ist in einem zweiten Strömungskanal niederdruckseitig ein Steuerventil so angeordnet ist, dass Hauptventil und Steuerventil einen dritten Druckraum für den Steuerdruck begrenzen.Here, a controllable in its damping throttle valve is arranged at least in a flow direction in a first flow channel and formed as a pilot-operated and the low pressure side opening main valve that the low pressure side can be acted upon with a control pressure. To control the control pressure, a control valve is arranged in a second flow channel on the low pressure side so that the main valve and the control valve define a third pressure chamber for the control pressure.

Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten und oben genanntenIn contrast to those known from the prior art and above

Luftdämpfungssystemen, bei denen z. B. mit steuerbaren Elektromagneten die Schließkraft verändert wird durch die proportionale, aber direkte Wirkung einer Zusatzkraft (Magnetkraft) auf den Ventilkörper oder auf die Federn, erfolgt bei der erfindungsgemäßen Ausführung eine indirekte Einwirkung auf die Schließ- und Dämpfungscharakteristik eines Ventile über die Beeinflussung oder Steuerung der Vorsteuerkraft bzw. des Vorsteuerdruckes.Air damping systems, in which z. B. with controllable electromagnets, the closing force is changed by the proportional, but direct effect of an additional force (magnetic force) on the valve body or on the springs, carried out in the embodiment according to the invention an indirect effect on the closing and damping characteristics of a valve on the influence or control the pilot force or the pilot pressure.

Bekanntermaßen lassen sich bei hydraulischen Ventilen durch eine Vorsteuerung größere Schaltkräfte erreichen. Dies geschieht dadurch, dass der Systemdruck eines inkompressiblen Mediums genutzt wird, um die Schaltkräfte bis auf eine geringe Differenzkraft zu kompensieren. Dabei werden z.B. miteinander in Wirkverbindung stehende Differenzflächen an den Schaltkolben / Schaltventilen ausgebildet. Bei den bekannten Vorsteuerungen hydraulischer Systemen wird jedoch in aller Regel hochdruckseitig vorgesteuert, d.h. der auf der Hochdruckseite herrschende Systemdruck wird zur Unterstützung des Schaltvorganges eingesetzt.As is known, larger switching forces can be achieved in hydraulic valves by a pilot control. This happens because the system pressure of an incompressible medium is used to compensate the switching forces to a small differential force. In this case, for example, be in operative connection with each other standing differential surfaces formed on the switching piston / switching valves. In the known pilot controls hydraulic systems, however, usually high-pressure side pilot-controlled, ie the prevailing on the high pressure side system pressure is used to support the switching process.

Bei der erfmdungsgemäßen Ausführung dagegen erfolgt die Regelung von Ventilströmungen in einem kompressiblen Medium , nämlich die Regelung eines pneumatischen Drosselventils für Luftdämpfer, durch eine niederdruckseitig angeordnete Vorsteuerung. Diese niederdruckseitige Vorsteuerung zeichnet sich, wie oben gesagt, dadurch aus, dass die Vorsteuerkraft als solche einstellbar ist bzw. geregelt wird. Dies geschieht durch ein niederdruckseitig in einem zweiten Strömungskanal angeordneten Vorsteuerventil, welches im Grunde wie eine verstellbare Drossel auf die Luftströmung wirkt. Durch diese „verstellbare Drossel" wird in einem zur Niederdruckseite gelegenen und durch Hauptventil und Steuerventil begrenzten dritten Druckraum, also einem „Zwischenbereich" zwischen den beiden Arbeitsräumen ein Steuerdruck erzeugt. Die Untergrenze für den Steuerdruck ist dann bei vollständig geöffnetem Steuerventil der Systemdruck auf der Niederdruckseite, die Obergrenze bei vollständig geschlossenem Steuerventil der Systemdruck auf der Hochdruckseite. Der dritte Druckraum kann dabei im Grunde einen Verbindungskanal zwischen dem Steuerventil und Hauptventil darstellen, ggf. erweitert durch eine Bohrung zur Führung des Hauptventils.In the inventive design, however, the control of valve flows in a compressible medium, namely the control of a pneumatic throttle valve for air damper, by a low pressure side arranged pilot control. This low-pressure side pilot control is, as stated above, characterized in that the pilot force is set or regulated as such. This is done by a low-pressure side arranged in a second flow channel pilot valve, which basically acts as an adjustable throttle on the air flow. By means of this "adjustable throttle", a control pressure is generated in a low pressure side located and limited by the main valve and control valve third pressure chamber, ie an "intermediate area" between the two working spaces. The lower limit for the control pressure is then the system pressure on the low pressure side with the control valve fully open and the upper limit with the control valve fully closed, the system pressure on the high pressure side. The third pressure chamber can basically represent a connecting channel between the control valve and the main valve, possibly extended by a bore for guiding the main valve.

Durch eine solche Ausbildung mit einem passiven, aber vorgesteuerten Hauptventil und einem derartig angeordneten Steuerventil / Vorsteuerventil für den Steuerdruck ergibt sich eine exzellentes und feinstufige regelbares Kennlinienfeld für die Luftfeder- und Dämpfereinheit. Zwischen den „harten" und den „weichen" Extremwerten der Dämpfung eines solchen Kennlinienfeldes ist dabei je nach Fahrzustand eine hervorragende Abdeckung des Zwischenbereiches möglich. Bei der Verwendung der Luftfeder- und Dämpfereinheit als Fahrwerksfederung und -Dämpfung im PKW lassen sich zum Beispiel Fahrzustände wie Gefahrenbremsung, Kurvenfahrt, Rollen oder Wanken durch exakte Dämpfereinstellung innerhalb eines weit gespreizten Kennfeldes bestens im Sinne einer Optimierung des Fahrzustandes unterstützen. Eine vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass in einem parallelen dritten Strömungskanal ein fest eingestelltes ungesteuertes Drosselventil angeordnet ist. Dadurch ergibt sich eine fest eingestellte harte Dämpfungscharakteristik in einem Drosselventil eines in Bezug auf die jeweilige Strömungsrichtung in der Zug- oder Druckstufe parallel geschalteten Strömungskanals, die solange erhalten bleibt, wie das Hauptventil im ersten Strömungskanal nicht öffnet, d.h. solange die Vorsteuerung nicht eingeschaltet wird. Es ergibt sich hierdurch nicht nur eine sichere Rückfallebene für z.B. einen Stromausfall, sondern auch eine sehr einfach zu schaltende „harte" Sicherheitseinstellung.Such an embodiment with a passive, but pilot-operated main valve and a control valve / pilot valve arranged in such a way for the control pressure results in an excellent and finely graduated controllable characteristic field for the air spring and damper unit. Between the "hard" and the "soft" extreme values of the damping of such a characteristic field, an excellent coverage of the intermediate region is possible depending on the driving condition. When using the air spring and damper unit as chassis suspension and damping in the car, for example, driving conditions such as emergency braking, cornering, rolling or rolling support by exact damper setting within a wide spread map optimally in terms of optimizing the driving condition. An advantageous embodiment is that in a parallel third flow channel, a fixed uncontrolled throttle valve is arranged. This results in a fixed hard damping characteristic in a throttle valve in relation to the respective flow direction in the train or pressure stage parallel flow channel, which remains as long as the main valve in the first flow channel does not open, ie as long as the pilot control is not turned on. This results in not only a safe fallback for eg a power failure, but also a very easy to switch "hard" security setting.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass der zweite Strömungskanal mindestens teilweise innerhalb des ersten Strömungskanals verläuft. Hierdurch ergibt sich eine besonders integrierte und kompakte Bauweise.A further advantageous embodiment is that the second flow channel extends at least partially within the first flow channel. This results in a particularly integrated and compact design.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das Steuerventil für denA further advantageous embodiment is that the control valve for the

Steuerdruck als Schieber ausgebildet ist, dessen Schließ- oder Bewegungsrichtung im Wesentlichen senkrecht zu Strömungsrichtung in dem beeinflussten Strömungskanal ausgerichtet ist. Eine solche Ausbildung verringert und vergleichmäßigt die erforderlichen Stellkräfte für das Steuerventil beträchtlich. In der Folge lassen sich auch kleinere Stellmotoren mit relativ geringen Leistungen verwenden, was dann wieder die Stromaufnahme für die Stellbewegungen reduziert.Control pressure is designed as a slide whose closing or movement direction is oriented substantially perpendicular to the flow direction in the flow channel influenced. Such a design significantly reduces and evenens out the required actuating forces for the control valve. As a result, smaller actuators with relatively low power can be used, which then again reduces the power consumption for the actuating movements.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das Hauptventil im ersten Strömungskanal und das Drosselventil im dritten Strömungskanal als federbelastete Ventile ausgebildet sind. Bei diese sehr einfachen Konstruktion sind Ventile möglich, die einen Ventilkörper und eine gegen die Öffnungsrichtung des Ventilkörpers auf letzteren wirkende Schraubenfeder als Ventilfeder aufweisen, aber auch Teller- oder Scheibenfedern, bei denen die Federscheibe selbst der Ventilkörper ist und sich z.B. an ihren Rändern federnd hochbiegen kann. Ebenso sind Kombinationen möglich oder Ventile, deren Federbelastung beispielsweise durch Kompression eines auf einen Ventilkörper wirkenden kompressiblen Mediums erfolgt.A further advantageous embodiment consists in that the main valve in the first flow channel and the throttle valve in the third flow channel are designed as spring-loaded valves. In this very simple construction valves are possible, which have a valve body and acting against the opening direction of the valve body on the latter coil spring as a valve spring, but also plate or disc springs, where the spring washer itself is the valve body and bends up resiliently, for example at their edges can. Likewise, combinations are possible or valves whose spring load, for example, by compression of a on a Valve body acting compressible medium takes place.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass im zweiten Strömungskanal hochdruckseitig ein federbelastetes Rückschlagventil angeordnet ist, welches zur Niederdruckseite öffnet. Damit ist gewährleistet, dass bei geschlossenem Steuerventil ein Druckausgleich aus der Hochdruckseite in den dritten Druckraum erfolgt. Das zur Niederdruckseite öffnende und niederdruckseitig mit dem Steuerdruck beaufschlagte Hauptventil wird damit vorderseitig und rückseitig mit gleichem Mediumsdruck beaufschlagt und bleibt geschlossen. Bei geschlossenem Steuerventil und entsprechend ausgelegter Federcharakteristik des Hauptventils ist damit auf einfache Wiese die Rückfallposition abgesichert, bei dem eine harte und fest eingestellte Dämpfungscharakteristik in einem Drosselventil des dritten Strömungskanals zur Wirkung kommt.A further advantageous embodiment is that in the second flow channel high pressure side, a spring-loaded check valve is arranged, which opens to the low pressure side. This ensures that, when the control valve is closed, a pressure equalization takes place from the high-pressure side into the third pressure chamber. The low pressure side opening and the low pressure side acted upon by the control pressure main valve is thus applied to the front side and rear side with the same medium pressure and remains closed. With closed control valve and appropriately designed spring characteristic of the main valve so that the fallback position is secured in a simple way, in which a hard and fixed damping characteristic in a throttle valve of the third flow channel comes into effect.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das federbelasteteA further advantageous embodiment is that the spring-loaded

Rückschlagventil im zweiten Strömungskanal innerhalb des federbelasteten Hauptventils im ersten Strömungskanal angeordnet ist. Durch eine solche „Ventilschachtelung" wird die Baugröße und die Bearbeitung der unterschiedlichen Strömungskanäle und Ventilsitze bei der Herstellung verringert.Check valve is arranged in the second flow channel within the spring-loaded main valve in the first flow channel. Such a "valve box" reduces the size and the processing of the different flow channels and valve seats during manufacture.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass ein vierter Strömungskanal als gedrosselter Bypass ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich, insbesondere bei einer einstellbaren Drosselung, die weitere Möglichkeit einer groben Voreinstellung der Dämpferhärte. Vorteilhafterweise verläuft dann der vierte Strömungskanal mindestens teilweise innerhalb des dritten Strömungskanals. Auch dies dient der Zusammenfassung von Bauteilen und zur Reduzierung der Baugröße. Der der gedrosselte Bypass kann dann auch durch Spaltblenden realisiert werden, ggf. sogar über z.b. Toleranzen bei der Fertigung des Ventilsitzes des dritten Drosselventiles.A further advantageous embodiment is that a fourth flow channel is designed as a throttled bypass. This results, in particular in an adjustable throttling, the further possibility of a rough presetting of the damper hardness. Advantageously, then the fourth flow channel extends at least partially within the third flow channel. This also serves to combine components and to reduce the size. The throttled bypass can then be realized by slit diaphragms, possibly even over z.b. Tolerances in the manufacture of the valve seat of the third throttle valve.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die vier Strömungskanäle mit ihren Ventil- und Drosseleinrichtungen funktionsgleich in beiden Strömungsrichtungen ausgebildet sind. Hierdurch ergibt sich eine Möglichkeit zur Steuerung beider Strömungsrichtungen, nämlich der Druckstufe und der Zugstufe der Dämpfereinheit. Dadurch lassen sich u.a. Aufbauschwingungen bestmöglich reduzieren.A further advantageous embodiment is that the four flow channels with their valve and throttle devices functionally identical in both flow directions are formed. This results in a possibility for controlling both flow directions, namely the pressure stage and the rebound of the damper unit. As a result, it is possible, among other things, to reduce build-up vibrations as best as possible.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass beide Arbeitsräume durch einen innerhalb eines rotationssymmetrischen Gehäuses axial beweglichen und am Kopfende einer Kolbenstange befindlichen rotationssymmetrischen Kolben getrennt sind, sodass ein Arbeitsraum auf der Kolbenvorderseite angeordnet ist und mindestens der andere Arbeitsraum auf der Kolbenrückseite angeordnet ist. Die gesamte Luftfeder- und Dämpfereinheit benötigt dann wenig Bauraum, insbesondere keine entfernt liegenden zusätzlichen und mit Leitungen verbundene Ausgleichsräume. In vorteilhafter Weise auf ein Minimum reduziert wird die Baugröße dann, wenn zusätzlich die Strömungskanäle innerhalb des beweglichen Kolbens verlaufen.A further advantageous embodiment is that both working spaces are separated by a rotationally symmetrical piston axially movable within a rotationally symmetrical housing and located at the head end of a piston rod, so that a working space is arranged on the piston front side and at least the other working space is arranged on the piston rear side. The entire air spring and damper unit then requires little space, especially no remote additional and connected to lines compensation chambers. Advantageously, the size is reduced to a minimum when in addition the flow channels extend within the movable piston.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung besteht dabei darin, dass innerhalb des beweglichen Kolbens - funktionsmäßig dargestellt - für jede Strömungsrichtung vier Strömungskanäle vorgesehen sind, die teilweise ineinander bzw. auf gleichen Wegen verlaufen. Der jeweils erste Strömungskanal weist dabei ein vorgesteuertes und aus einem durch eine Feder belasteten Ventilkörper bestehendes Hauptventil auf und die Achse und Bewegungsrichtung des Ventilkörpers und der Feder des Hauptventils sind senkrecht zur Kolbenachse angeordnet. Der jeweils zweite Strömungskanal verläuft dabei teilweise innerhalb des ersten Strömungskanals und weist ein federbelastetes Rückschlagventil aufweist, welches innerhalb des Ventilkörpers des Hauptventils angeordnet ist. Achse und Bewegungsrichtung des Rückschlagventils sind ebenfalls senkrecht zur Kolbenachse und koaxial zum Hauptventil angeordnet sind. Das Steuerventil ist hierbei als elektrisch angetriebener Schieber ausgebildet und der Antrieb des Steuerventil liegt mit seiner Achse und Wirkungsrichtung senkrecht zur Kolbenachse und parallel zur oder in der Achsrichtung des Hauptventils.A particularly advantageous embodiment consists in the fact that within the movable piston - shown functionally - four flow channels are provided for each flow direction, which partially extend into each other or on the same paths. The respective first flow channel in this case has a pilot-operated and consisting of a loaded by a spring valve body main valve and the axis and direction of movement of the valve body and the spring of the main valve are arranged perpendicular to the piston axis. The respective second flow channel extends partially within the first flow channel and has a spring-loaded check valve, which is arranged within the valve body of the main valve. The axis and direction of movement of the check valve are also arranged perpendicular to the piston axis and coaxial with the main valve. The control valve is designed as an electrically driven slide and the drive of the control valve is with its axis and direction of action perpendicular to the piston axis and parallel to or in the axial direction of the main valve.

Hierdurch wird eine besonders kompakte Bauweise und damit eine Minimierung desThis results in a particularly compact design and thus minimizing the

Bedarfs an Einbauraum im Fahrzeug erreicht. Dies kann dadurch noch gesteigert werden, dass das Hauptventil, das Steuerventil und der Antrieb des Steuerventils in einer Achse liegen und diese Achsen für die Zugstufe und für die Druckstufe parallel und im Kolben übereinander angeordnet sind.Demand for installation space in the vehicle reached. This can be increased even further that the main valve, the control valve and the drive of the control valve are in one axis and these axes for the rebound stage and for the compression stage are arranged in parallel and in the piston one above the other.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht dabei darin, dass die Schiebergeometrie des Steuerventils so ausgebildet ist, dass der durch das Steuerventil zu öffnende Querschnitt sich in seiner Querschnittsfläche nichtlinear ändert, nämlich beim Öffnen des Schiebers nichtlinear vergrößert bzw. beim Schließen nichtlinear verkleinert wird. Dadurch wirkt man der üblicherweise vorhandenen proportionalen Öffhungscharakteristik der elektromagnetischen Antriebe entgegen. Die proportionale Öffhungscharakteristik von elektromagnetischen Antrieben führt aufgrund der an sich zur Änderung eines Kanalquerschnitts nichtproportionalen Änderung der Strömungsverhältnisse (dämpfende Drosselströmung) zu einem nicht-linearen Verhältnis von Druckdifferenz zu Öffnungsquerschnitt und damit zu Sprüngen der Kennlinien im Kennlinienfeld. Dies lässt sich elegant durch die vorteilhafte Schiebergeometrie verhindern, sodass man eine gleichmäßige Stufung der Kennlinien im Kennlinienfeld erreicht. Auf einfache Weise lässt sich dieses Verhalten durch eine Gestaltung des Steuerventilschiebers dergestalt erreichen, dass das Steuerventil als ein den Querschnitt eines Strömungskanals beeinflussender Flachschieber ausgebildet ist, dessen Vorderseite mit abgestuften und abgeschrägten Rücksprüngen versehen ist.A further advantageous embodiment consists in the fact that the slide geometry of the control valve is formed so that the cross-sectional area to be opened by the control valve changes nonlinearly in its cross-sectional area, namely non-linearly enlarged when opening the slide or is reduced non-linearly when closing. This counteracts the usually present proportional Öffhungscharakteristik the electromagnetic drives. The proportional Öffhungscharakteristik of electromagnetic drives leads due to the non-proportional change in a channel cross-section change in flow conditions (damping throttle flow) to a non-linear ratio of pressure difference to opening cross-section and thus to jumps in the characteristics in the characteristic field. This can be elegantly prevented by the advantageous slide geometry, so that one achieves a uniform gradation of the characteristics in the characteristic field. In a simple way, this behavior can be achieved by designing the control valve slide in such a way that the control valve is designed as a flat slide influencing the cross section of a flow channel, the front side of which is provided with stepped and bevelled recesses.

Selbstverständlich ist es nach wie vor auch möglich, eine lineare Änderung des zu öffnenden Querschnitts durch einen einfach ausgebildeten, z.B. rechteckigen, Steuerventilschieber vorzusehen, wenn die durch die niederdruckseitige Vorsteuerung erreichte „sanfte" Öffnung des Hauptventils eine ausreichende Stufung des Kennlinienfeldes ergibt.Of course, it is still possible to make a linear change of the openable cross section by a simply formed, e.g. rectangular, to provide control valve slide when the achieved by the low-pressure side feedforward "soft" opening of the main valve results in a sufficient gradation of the characteristic field.

Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Gezeigt ist hier ein so genannter „Dreibalg-Dämpfer", bei dem beide Arbeitsräume mindestens Teilweise von Rollbälgen begrenzt sind. Es versteht sich von selbst, das jede andere Luftfeder-Dämpfereinheit, also etwa eine solche mit separaten Ausgleichsräumen als Arbeitsräumen oder eine, die lediglich starre Kolben und Zylinder-Konstruktionen aufweist, ebenso mit den erfindungsgemäßen Merkmalen ausgebildet werden kann. Es zeigen:Reference to an embodiment, the invention will be explained in more detail. Shown here is a so-called "three-valve damper", in which both working spaces are at least partially limited by rolling bellows.It goes without saying that any other air suspension damper unit, such as one with separate compensation chambers as Workspaces or one which has only rigid piston and cylinder constructions, can also be formed with the features according to the invention. Show it:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Luftfeder- und Dämpfereinheit in Dreibalg-Ausführung für ein Fahrwerk eines luftgefederten Personenkraftwagens, Fig. 2 eine prinzipielle Darstellung der im Kolben einer erfindungsgemäßen Luftfeder- und Dämpfereinheit angeordneten Strömungskanäle,2 shows a schematic representation of the flow channels arranged in the piston of an air spring and damper unit according to the invention, FIG. 2 shows a basic illustration of the air spring and damper unit in a three-membered design for a chassis of an air-sprung passenger vehicle.

Fig. 3 einen horizontalen Schnitt A -A durch eine erfindungsgemäße konstruktive Ausführung eines Kolbens gemäß Fig.l im Detail,3 shows a horizontal section A -A through a constructive design according to the invention of a piston according to Fig.l in detail,

Fig.4 einen perspektivischen vertikalen Schnitt durch einen Kolben einer erfindungsgemäße Luftfeder- und Dämpfereinheit gemäß Fig. 1 mit geschlossenem Steuerventil,4 shows a perspective vertical section through a piston of an inventive air spring and damper unit according to FIG. 1 with a closed control valve, FIG.

Fig. 5 einen perspektivischen vertikalen Schnitt durch einen Kolben einer erfindungsgemäße Luftfeder- und Dämpfereinheit gemäß Fig. 4 mit geöffnetemFig. 5 is a perspective vertical section through a piston of an inventive air spring and damper unit of FIG. 4 with open

Steuerventil, Fig. 6 anhand von Strömungspfeilen einen Strömungsverlauf bei geöffnetemControl valve, Fig. 6 on the basis of flow arrows a flow during open

Flachschieber,Flat slide,

Fig. 7 ein Feld von Dämpfungskennlinien der erfindungsgemäßen Luftfeder- und Dämpfereinheit.Fig. 7 shows a field of damping characteristics of the air spring and damper unit according to the invention.

Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße 3-Balg-Luftfeder- und Dämpfereinheit 1 für ein Fahrwerk eines luftgefederten Personenkraftwagens. Die Luftfeder- und Dämpfereinheit weist zwei mit Druckluft gefüllte Arbeitsräume 2 und 3 auf. Die Druckluft wird über einen hier nicht näher dargestellten Kompressor, über zugehörige Ventile und Leitungen in bekannter Weise in die Arbeitsräume gefördert und kann ebenfalls über dieses System abgelassen werden. Üblicherweise besteht ein Luftfeder- oder Niveauregelsystem aus Druckluftanlage / Druckluftversorgung und vier Luftfedermodulen, nämlich für jedes Rad eines, und wird insgesamt über eine Steuerungseinrichtung geregelt. Die Arbeitsräume 2 und 3 sind in einem gemeinsamen topfförmigen, hier zylindrisch ausgebildeten Gehäuse 4 angeordnet und durch einen am Kopfende einer Kolbenstange 5 befindlichen, rotationssymmetrisch ausgebildeten Kolben 6 getrennt.Fig. 1 shows a 3-bellows air spring and damper unit 1 according to the invention for a chassis of an air-sprung passenger car. The air spring and damper unit has two working spaces 2 and 3 filled with compressed air. The compressed air is conveyed via a compressor not shown here, via associated valves and lines in a known manner in the work spaces and can also be drained through this system. Usually, there is an air spring or level control system of compressed air system / compressed air supply and four air spring modules, namely for each wheel one, and is controlled in total by a control device. The work spaces 2 and 3 are arranged in a common pot-shaped, here cylindrical housing 4 and separated by a head of a piston rod 5 located, rotationally symmetrical piston 6.

Der Kolben 6 ist innerhalb des zylindrischen Gehäuses 4 axial beweglich. Innerhalb des Kolbens 6 sind die im Weiteren näher dargestellten und die Arbeitsräume verbindenden Strömungskanäle angeordnet, wobei in jeder Strömungsrichtung jeweils mindestens vier Strömungskanäle vorhanden sind, wie sie im weiteren beschrieben werden.The piston 6 is axially movable within the cylindrical housing 4. Within the piston 6, the flow channels are shown in more detail below and connecting the work spaces arranged, wherein in each flow direction in each case at least four flow channels are present, as will be described below.

Der Kolben 6 und die Kolbenstange 5 werden jeweils durch Rollbälge 7, 8 und 9 innerhalb des zylindrischen Gehäuses abgedichtet und geführt. Die Außenflächen 10 und 11 des Kolbens und der Kolbenstange sowie die Innenfläche 12 des Zylinders sind jeweils über einen für das Abrollen der Rollbälge erforderlichen Bereich als rotationssymmetrische Abrollkonturen ausgebildet.The piston 6 and the piston rod 5 are each sealed and guided by rolling bellows 7, 8 and 9 within the cylindrical housing. The outer surfaces 10 and 11 of the piston and the piston rod and the inner surface 12 of the cylinder are each formed over a required for the rolling of the rolling bellows area as rotationally symmetric rolling contours.

Ein zwischen dem Ende des zylindrischen Gehäuses und dem unteren Anschlußpunkt 13 zum Fahrwerk üblicherweise befindlicher Faltenbalg zum Schutz gegenüber Umgebungseinflüssen ist hier nicht näher dargestellt.A between the end of the cylindrical housing and the lower connection point 13 to the chassis usually located bellows for protection against environmental influences is not shown here.

Die Luftfeder- und Dämpfereinheit weist weiterhin federnd ausgebildete Anschläge 14 und 15 auf, die bei entsprechender Belastung in der Druck- oder in der Zugstufenendlage den Kolbenweg / Federweg begrenzen, damit kein metallischer Kontakt entsteht.The air spring and damper unit further comprises resilient stops 14 and 15, which limit the piston travel / travel with a corresponding load in the pressure or in the Zugstufenendlage, so that no metallic contact.

Die Außenfläche des rotationssymmetrischen Kolbens 6 ist als ein sich nach oben verjüngender Kegelmantel ausgebildet. Dadurch weisen der erste Rollbalg 7 und der zweite Rollbalg 8 unterschiedliche wirksame Durchmesser 16 und 17 auf, die jeweils größer sind als der wirksame Durchmesser 18 des dritten Rollbalges 9, der die Rollfalte 19 bildet. Der wirksame Durchmesser 16 des ersten Rollbalges ist kleiner ist als der wirksame Durchmesser 17 des zweiten Rollbalges. Durch die unterschiedlichen wirksamen Durchmesser 16 und 17 entsteht eine Differenzfläche (Kreisringfläche), die eine auf den Kolben wirkende Kraft erzeugt. Diese Differenzkraft, auf die hier nicht weiter einzugehen ist, wird über die Kolbenflächen ausgelegt im Zusammenwirken mit dem wirksamen Durchmessers 18 des Rollbalgs 9.The outer surface of the rotationally symmetrical piston 6 is designed as an upwardly tapering conical surface. As a result, the first rolling bellows 7 and the second rolling bellows 8 have different effective diameters 16 and 17, which are each larger than the effective diameter 18 of the third rolling bellows 9, which forms the rolled fold 19. The effective diameter 16 of the first rolling bellows is smaller than the effective diameter 17 of the second rolling bellows. Due to the different effective diameter 16 and 17 creates a differential surface (annular surface), which generates a force acting on the piston. This differential force, not to go into this here is, is designed on the piston surfaces in cooperation with the effective diameter 18 of the rolling bellows. 9

Karosserieseitig ist die Luftfeder- und Dämpfereinheit über ein Federbein-Kopflager 20 mit dem Fahrzeug in bekannter Weise verbunden.Body side, the air spring and damper unit via a shock absorber head bearing 20 is connected to the vehicle in a known manner.

Die Fig. 2 zeigt nun in prinzipieller und funktioneller Darstellung die im Kolben einer erfindungsgemäßen Luftfeder- und Dämpfereinheit angeordneten Strömungskanäle, Drosseln, Ventile und Funktionen. Hierbei erkannt man oben den augenblicklich hochdruckseitigen Arbeitsraum 2 der Luftfeder- und Dämpfereinheit, im unteren Bereich dagegen den augenblicklich niederdruckseitigen Arbeitraum 3. Die zwischen diesen Arbeitsräumen dargestellten Strömungskanäle, Drosseln, Ventile und Funktionen befinden sich in einem rotationssymmetrischen Kolben 6, so dass ein Arbeitsraum auf der Kolbenvorderseite angeordnet ist und der andere Arbeitsraum auf der Kolbenrückseite angeordnet ist.Fig. 2 shows now in a basic and functional representation arranged in the piston of an air spring and damper unit according to the invention flow channels, throttles, valves and functions. In this case, one recognizes the currently high-pressure side working space 2 of the air spring and damper unit, in the lower area, however, the currently low-pressure side working space 3. The flow channels, throttles, valves and functions shown between these work spaces are located in a rotationally symmetrical piston 6, so that a working space the piston front side is arranged and the other working space is arranged on the piston rear side.

Innerhalb des beweglichen Kolbens, d.h. zwischen den Arbeitsräumen sind für jede Strömungsrichtung vier Strömungskanäle 21 bis 24 vorgesehen. Der jeweils erste Strömungskanal 21 weist ein vorgesteuertes und aus einem durch eine Feder 25 belasteten Ventilkörper 26 bestehendes Hauptventil 27 auf. Der zweite Strömungskanal 22 verläuft dabei teilweise innerhalb des ersten Strömungskanals und weist ein Drosselventil 28 auf, hier dargestellt als Blende oder Bohrung innerhalb des Ventilkörpers 26 des Hauptventils 27. In der tatsächlichen Ausführung ist dieses Drosselventil als federbelastetes Rückschlagventil ausgebildet, wie später beschrieben. Der zweite Strömungskanal 22 beinhaltet weiterhin ein Steuerventil 29. Das Steuerventil weist als Ventilkörper einenWithin the movable piston, i. between the working spaces four flow channels 21 to 24 are provided for each flow direction. The respective first flow channel 21 has a pilot-operated and consisting of a loaded by a spring 25 valve body 26 existing main valve 27. The second flow channel 22 extends partially within the first flow channel and has a throttle valve 28, shown here as a diaphragm or bore within the valve body 26 of the main valve 27. In the actual embodiment, this throttle valve is designed as a spring-loaded check valve, as described later. The second flow channel 22 further includes a control valve 29. The control valve has a valve body as a

Schieber 30 auf, dessen Schließ- oder Bewegungsrichtung 31 im Wesentlichen senkrecht zu Strömungsrichtung ausgerichtet ist. Der Schieber ist hier federbelastet, wird aber gegen die Feder 32 mit Hilfe eines elektromagnetischen Antriebs verstellt.Slider 30, the closing or movement direction 31 is aligned substantially perpendicular to the flow direction. The slider is here spring-loaded, but is adjusted against the spring 32 by means of an electromagnetic drive.

Die Luftfeder- und Dämpfereinheit weist einen parallelen dritten Strömungskanal 23 auf, in dem ein fest eingestelltes ungesteuertes Drosselventil angeordnet ist. Dieses Drosselventil 33 besteht aus einem durch eine Feder 34 belasteten Ventilkörper 35. Dadurch ergibt sich eine fest eingestellte harte Dämpfungscharakteristik in einem Drosselventil in Bezug auf die jeweilige Strömungsrichtung, d.h. eine „harte" Sicherheitseinstellung.The air spring and damper unit has a parallel third flow channel 23, in which a fixed uncontrolled throttle valve is arranged. This Throttle valve 33 consists of a loaded by a spring 34 valve body 35. This results in a fixed hard damping characteristic in a throttle valve with respect to the respective flow direction, ie, a "hard" security setting.

Letztlich erkennt man einen vierter Strömungskanal 24, in dessen Verlauf und hier innerhalb des Ventilkörpers 35 ein mittels Drosselbohrungen ausgebildeter Bypass 36 vorhanden ist. Hierdurch lässt sich die Dämpferhärte voreinstellen.Finally, one recognizes a fourth flow channel 24, in the course of which and here within the valve body 35 a bypass 36 formed by means of throttle bores is present. This makes it possible to preset the damper hardness.

Die Fig. 3 zeigt nun im Detail einen horizontalen Schnitt durch konstruktive Ausführung eines Kolbens 6. Innerhalb des beweglichen Kolbens 6 ist für je Strömungsrichtung ein erster Strömungskanal 21 vorahnden, der ein vorgesteuertes Hauptventil 27 aufweist, welches aus einem durch eine Feder 25 belasteten Ventilkörper 26 besteht. Der Ventilkörper 26 ist hierbei topfförmig ausgebildet und wird in einer entsprechenden Ausnehmung 37 des Kolbens geführt. Die Schraubenfeder /Ventilfeder 25 ist gehalten und geführt in der rückseitigen topfförmigen Vertiefung des Ventilkörpers 26 und stützt sich kolbenseitig gegen den Boden der Ausnehmung 37 ab. Der Ventilkörper 26 kann somit unter bestimmten Bedingungen durch Mediumsdruck gegen den Federdruck in Richtung Kolbenachse verschoben werden, so dass der Ventilkörper 26 den Strömungskanal 21 zunehmend freigibt.3 shows in detail a horizontal section through constructive design of a piston 6. Within the movable piston 6 is vorahnden for each flow direction, a first flow channel 21 having a pilot-operated main valve 27, which consists of a loaded by a spring 25 valve body 26th consists. The valve body 26 is cup-shaped and is guided in a corresponding recess 37 of the piston. The coil spring / valve spring 25 is held and guided in the rear cup-shaped recess of the valve body 26 and is supported on the piston side against the bottom of the recess 37 from. The valve body 26 can thus be moved under certain conditions by medium pressure against the spring pressure in the direction of the piston axis, so that the valve body 26, the flow channel 21 increasingly releases.

Die Achse und Bewegungsrichtung des Ventilkörpers 26 und der Ventilfeder 25 des Hauptventils 27 sind dabei senkrecht zur Kolbenachse angeordnet. Letztere steht in der hier gezeigten Konstruktion ja senkrecht zur Zeichnungsebene (siehe Anordnung des Schnittes A - A in der Fig. 1).The axis and direction of movement of the valve body 26 and the valve spring 25 of the main valve 27 are arranged perpendicular to the piston axis. The latter is in the construction shown here perpendicular to the plane of the drawing (see arrangement of the section A - A in Fig. 1).

Der jeweils zweite Strömungskanal 22 verläuft dabei teilweise, nämlich in dem in der Fig. 3 auf der linken Seite befindlichen Bereich, innerhalb des ersten Strömungskanals 21 und weist ein Rückschlagventil 38 auf, welches innerhalb des Ventilkörpers 26 des Hauptventils 27 angeordnet ist. Das Rückschlagventil 38 wird durch eine Ventilfeder 39 in seinen Ventilsitz 40 auf der Innenseite, d.h. am Topfgrund des Ventilkörpers 26 gedrückt. Achse und Bewegungsrichtung des Rückschlagventils sind ebenfalls senkrecht zur Kolbenachse und koaxial zum Hauptventil angeordnet sind.The respective second flow channel 22 runs partially, namely in the region located on the left side in FIG. 3, within the first flow channel 21 and has a check valve 38, which is arranged inside the valve body 26 of the main valve 27. The check valve 38 is pressed by a valve spring 39 in its valve seat 40 on the inside, ie the bottom of the pot body 26. The axis and direction of movement of the check valve are also arranged perpendicular to the piston axis and coaxial with the main valve.

Das Rückschlagventil 38 wird dabei geführt und gehalten von einem in die Rückseite des Hauptventils eingeschraubten und mit Durchlässen versehenen Käfig 41, an dem sich auch die Feder 39 abstützt.The check valve 38 is guided and held by a screwed into the back of the main valve and provided with passages cage 41, on which also the spring 39 is supported.

Das Steuerventil 29 im Strömungskanal 22 ist hierbei als elektrisch angetriebener Schieber 42 ausgebildet und der Antrieb 43 des Steuerventil liegt mit seiner Achse und Wirkungsrichtung senkrecht zur Kolbenachse und hier in der Achsrichtung des Hauptventils 27.The control valve 29 in the flow channel 22 is in this case designed as an electrically driven slide 42 and the drive 43 of the control valve lies with its axis and direction of action perpendicular to the piston axis and here in the axial direction of the main valve 27th

Hauptventil 27, Rückschlagventil 38, das Steuerventil 42 und der Antrieb 43 des Steuerventils liegen hier in einer Achse und benötigen so ein Minimum an Bauraum.Main valve 27, check valve 38, the control valve 42 and the drive 43 of the control valve are here in one axis and thus require a minimum of installation space.

Es ist wichtig, dass der topffbrmig ausgebildete Ventilkörper 26 möglichst reibungsfrei in der entsprechenden Ausnehmung 37 des Kolbens geführt wird, nicht verkantet und trotzdem möglichst luftdicht in der Ausnehmung sitzt. Dies erreicht man durch sorgfältige Passungseinstellung und /oder zusätzliche fachlichen Maßnahmen, wie leicht laufende Dichtungen, gleitende Beschichtungen (Teflon), etc.It is important that the cup-shaped valve body 26 is guided as frictionless as possible in the corresponding recess 37 of the piston, not tilted and still sits as airtight as possible in the recess. This can be achieved by careful adjustment of fit and / or additional technical measures, such as easy-running seals, sliding coatings (Teflon), etc.

Fig. 4 zeigt zur weiteren Verdeutlichung einen perspektivisch-vertikalen Schnitt durch einen Kolben einer erfϊndungsgemäßen Luftfeder- und Dämpfereinheit gemäß Fig. 1 bei geschlossenem Steuerventil / Steuerschieber.Fig. 4 shows, for further clarification, a perspective-vertical section through a piston of an inventive air spring and damper unit according to FIG. 1 with the control valve / spool closed.

Bei dieser ausnehmend Platz sparenden und kompakten Anordnung aller Strömungskanäle im Kolben erkennt man im oberen Teil des Kolbens die senkrecht zur Kolbenachse angeordneten Strömungsregeleinrichtungen für die Druckstufe, im unteren Teil des Kolbens die für die Zugstufe. Beide Einrichtungen funktionieren prinzipiell und konstruktiv gleich. Der Einfachheit halber werden daher in der Fig. 4 lediglich dieIn this exceptionally space-saving and compact arrangement of all flow channels in the piston can be seen in the upper part of the piston arranged perpendicular to the piston axis flow control devices for the pressure stage, in the lower part of the piston for the rebound. Both facilities work in principle and constructively the same. For the sake of simplicity, therefore, in FIG. 4, only the

Einrichtungen für die Druckstufe angezogen, also die Einrichtungen, die beispielsweise dann betätigt werden, wenn die Fahrzeugkarosserie aufgrund von Straßenunebenheiten in die Federung eintaucht. In diesem Fall bewegt sich der Kolben nach oben, wie auch aus der Fig. 1 gut verständlich. Dann ist also der Druck des Mediums oberhalb des Kolbens größer als unterhalb des Kolbens.Attracted facilities for the pressure stage, so the facilities, for example then actuated when the vehicle body is immersed in the suspension due to bumps in the road. In this case, the piston moves upward, as well as from Fig. 1 well understood. So then the pressure of the medium above the piston is greater than below the piston.

Bei dieser erfϊndungsgemäßen Ausführung erfolgt die Regelung der Ventilströmungen des Hauptventils 44 auch durch eine niederdruckseitig angeordnete Vorsteuerung 45. Die Vorsteuerung beinhaltet dabei das niederdruckseitig im zweiten Strömungskanal 22 angeordnete elektromagnetisch angetriebene Vorsteuerventil 46, welches wie eine verstellbare Drossel auf die Luftströmung wirkt. Dadurch wird in einem zurIn this erfϊndungsgemäßen embodiment, the control of the valve flows of the main valve 44 also takes place by a low pressure side arranged pilot control 45. The pilot control includes the low pressure side arranged in the second flow channel 22 electromagnetically driven pilot valve 46, which acts as an adjustable throttle on the air flow. This will be in a for

Niederdruckseite gelegenen und durch Hauptventil 44 und Vorsteuerventil bzw. Steuerschieber 48 begrenzten dritten Druckraum 47 zwischen den beiden Arbeitsräumen 2 und 3 ein Steuerdruck erzeugt. Die theoretische Untergrenze für den Steuerdruck ist dann bei vollständig geöffnetem Steuerventil der Systemdruck auf der Niederdruckseite, die Obergrenze bei vollständig geschlossenem Vorsteuerventil der Systemdruck auf der Hochdruckseite. Das Vorsteuerventil 46 betätigt dabei einen Flachschieber 48, der senkrecht zur Kolbenachse den zugehörigen Strömungskanal schließen oder öffnen kann.Low pressure side located and limited by the main valve 44 and the pilot valve or spool 48 third pressure chamber 47 between the two working spaces 2 and 3 generates a control pressure. The theoretical lower limit for the control pressure is then the system pressure on the low pressure side when the control valve is fully open, the upper limit with the pilot valve completely closed, the system pressure on the high pressure side. The pilot valve 46 actuates a flat slide 48 which can close or open the associated flow channel perpendicular to the piston axis.

Das vorgesteuerte Hauptventil 44 besteht aus einem durch eine Ventilfeder 49 belasteten Ventilkörper 50. Der Ventilkörper 50 ist auch hier topfförmig ausgebildet und wird in einer entsprechenden Ausnehmung 51 des Kolbens geführt. Die als Schraubenfeder ausgebildete Ventilfeder 49 ist gehalten und geführt in der rückseitigen topfförmigen Vertiefung des Ventilkörpers 50 und stützt sich kolbenseitig gegen den Boden der Ausnehmung 51 ab.The pilot-operated main valve 44 consists of a valve body 50 loaded by a valve spring 49. The valve body 50 is also cup-shaped here and is guided in a corresponding recess 51 of the piston. Trained as a helical spring valve spring 49 is held and guided in the back cup-shaped recess of the valve body 50 and is supported on the piston side against the bottom of the recess 51 from.

Innerhalb desselben Strömungskanals zwischen den beiden Arbeitsräumen 2 und 3 und gleichzeitig innerhalb des Ventilkörpers 50 des Hauptventils 44 ist ein Rückschlagventil 52 angeordnet, welches funktional zum zweiten Strömungskanal gehört, der auch die Vorsteuerung beinhaltet. Das Rückschlagventil 52 besteht aus einem Ventilkörper 53 und wird durch eine Feder 54 in seinen Ventilsitz 55 auf einen Kragen des Ventilkörpers 50 des Hauptventils gedrückt. Achse und Bewegungsrichtung des Rückschlagventils sind ebenfalls senkrecht zur Kolbenachse und koaxial zum Hauptventil angeordnet sind.Within the same flow channel between the two working spaces 2 and 3 and simultaneously within the valve body 50 of the main valve 44, a check valve 52 is arranged, which functionally belongs to the second flow channel, which also includes the pilot control. The check valve 52 consists of a valve body 53 and is by a spring 54 in its valve seat 55 on a collar of the valve body 50 of the Main valve pressed. The axis and direction of movement of the check valve are also arranged perpendicular to the piston axis and coaxial with the main valve.

Solange der Flachschieber 48 des Vorsteuerventils 46 geschlossen ist, sind die Drücke im dritten Druckraum 47 und im hochdruckseitigen Arbeitsraum 2 gleich groß, da ein Ausgleich über das Rückschlagventil 52 erfolgt. Sobald aber durch Öffnen des Flachschiebers 48 und damit durch eine Verbindung des dritten Druckraums 47 mit dem niederdruckseitigen Arbeitsraum 3 eine Druckdifferenz vor und hinter dem Hauptventil 44 entsteht, wird letzteres gegen den Federdruck in Richtung Kolbenachse verschoben werden, so dass der Ventilkörper 50 den Strömungskanal freigibt.As long as the flat slide 48 of the pilot valve 46 is closed, the pressures in the third pressure chamber 47 and the high-pressure side working chamber 2 are the same size, since a compensation via the check valve 52 takes place. But as soon as a pressure difference before and behind the main valve 44 is created by opening the flat slide 48 and thus by a connection of the third pressure chamber 47 with the low-pressure side working space 3, the latter will be displaced against the spring pressure in the direction of the piston axis, so that the valve body 50 releases the flow channel ,

Fig. 5 zeigt noch einmal einen perspektivischen vertikalen Schnitt durch einen Kolben einer erfϊndungsgemäße Luftfeder- und Dämpfereinheit gemäß Fig. 4, jedoch mit geöffnetem Flachschieber 48 des Vorsteuerventils 46. Hier erkennt man auch gut die auf der Vorderseite 56 des Flachschiebers 48 ausgebildeten abgeschrägten Abstufungen, wodurch sich der durch das Vorsteuerventil zu öffnende Querschnitt sich in seiner Fläche nichtlinear ändert, nämlich beim Öffnendes Schiebers nichtlinear vergrößert bzw. beim Schließen nichtlinear verkleinert.5 again shows a perspective vertical section through a piston of an inventive air spring and damper unit according to FIG. 4, but with the flat slide 48 of the pilot valve 46 open. Here, too, the beveled graduations formed on the front 56 of the flat slide 48 can be seen well. whereby the cross-section to be opened by the pilot valve changes non-linearly in its surface, namely non-linearly enlarged when the slide is opened or reduced non-linearly when closing it.

Fig. 6 zeigt lediglich zur Verdeutlichung und ohne weitere Bezugszeichen anhand von Strömungspfeilen den Strömungsverlauf bei geöffnetem Flachschieber 48 durch das Hauptventil 44 und das Rückschlagventil 52.FIG. 6 merely shows the course of flow when the flat slide 48 is open through the main valve 44 and the check valve 52, for clarification and without further reference symbols on the basis of flow arrows.

Fig. 7 zeigt ein Feld von Dämpfungskennlinien, wie es sich mit der erfindungsgemäßen Luftfeder- und Dämpfereinheit erreichen lässt. Aufgetragen als Maß für die Dämpfung ist hier ist hier die Druckdifferenz ΔP in bar (Hektopascal) über dem Normvolumenstrom in Litern / min. Deutlich wird hier insbesondere die gleichmäßige Verteilung der Dämpfungskennlinien zwischen den Extrema, nämlich der Kennlinie 57 bei härtester Einstellung mit geschlossenem Vorsteuerventil und der Kennlinie 58 bei weicher Einstellung mit völlig geöffnetem Vorsteuerventil. BezugszeichenlisteFig. 7 shows a field of damping characteristics, as can be achieved with the air spring and damper unit according to the invention. Plotted as a measure of the damping here is here the pressure difference ΔP in bar (hectopascal) above the standard volume flow in liters / min. Particularly noteworthy here is the even distribution of the damping characteristics between the extremes, namely the characteristic curve 57 at the hardest setting with closed pilot valve and the characteristic curve 58 at soft setting with fully open pilot valve. LIST OF REFERENCE NUMBERS

(Teil der Beschreibung)(Part of the description)

1 Luftfeder- und Dämpfereinheit1 air spring and damper unit

2 Arbeitsraum / Druckraum2 working space / pressure room

3 Arbeitsraum / Druckraum3 working space / pressure room

4 Gehäuse4 housing

5 Kolbenstange5 piston rod

6 Kolben6 pistons

7 Rollbalg7 rolling bellows

8 Rollbalg8 rolling bellows

9 Rollbalg9 rolling bellows

10 Kolbenaußenfläche10 piston outer surface

11 Kolbenaußenfläche11 piston outer surface

12 Zylinderinnenfläche12 cylinder inner surface

13 Anschlusspunkt13 connection point

14 Anschlag14 stop

15 Anschlag15 stop

16 wirksamer Rollbalg-Durchmesser16 effective rolling bellows diameter

17 wirksamer Rollbalg-Durchmesser17 effective rolling bellows diameter

18 wirksamer Rollbalg-Durchmesser18 effective rolling bellows diameter

19 Rollfalte19 rolled fold

20 Federbein-Kopflager20 shock absorber head bearings

21 Strömungskanal21 flow channel

22 Strömungskanal22 flow channel

23 Strömungskanal23 flow channel

24 Strömungskanal24 flow channel

25 Ventilfeder25 valve spring

26 Ventilkörper26 valve body

27 Hauptventil27 main valve

28 Drosselventil 29 Steuerventil28 throttle valve 29 control valve

30 Ventilschieber30 valve spool

31 B ewegungsrichtung31 direction of movement

32 Feder32 spring

33 Drosselventil33 throttle valve

34 Ventilfeder34 valve spring

35 Ventilkörper35 valve body

36 Bypass36 bypass

37 Ausnehmung37 recess

38 Rückschlagventil38 check valve

39 Ventilfeder39 valve spring

40 Ventilsitz40 valve seat

41 Ventilkäfig41 valve cage

42 Elektrisch angetriebener Schieber42 Electrically driven slide

43 Antrieb des Steuerventils43 Drive of the control valve

44 Hauptventil44 main valve

45 Vorsteuerung45 pilot control

46 Vorsteuerventil46 pilot valve

47 Dritter Druckraum47 Third pressure room

48 Flachschieber48 flat slide

49 Ventilfeder / Schraubenfeder49 valve spring / coil spring

50 Ventilkörper50 valve body

51 Ausnehmung51 recess

52 Rückschlagventil52 check valve

53 Ventilkörper53 valve body

54 Ventilfeder54 valve spring

55 Ventilsitz55 valve seat

56 Vorderseite des Flachschiebers56 Front of the flat slide

57 Kennlinie „Hart"57 Characteristic "Hard"

58 Kennlinie „Weich" 58 Characteristic "Soft"

Claims

Patentansprüche claims

1. Luftfeder- und Dämpfereinheit für Fahrzeuge, welche mindestens zwei mit Druckluft gefüllte Druckräume als Arbeitsräume aufweist, bei der mindestens ein Arbeitsraum jeweils mindestens teilweise durch bewegliche Wände begrenzt wird, insbesondere durch bewegliche Wände in Form von Roll- oder Faltenbälgen, bei der die Arbeitsräume untereinander über Strömungskanäle verbunden sind und die Strömungskanäle Drosselventile aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in einer Strömungsrichtung in einem ersten Strömungskanal (21) ein in seiner Dämpfung steuerbares Drosselventil angeordnet und als vorgesteuertes und zur Niederdruckseite öffnendes Hauptventil (27, 44) ausgebildet ist, das niederdruckseitig mit einem Steuerdruck beaufschlagbar ist.1. air spring and damper unit for vehicles, which has at least two pressure chambers filled with compressed air as working spaces, wherein at least one working space is each at least partially limited by movable walls, in particular by movable walls in the form of rolling or bellows, in which the workrooms connected to each other via flow channels and the flow channels have throttle valves, characterized in that arranged in at least one flow direction in a first flow channel (21) controllable in its damping throttle valve and as pilot operated and low pressure side opening main valve (27, 44) is formed, the low pressure side can be acted upon by a control pressure.

2. Luftfeder- und Dämpfereinheit gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung des Steuerdrucks in einem zweiten Strömungskanal (22) niederdruckseitig ein Steuerventil (29, 46) so angeordnet ist, dass Steuerventil und Hauptventil einen dritten Druckraum (47) für den Steuerdruck begrenzen.2. Air spring and damper unit according to claim 1, characterized in that for controlling the control pressure in a second flow channel (22) low pressure side, a control valve (29, 46) is arranged so that the control valve and the main valve a third pressure chamber (47) for the control pressure limit.

3. Luftfeder- und Dämpfereinheit gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem parallelen dritten Strömungskanal (23) ein fest eingestelltes ungesteuertes Drosselventil (33) angeordnet ist.3. Air spring and damper unit according to claim 1 or 2, characterized in that in a parallel third flow channel (23) a fixed uncontrolled throttle valve (33) is arranged.

4. Luftfeder- und Dämpfereinheit nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Strömungskanal (22) mindestens teilweise innerhalb des ersten Strömungskanals (21) verläuft.4. Air spring and damper unit according to claim 1 to 3, characterized in that the second flow channel (22) extends at least partially within the first flow channel (21).

5. Luftfeder- und Dämpfereinheit nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil für den Steuerdruck als Schieber (30, 42, 48) ausgebildet ist, dessen5. Air spring and damper unit according to claim 1 to 4, characterized in that the control valve for the control pressure as a slide (30, 42, 48) is formed, whose

Schließ- oder Bewegungsrichtung im Wesentlichen senkrecht zu Strömungsrichtung ausgerichtet ist.Closing or movement direction substantially perpendicular to the flow direction is aligned.

6. Luftfeder- und Dämpfereinheit nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptventil im ersten Strömungskanal und das Drosselventil im dritten Strömungskanal als federbelastete Ventile ausgebildet sind.6. Air spring and damper unit according to claim 1 to 5, characterized in that the main valve in the first flow channel and the throttle valve in the third flow channel are designed as spring-loaded valves.

7. Luftfeder- und Dämpfereinheit nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Strömungskanal hochdruckseitig ein federbelastetes Rückschlagventil (38) angeordnet ist, welches zur Niederdruckseite öffnet.7. Air spring and damper unit according to claim 1 to 6, characterized in that in the second flow channel high pressure side, a spring-loaded check valve (38) is arranged, which opens to the low pressure side.

8. Luftfeder- und Dämpfereinheit nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das federbelastete Rückschlagventil im zweiten Strömungskanal innerhalb des federbelasteten Hauptventils im ersten Strömungskanal angeordnet ist.8. Air spring and damper unit according to claim 1 to 7, characterized in that the spring-loaded check valve is arranged in the second flow channel within the spring-loaded main valve in the first flow channel.

9. Luftfeder- und Dämpfereinheit nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein vierter Strömungskanal als gedrosselter Bypass ausgebildet ist.9. Air spring and damper unit according to claim 1 to 8, characterized in that a fourth flow channel is formed as a throttled bypass.

10. Luftfeder- und Dämpfereinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Strömungskanal mindestens teilweise innerhalb des dritten Strömungskanals verläuft.10. Air spring and damper unit according to claim 9, characterized in that the fourth flow channel extends at least partially within the third flow channel.

11. Luftfeder- und Dämpfereinheit nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die vier Strömungskanäle mit ihren Ventil- und Drosseleinrichtungen funktionsgleich in beiden Strömungsrichtungen ausgebildet sind.11. Air spring and damper unit according to claim 1 to 10, characterized in that the four flow channels with their valve and throttle devices are functionally identical in both flow directions.

12. Luftfeder- und Dämpfereinheit nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass beide Arbeitsräume durch einen innerhalb eines rotationssymmetrischen Gehäuses axial beweglichen und am Kopfende einer Kolbenstange befindlichen rotationssymmetrischen Kolben (6) getrennt sind, sodass ein Arbeitsraum auf der Kolbenvorderseite angeordnet ist und mindestens der andere Arbeitsraum auf der12. Air spring and damper unit according to claim 1 to 11, characterized in that both working spaces are separated by a rotationally symmetrical housing within a rotationally symmetrical housing and located at the head end of a piston rod rotationally symmetrical piston (6), so that a working space is arranged on the piston front side and at least the other workroom on the

Kolbenrückseite angeordnet ist. Rear piston is arranged.

13. Luftfeder- und Dämpfereinheit nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle innerhalb des beweglichen Kolbens (6) verlaufen.13. Air spring and damper unit according to claim 1 to 12, characterized in that the flow channels within the movable piston (6) extend.

14. Luftfeder- und Dämpfereinheit nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des beweglichen Kolbens für jede Strömungsrichtung vier Strömungskanäle vorgesehen sind, wobei der jeweils erste Strömungskanal ein vorgesteuertes und aus einem durch eine Feder (49) belasteten Ventilkörper (50) bestehendes Hauptventil (44) aufweist, wobei die Achse und Bewegungsrichtung des Ventilkörpers (50) und der Ventilfeder (49) des Hauptventils (44) senkrecht zur Kolbenachse angeordnet sind, wobei der jeweils zweite Strömungskanal teilweise innerhalb des ersten Strömungskanals verläuft und ein federbelastetes Rückschlagventil (52)aufweist, welches innerhalb des Ventilkörpers (50) des Hauptventils angeordnet ist, wobei die Achse und Bewegungsrichtung des Rückschlagventils (52) ebenfalls senkrecht zur Kolbenachse und koaxial zum Hauptventil (44) angeordnet sind, und wobei das14. Air spring and damper unit according to claim 1 to 13, characterized in that four flow channels are provided within the movable piston for each flow direction, wherein the respective first flow channel a pilot-operated and from a by a spring (49) loaded valve body (50) existing Main valve (44), wherein the axis and direction of movement of the valve body (50) and the valve spring (49) of the main valve (44) are arranged perpendicular to the piston axis, wherein the respective second flow passage partially within the first flow passage and a spring-loaded check valve (52 ), which is disposed within the valve body (50) of the main valve, wherein the axis and direction of movement of the check valve (52) are also arranged perpendicular to the piston axis and coaxial with the main valve (44), and wherein the

Steuerventil (46) als elektrisch angetriebener Schieber ausgebildet und der Antrieb des Steuerventils (46) mit seiner Achse und Wirkungsrichtung senkrecht zur Kolbenachse und parallel zur oder in der Achsrichtung des Hauptventils (44) liegt.Control valve (46) designed as an electrically driven slide and the drive of the control valve (46) with its axis and direction of action is perpendicular to the piston axis and parallel to or in the axial direction of the main valve (44).

15. Luftfeder- und Dämpfereinheit nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptventil, das Steuerventil und der Antrieb des Steuerventils in einer Achse liegen und diese Achsen für die Zugstufe und für die Druckstufe parallel und im Kolben (6) übereinander angeordnet sind.15. Air spring and damper unit according to claim 1 to 14, characterized in that the main valve, the control valve and the drive of the control valve lie in one axis and these axes for the rebound and for the compression stage in parallel and in the piston (6) are arranged one above the other ,

16. Luftfeder- und Dämpfereinheit nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (26, 50) des federbelasteten Hauptventils (27, 44) topfförmig ausgebildet ist und in einer zur Außengeometrie des Ventilkörpers komplementären Ausnehmung (37, 51) des Kolbens geführt wird, wobei eine rückseitig des Hauptventils angeordnete Schraubenfeder (25, 54) als Ventilfeder das Hauptventil in den zugehörigen Ventilsitz drückt und wobei die Schraubenfeder in der rückseitigen topfförmigen Vertiefung des Ventilkörpers (26, 50) geführt ist und sich kolbenseitig gegen den Boden der Ausnehmung (37, 51) abstützt.16. Air spring and damper unit according to claim 1 to 15, characterized in that the valve body (26, 50) of the spring-loaded main valve (27, 44) is pot-shaped and complementary to the outer geometry of the valve body recess (37, 51) of the piston is guided, wherein a rear side of the main valve arranged coil spring (25, 54) as the valve spring pushes the main valve in the associated valve seat and wherein the coil spring in the back pot-shaped recess of the valve body (26, 50) is guided and piston side against the bottom of the recess (37, 51) is supported.

17. Luftfeder- und Dämpfereinheit nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebergeometrie des Steuerventils so ausgebildet ist, dass der durch das Steuerventil zu öffnende Querschnitt sich in seiner Querschnittsfläche nichtlinear ändert.17. Air spring and damper unit according to claim 1 to 16, characterized in that the slide geometry of the control valve is formed so that the valve to be opened by the control cross section changes non-linearly in its cross-sectional area.

18. Luftfeder- und Dämpfereinheit nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil als ein den Querschnitt eines Strömungskanals beeinflussender Flachschieber ausgebildet ist, dessen Vorderseite (56) mit abgestuften und abgeschrägten Rücksprüngen versehen ist. 18. Air spring and damper unit according to claim 17, characterized in that the control valve is designed as a cross section of a flow channel influencing flat slide whose front face (56) is provided with stepped and beveled recesses.