特别是车辆用的空气弹簧，具有至少一个该空气弹簧的车辆及用于运行该空气弹簧的方法与流程

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的空气弹簧，特别是用于车辆的空气弹簧。本发明还涉及一种具有至少一个这样的空气弹簧的车辆，特别是机动车辆，以及一种用于运行这种空气弹簧的方法。

背景技术：

例如从wo2012/052776a1中已知这种空气弹簧，特别是用于诸如机动车辆的车辆的空气弹簧。空气弹簧具有至少一个用于容纳空气的空气腔室，该空气腔室的容积是可改变的或变化的。另外，空气弹簧包括布置在空气腔室中的吸附材料。吸附材料也称为吸附性材料或有吸附能力的材料。此外，wo2015/145148a1也公开了一种空气弹簧。

此外，ep2759733a1公开了一种空气弹簧系统，其具有至少一个空气弹簧，该空气弹簧具有至少一个可变容积的压缩空气腔室。压缩空气腔室连接到作为带有或不带有压缩空气储存器的压缩空气发生器的压缩机单元。还设置成，空气弹簧和/或压缩空气储存器的压缩空气空间设有具有吸附能力的材料。

技术实现要素：

本发明的目的是，提出一种空气弹簧，一种车辆和一种方法，使得可以特别有利地调节空气弹簧的弹簧刚度。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的空气弹簧，具有权利要求9的特征的车辆以及具有权利要求10的特征的方法来实现。在其余的权利要求中给出了本发明的有利的实施方案和具体的进一步改进。

本发明的第一方面涉及一种空气弹簧，特别是用于诸如机动车辆的车辆的空气弹簧。空气弹簧具有至少一个用于容纳空气，尤其是压缩空气的空气腔室。换句话说，空气，特别是压缩空气可以容纳或被容纳于空气腔室中。空气腔室的容积可以改变或变化。这意味着空气腔室具有可变的容积或变化的容积。空气腔室例如分别由波纹管，特别是折叠波纹管，空气弹簧和空气弹簧的活塞部分地界定，其中，活塞例如连接到波纹管上。例如，在空气弹簧的压缩和回弹运动期间，活塞特别是相对于波纹管的至少一部分平移，其中活塞的这些平移运动导致空气腔室的容积增加和减少，即增加和减少了空气腔室的容积。

空气弹簧还具有布置在空气腔室中的吸附材料。吸附材料也被称为吸附性材料或有吸附能力的材料，并且可以例如具有活性炭或被构造为活性炭。特别地，吸附材料可吸附空气或空气分子，使得当吸附材料，特别是其表面暴露于空气或空气分子，即与空气或空气分子接触时，吸附材料使空气或空气分子富集或积聚于其表面。

现在，为了能够根据其也被称为空气弹簧刚度，空气弹簧硬度或弹簧硬度的弹簧刚度来特别有利地并且根据需要地调节空气弹簧，根据本发明设置成，空气弹簧包括调节装置，通过该调节装置能够可变地调节所述吸附材料与容纳在所述空气腔室中的空气接触的表面，以可变地调节所述空气弹簧的弹簧刚度。换句话说，吸附材料与在空气腔室中容纳的空气接触的表面的一部分或与在空气腔室中容纳的空气接触的表面的面积或大小可以通过调节装置改变，即可变地调节。特别地，可以想到的是，可以借助于调节装置将与容纳在空气腔室中的空气接触的吸附材料的表面调节至不同的大小或面积，其中尤其可以想到的是，可以将与容纳在空气腔室中的空气接触的吸附材料的表面设置为零，以例如在调节装置的至少一种状态下，吸附材料的表面或整个吸附材料的表面不与或不会与空气腔室中容纳的空气接触。特别地，可以想到的是，通过调节装置可以调节吸附材料表面的与空气腔室中容纳的空气接触的彼此不同并且各自大于零的多个部分，从而可以根据需要并以简单，节省空间和成本的方式调节不同的弹簧硬度或空气弹簧的不同的弹簧刚度值。

本发明尤其基于这样的认识，即，空气弹簧的相应的也简称为刚度的弹簧刚度通常直接与相应的有效面积和在相应的空气腔室中存在的空气容积有关。已知可切换的空气弹簧，其中可以通过阀来接入和断开容积。因此，根据代表不同容积分区的可接入和断开的容积数量，会有固定数量的离散弹簧刚度。在具有可以接入和断开的容积的空气弹簧的情况下，也称为切换容积，只能形成有限数量的离散弹簧刚度，而这些不同的弹簧刚度只能在非常占空间的弹簧中实现。与此相反，利用根据本发明的空气弹簧，可以特别节省空间，减轻重量和经济的方式实现不同的弹簧刚度。

已经显示出特别有利的是，可以借助于调节装置无级地或者至少基本上连续地调节与空气腔室中容纳的空气接触的表面。以这种方式，可以实现弹簧刚度(也称为弹性力)至少基本连续地适应于不同的行驶条件，而这对于传统的可切换空气弹簧是不可能的。另外，对于传统的可切换的空气弹簧，每个可切换的部分容积都需要附加的控制单元，这导致成本增加并需要空间。利用根据本发明的空气弹簧也可以避免这些缺点和问题。

例如，主动调节与容纳在空气腔室中的空气接触的吸附材料的表面，就可以主动调节空气弹簧的弹簧刚度，因此，例如，具有空气弹簧的车辆底盘可以适应不同的各种驾驶情况，并可以根据需要适应不同的各种路况。由此可以避免车辆侧倾和俯仰，或者至少保持在特别有限的范围内。

另一实施方式的特征在于，调节装置具有至少一个覆盖元件，覆盖元件和吸附材料可相对彼此移动，由此与容纳在空气腔室中的空气接触的表面的第一部分和与该第一部分邻接的、并通过所述覆盖元件与容纳在空气腔室中的空气隔离并且因此不与在空气腔室中容纳的空气接触的表面的第二部分能可变地调节。如果例如扩大了表面的第一部分，则例如伴随有第二部分的减小，反之亦然。以这种方式，可以特别容易地并且根据需要调节这些部分以及因此调节弹簧刚度。

如果覆盖元件固有地是刚性的，也就是说尺寸稳定的，则已经显示出是特别有利的。

在本发明的另一实施形式中，调节装置具有至少一个致动器，尤其是至少一个马达，优选至少一个电机，通过该致动器可以实现覆盖元件和吸附材料之间的相对运动，从而调节所述部分以及弹簧刚度。吸附材料例如形成固有刚性的或尺寸稳定的基体，其中例如吸附材料被压实或压缩。此外，可以想到的是，吸附材料本身被设计为颗粒状的材料，其例如被容纳在可透气的或可流过气体的容器中。通过使用致动器，可以特别快速地并且根据需要调节表面并从而调节弹簧刚度，从而可以使空气弹簧的弹簧刚度根据需要并快速适应变化的行驶和/或道路状况。

本发明的一种特别有利的实施方式的特征在于，覆盖元件和吸附材料可以相对于彼此平移和/或旋转地运动。由此可以根据需要并快速地来调节表面或部分以及由此调节弹簧刚度。

在本发明的另一种设计方案中，调节装置具有至少一个通孔，该通孔的能由空气流过的通流横截面能通过覆盖元件，特别是通过覆盖元件和吸附材料之间的相对运动来调节，其中，表面能通过通流横截面暴露于容纳在空气腔室中的空气。特别地，调节装置可以具有多个单独的通孔，其各个通孔的能由空气流过的通流横截面能通过覆盖元件，特别是通过覆盖元件和吸附材料之间的相对运动来调节，其中，表面能通过通流横截面暴露于容纳在空气腔室中的空气。由此可以在较大的调节范围内特别精确地但也特别快速地调节表面以及由此调节弹簧刚度，从而例如可以至少基本上连续地调节弹簧刚度。

通孔例如在吸附材料的周向上尤其是均匀地分布，从而例如当通孔或通流横截面至少部分地释放时，空气分子可以特别快地积聚或富集于表面上。

在本发明的另一个实施方式中，空气弹簧包括至少一个至少部分地布置在吸附材料中的至少气密的分隔元件，借助该分隔元件，吸附材料的至少第一部分与吸附材料的至少第二部分隔离，特别是气密地隔离。借助于分隔元件，例如，可以避免在吸附材料内出现不希望的气流。特别地，可以通过分隔元件避免：例如当吸附材料的表面在吸附材料的第一部分中被调节装置释放，而在此期间在吸附材料的第二部分中仍然与空气腔室中容纳的空气中隔离时，特别是由此使得调节装置，特别是向外部或朝着空气腔室的方向地，覆盖吸附材料的第二部分中的表面，可与吸附材料的第一部分的表面接触的空气在吸附材料的内部从吸附材料的第一部分流到吸附材的料第二部分。换句话说，在吸附材料的第一部分中的表面与空气接触的同时，吸附材料中的吸附材料的第二部分中的表面可以借助于分隔元件而与第一部分保持隔离，从而与空气腔室中容纳的空气保持隔离。这使得可以根据需要精确调节空气弹簧的刚度。

分隔元件优选是不同于吸附材料的附加设置的元件。分隔元件尤其可以由塑料或金属材料制成。此外，可以想到的是，分隔元件由也称为陶瓷原料的陶瓷材料形成。分隔元件也可以被设计为粘合层。

如果分隔元件是固有刚性的并且因此形状稳定，则已经显示出是特别有利的。由此吸附材料的各部分可以特别好地彼此隔离，从而可以根据需要精确地调节弹簧刚度。分隔元件可以是由不同材料构成的整体的一部分。所述材料包括例如吸附材料和分隔材料，所述吸附材料特别是被设计为活性炭或至少具有活性炭，所述分隔材料形成分隔元件。

空气弹簧可以形成有其自己的结构单元，并且可以作为单独的组件，即例如独立于减震器地构造或被构造。还可以想到的是，空气弹簧能用于或被用于减震架，并由此与减震器一起形成减震架。换句话说，空气弹簧例如是具有空气弹簧和减震器的减震架的组成部分。因此，本发明还包括一种具有至少一个根据本发明的空气弹簧的减震架。

本发明的第二方面涉及一种车辆，特别是一种机动车辆。车辆优选地被设计为汽车，特别是被设计为乘用车。根据本发明的第一方面，车辆具有至少一个根据本发明的空气弹簧。本发明的第一方面的优点和有利的实施构造应被视为本发明的第二方面的优点和有利的实施构造，反之亦然。

本发明的第三方面涉及一种用于运行空气弹簧，特别是根据本发明的第一方面的根据本发明的空气弹簧的方法。在本发明的第三方面中，空气弹簧具有：至少一个空气腔室，该空气腔室用于容纳空气的容积可以改变；和布置在空气腔室中的吸附材料。在用于运行空气弹簧的方法中，通过借助于调节装置可变地调节与容纳在空气腔室中的空气接触的吸附材料的表面，来可变地调节其弹簧刚度或弹簧硬度。本发明的第一方面和第二方面的优点和有利的实施构造应被视为本发明的第三方面的优点和有利的实施构造，反之亦然。

本发明还包括根据本发明的方法的进一步改进，其具有如已经结合根据本发明的空气弹簧和根据本发明的机动车辆的进一步描述所描述的特征。因此，在此不再描述根据本发明的方法的相应的进一步改进。本发明还包括所描述的实施方式的特征的组合。

附图说明

下面描述本发明的实施例。其中：

图1示出了根据本发明的第一实施方式的空气弹簧的示意性侧剖视图；和

图2示出了根据第二实施方式的空气弹簧的示意性侧剖视图。

具体实施方式

下面说明的实施例是本发明的优选实施方式。在实施例中，所描述的实施方式的部件各自表示本发明的视为彼此独立的单个特征，这些特征也彼此独立地进一步改进本发明，因此，无论是单独地还是以不同于所示出的组合方式，都应视为本发明的一部分。此外，所描述的实施方式也可以通过已经描述的本发明的其他特征来补充。

在附图中，相同的附图标记分别表示功能相同的元件。

图1示出了用于机动车辆的空气弹簧10的示意性侧视图，该空气弹簧尤其用于例如被设计为乘用车的汽车。空气弹簧10例如是机动车辆的底盘的一部分，该底盘包括处于机动车辆的制造完成状态下的底盘。经由空气弹簧10，例如在机动车辆的制造完成状态下，机动车辆的至少一个车轮至少以弹簧减震的方式支撑在示例性地构造为机动车辆的自支撑车身的结构上。

空气弹簧10具有至少一个空气腔室12，该空气腔室的容积可变。换句话说，空气腔室12具有可变的容积。空气，特别是压缩空气，可以被容纳或容纳在空气腔室12中。空气腔室12例如分别部分地由第一附接元件14，第二附接元件16和空气弹簧10的波纹管18限界，该波纹管也被称为弹簧波纹管或空气弹簧波纹管。波纹管18例如分别与附接元件14和附接元件16连接。经由附接元件14，空气弹簧10可以例如至少间接地连接至该结构。换句话说，空气弹簧10可以例如通过附接元件14至少间接地支撑在该结构上或耦联到该结构。例如，空气弹簧10可以通过附接元件14支撑在该结构的弹簧罩和/或减震罩上，特别是连接到也被简单地称为罩的弹簧和/或减震罩上。换句话说，附接元件14例如用于空气弹簧10的车辆侧附接。

空气弹簧10可以经由附接元件16耦联到前述的车轮，使得例如附接元件16用于空气弹簧10的车轮侧附接。

附接元件14和附接元件16之一包括例如活塞或被设计为活塞，其中，该活塞例如被设计为滚动活塞。在这种情况下，波纹管18例如被设计为折叠波纹管，其在弹簧压缩和回弹运动期间在滚动活塞上折叠。当空气弹簧10压缩和回弹运动时，在附接元件14和附接元件16之间发生平移相对运动。例如，在弹簧压缩运动期间，附接元件14和附接元件16彼此平移，从而折叠波纹管至少部分地折叠到滚动活塞上。在弹簧回弹运动时，附接元件14和附接元件16以平移的方式彼此远离，从而使得折叠波纹管至少部分地被滚动活塞展开。空气弹簧10的其他设计或构造变型是容易想到的。在弹簧压缩运动期间，空气腔室12的容积减小，并且在弹簧回弹运动期间空气腔室12的容积增大。弹簧压缩和回弹运动以及因此在附接元件14和附接元件16之间的平移相对运动，在图1中通过双箭头20示出，或者沿图1中通过双箭头20示出的方向进行。

空气弹簧10还包括布置在空气腔室12中的吸附材料22，该空气腔室分别部分地通过附接元件14和附接元件16以及波纹管18界定或形成。吸附材料22也称为具有吸附能力的材料或称作为吸附性材料，并且是例如至少吸附空气或至少或仅吸附空气分子的材料，从而例如至少或仅空气分子积聚或沉积在吸附材料22上，特别是在其表面上24。换句话说，吸附材料22例如被设计为吸附空气或空气分子。

现在，为了能够特别有利地调节空气弹簧10的弹簧刚度，也称为弹簧硬度，空气弹簧硬度或空气弹簧刚度，空气弹簧10包括布置在空气腔室12中的调节装置26，通过调节装置，能够可变地设定与空气腔室12所容纳的空气相接触的吸附材料22中的那个表面24，以可变地调节空气弹簧10的弹簧刚度。特别地，例如可以设置成，弹簧刚度可以至少基本上连续地或无级地或者逐级地进行调节，尤其是在设置有吸附材料22的彼此分开的区段时。这些级可以非常小并且具有很多级，从而可以将弹簧硬度非常精确地调节为不同的值，其数量可以例如对应于级或分段的数量。

图1示出了空气弹簧10的第一实施方式。在第一实施方式中，调节装置26包括至少一个壳体元件28或正好一个壳体元件28，该壳体元件28用作覆盖元件，限定或形成至少一个或正好一个容纳空间30。壳体元件28和吸附材料22可以相对彼此运动，特别是以平移的方式，以便调整与容纳在空气腔室12中的空气接触的表面24，从而调整弹簧刚度。通过使吸附材料22和壳体元件28相对于彼此平移运动，吸附材料22可以移动到容纳空间30中以及从容纳空间30移出。换句话说，如果例如吸附材料22和壳体元件28沿第一方向相对彼此运动，例如，吸附材料22至少部分地移出容纳空间30，从而移出壳体元件28。第一方向例如与双箭头20所示的方向重合并且在图1中通过箭头32示出。如果吸附材料22和壳体元件28例如沿与第一方向相反的、图1中通过箭头34所示的第二方向相对彼此运动，特别是以平移的方式，则吸附材料22例如至少部分地移动到容纳空间30中并因此移动到容纳元件28中。第二方向例如与双箭头20所示的方向重合。通过将吸附材料22从容纳空间30中移出，吸附材料22的与容纳在空气腔室12中的空气接触的表面被扩大，从而空气弹簧10的影响空气弹簧10的有效弹簧刚度的空气容积增加。有效的空气容积增加，因为吸附材料22的运动以及与空气腔室12中容纳的空气接触的表面的相关增加导致额外的空气分子在吸附材料22上，特别是在其表面24上，沉积。这在相同结构空间下导致弹簧刚度减小。

通过将吸附材料22移动到容纳空间30中，减少了与容纳在空气腔室12中的空气接触的吸附材料22的表面，从而减小了有效空气容积。这增加了空气弹簧10的弹簧刚度。特别地，吸附材料22和壳体元件28可以相对于彼此至少基本上连续地或无级地，特别是平移地移动，由此空气弹簧10的弹簧刚度至少基本上连续地或无级地调整,即可以设置彼此不同并且彼此相对更大的值。

通过使壳体元件28和吸附材料22相对于彼此移动，可使壳体元件28和吸附材料22相对于彼此移动至不同的位置。在图1中，示出了其中一个位置。在图1所示的这个位置，表面24的第一部分t1与容纳在空气腔室12中的空气接触，而与第一部分t1邻接的第二部分t2借助于壳体元件28与容纳在空气腔室12中的空气隔开，这是由于第一部分t1被布置在壳体元件28的外部，而部分t2被容纳在容纳空间30中并因此被容纳在壳体元件28中。因此通过使壳体元件28和吸附材料22相对于彼此运动，部分t1和t2可以根据需要进行调节，从而至少基本上连续地或无级地调节。

总体上可以看出，根据调节装置26的状态，可以在靠近表面的空气分子和空气弹簧10的工作容积之间进行空气交换，由此可以将弹簧刚度调节为符合需要。调节装置26是至少基本上连续可调的机构，通过该机构，与空气腔室12中容纳的空气接触的部分t1和与空气腔室12中容纳的空气流体分隔的部分t2可以逐渐改变。相应的部分t1和t2也被称为相应的份额，其中部分t1也被称为吸附材料22的可调节的有效表面，因为额外的空气分子会积聚在部分t1上，并因此积聚在可调节的有效表面上，尤其是通过吸附。通过该可调节的有效表面允许可变地调节有效的空气分子数量，由此可以可变地调节空气弹簧10的有效空气容积以及因此可变地调节空气弹簧的弹簧刚度。

如果例如将吸附材料22从图1中所示的一个位置开始进一步移动到壳体元件28之外，则部分t1扩大，而部分t2缩小。但是，如果将吸附材料22从图1所示的一个位置开始进一步移动到容纳元件28中并因此移动到容纳空间30中，则部分t1减小而部分t2扩大。优选地，可以分别设置部分t1和t2的多个彼此不同且大于零的各个值。此外，优选地设置成，各个部分t1或t2可以被设置为零，使得例如整个吸附材料22可以被布置在容纳空间30中并因此与容纳在空气腔室12中的空气隔离；以及使得，例如，整个吸附材料22可以布置在容纳空间30的外部，从而与容纳在空气腔室12中的空气接触。

为了例如避免在吸附材料22内的空气或空气分子从布置在容纳空间30外部的部分t1流入或流到仍布置在容纳空间30中的部分t2，将吸附材料22分为多个也称为部分的分区36，其中，这些分区36例如沿着各自的方向一个接一个地依次布置或者一个接一个地相继布置，并且优选地以流体密封或气体密封的方式彼此分开。为了将吸附材料22划分或细分成分区36，设置了多个气密的分隔元件38。分隔元件38沿各自的方向一个接一个地依次布置或一个接一个地相继布置并彼此间隔开，使得例如吸附材料22的各分区36分别沿各自的方向邻接，特别是直接邻接于相应的分隔元件38。分隔元件38分别至少部分地，特别是至少主要地或完全地布置在吸附材料22中并且是气密的，使得分隔元件38不能被空气流过。由此仅布置在容纳空间30外部的分区36与空气腔室12中容纳的空气接触，而在此期间仍容纳在容纳空间30中的分区36没有与空气腔室12中容纳的空气接触。由此可以特别精确地并根据需要调节与容纳在空气腔室12中的空气接触的表面或各个部分t1或t2，从而可以根据需要调节空气弹簧10的弹簧刚度。换句话说，可以通过分隔元件38避免例如在实施为活性炭的吸附材料22内发生不希望的空气交换。

在图1所示的第一实施方式中，空气弹簧10例如包括马达40，其在图1中特别示意性地被示出并例如设计为电机，借助该马达可以实现壳体元件28和吸附材料22之间的上述相对运动。换句话说，吸附材料22和壳体元件28可以借助于马达40相对于彼此运动，尤其是平移运动。马达40因此是致动器，通过该致动器，可以使得在壳体元件28和吸附材料22之间进行相对运动。例如，可允许壳体元件28相对于附接元件14不动，使得例如吸附材料22能够借助于马达40相对于壳体元件28并且相对于附接元件14移动，特别是平移运动。替代地还可设想的是，吸附材料22相对于附接元件14不动，从而使得例如壳体元件28能够借助于马达40相对于吸附材料22并且相对于附接元件14移动，特别是平移运动。在第一实施方式中，壳体元件28和吸附材料22只能以平移的方式相对于彼此移动，以便由此调节弹簧刚度。

图2示出了空气弹簧10的第二实施方式。在第二实施方式中，用作覆盖元件的壳体元件28例如可相对于吸附材料22转动，也就是说可旋转，如在图2中通过箭头42所示。这意味着，例如，在第二实施方式中，吸附材料22和壳体元件28可通过马达40相对于彼此旋转，并且例如可仅彼此相对旋转，以调整空气弹簧10的弹簧刚度。

在第二实施方式中，壳体元件28例如用作封闭盘，借助该封闭盘，可调节调节装置26的各个通孔44的相应的空气可以流过的通流横截面。例如，吸附材料22和壳体元件28可以绕旋转轴线46相对于彼此旋转，以便由此调节与容纳在空气腔室12中的空气接触的有效表面从而调节弹簧刚度。在这种情况下，例如，通孔44在吸附材料22的围绕旋转轴线延伸的周向上尤其均匀地分布，并且彼此分开。通孔44例如由调节装置26的壁，尤其是调节装置26的覆盖件限定并且彼此分开，其中吸附材料22例如布置在覆盖件中。覆盖件例如布置在壳体元件28中。壳体元件28具有另外的壁，通过所述另外的壁，通孔44可以被关闭和打开以用于调节通流横截面。如果例如壳体元件28相对于前述覆盖件沿第一旋转方向围绕旋转轴线46旋转，则例如通孔44以及因此其通流横截面至少部分地被封闭。然而，如果例如壳体元件28在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上相对于覆盖件旋转，则通孔44以及因此其通流横截面被释放。通过释放通流横截面，扩大了与容纳在空气腔室12中的空气接触或进入接触的可调节有效表面。通过阻塞或减小通流横截面，减小了可调节的有效表面。以此方式，可以特别精确，简单且节省空间的方式来调节可调节的有效表面并因此调节空气弹簧10的弹簧刚度。特别地，弹簧刚度可以被连续地调节并且因此被改变，使得空气弹簧10可以被特别灵活地或者根据需要适应于不同的行驶状况和/或道路状况。由此可以避免或至少将机动车辆的侧倾和俯仰保持得特别低。特别地，吸附材料22和壳体元件28可以相对于彼此无级地移动，使得可以无级地调节弹簧刚度。