DE19507874A1 - Self-levelling suspension for vehicle with hydropneumatic shock absorber struts - Google Patents

Self-levelling suspension for vehicle with hydropneumatic shock absorber struts

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DE19507874A1
DE19507874A1 DE1995107874 DE19507874A DE19507874A1 DE 19507874 A1 DE19507874 A1 DE 19507874A1 DE 1995107874 DE1995107874 DE 1995107874 DE 19507874 A DE19507874 A DE 19507874A DE 19507874 A1 DE19507874 A1 DE 19507874A1
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Abstract

The shock absorber strut has a piston rod (5) and a differential piston (4) that separates a bottom oil volume (68) with a high gas pressure primary pad (7) from a top oil volume (48) with a low gas pressure secondary pad (47). The level is regulated by feeding oil from an oil reservoir (43) into the bottom oil volume (68) and by discharging oil from the top oil volume (47) into an oil container. Pressure sensors trigger the self-levelling suspension and establish a set pressure in the secondary pad (47). The pressure sensors also control inclination compensation in curves.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Niveauregelung für Fahrzeuge mit hydropneumatischen Federbeinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a level control for Vehicles with hydropneumatic struts after Preamble of claim 1.

Aus der Deutschen Patentschrift DE 40 38 553 C1 ist eine Niveauregelung mit hydropneumatischen Federbeinen, die einen Stufenkolben aufweisen, bekannt, wobei ein Drucksensor den Druck des Sekundärpolsters feststellt und ein Regelelement beim Überschreiten eines Solldrucks eine Verbindung des bodenseitigen Ölvolumens mit einer Ablaßleitung und beim Unterschreiten des Solldrucks eine Verbindung mit einer Speiseleitung herstellt, wobei eine Niveauregelung erfolgt, indem eine Ölpumpe Öl aus dem deckelseitigen Ölvolumen in das bodenseitige Ölvolumen fördert und bei einer vorbe­ stimmten Länge des Federbeins eine Ventileinrichtung Öl aus dem bodenseitigen Ölvolumen in das deckelseitige Ölvolumen zurückfließen läßt. Wenn die genannte Ölpumpe Teil eines selbstpumpenden Federbeins ist, besteht der Nachteil, daß zusätzliche Maßnahmen erforderlich sind, um beispielsweise beim stehenden Fahrzeug eine gewollte Länge des Federbeins einstellen zu können.From German patent DE 40 38 553 C1 is one Level control with hydropneumatic struts, the have a stepped piston, known, a pressure sensor determines the pressure of the secondary cushion and a control element when a set pressure is exceeded, a connection of the bottom oil volume with a drain line and at If the connection pressure falls below the target pressure Manufactures feed line, whereby a level control takes place, by using an oil pump to remove oil from the oil volume on the cover in the bottom-side oil volume and at a pre tuned length of the shock absorber a valve device oil from the bottom oil volume to the lid oil volume can flow back. If the oil pump mentioned is part of a self-pumping shock absorber, the disadvantage is that additional measures are required, for example a desired length of the shock absorber when the vehicle is stationary to be able to adjust.

Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, eine Regelung für hydropneumatische Federbeine mit Stufenkolben zu schaffen, bei der in allen Fahrzuständen die Regelung ohne zusätzliche Mittel möglich ist.The invention is concerned with the task of regulating for hydropneumatic struts with stepped pistons, in which the regulation in all driving conditions without additional Means is possible.

Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichenteil der Patent­ ansprüche 1 und 2 genannten Merkmale gelöst, und so können insbesondere auch bei ölseitiger Regelung die günstigen Federeigenschaften der Federung nach der genannten Patent­ schrift verwirklicht werden.This task is by the in the characterizing part of the patent Claims 1 and 2 mentioned features solved, and so the cheap ones, especially with oil-side control Spring properties of the suspension according to the mentioned patent writing can be realized.

Wie dort nachgewiesen, können bei entsprechender Wahl der Abmessungen von Kolben und Kolbenstange und der Gasmengen im primären und sekundären Gaspolster nahezu lastproportio­ nale Federraten bei Lastvielfachem von 1 : 2,5 und mehr erreicht werden. Auch können in einfacher Weise durch Solldruckänderung im sekundären Gaspolster weichere oder härtere Federkennlinien verwirklicht werden. As demonstrated there, with the appropriate choice the dimensions of the piston and piston rod and the gas quantities in the primary and secondary gas cushion almost load proportionate nale spring rates with multiples of 1: 2.5 and more can be achieved. Can also be done in a simple manner Target pressure change in the secondary gas cushion softer or harder spring characteristics can be realized.  

Bezüglich der Anpassung der Federraten an die Belastung, die bei Federbeinen mit Stufenkolben möglich ist, wird auf ein in der Deutschen Patentschrift 1 261 409 beschriebenes Beispiel zurückgegriffen. Dort heißt es mit den hier gewählten Bezeichnungen:
Wenn die Fläche des Stufenkolbens sich zur Ringkolbenfläche wie 2 : 1 verhält, ist im Ausgangszustand, bei dem im bodenseitigen und deckelseitigen Arbeitsraum der gleiche Druck herrscht, die Tragfähigkeit 2 - 1 = 1, nämlich gleich der Druckkraft 2 des bodenseitigen Arbeitsraums abzüglich der Zugkraft 1 des deckelseitigen Arbeitsraums. Um ein Tragfähigkeitsverhältnis von 1 : 2 : 3 : 4 zu erreichen, müssen sich die Druckkräfte des bodenseitigen Arbeitsraums wie 2 : 3 : 4 : 5 verhalten. Die Federraten der Druckkräfte des bodenseitigen Arbeitsraums verhalten sich wie die Quadrate der Druckkräfte, d. h. wie 4 : 9 : 16 : 25. Die Federrate der Zugkraft des deckelseitigen Arbeitsraums sei mit 2 angenommen. Da es sich um gegengespannte Federn handelt, ist die Federraten des Federbeins gleich der Summe der Federraten der Druck- und Zugseite. Die Federraten des gesamten Federbeins verhalten sich also wie 6 : 11 : 18 : 27. Das entspricht, gekürzt durch 6 einem Verhältnis der Federraten von 1 : 1,83 : 3 : 4,5. In vorteilhafter Weise wird in diesem Lastbereich nahezu das gewünschte Verhältnis von 1 : 2 : 3 : 4 erreicht.Regarding the adaptation of the spring rates to the load, which is possible with spring struts with stepped pistons, an example described in German Patent 1,261,409 is used. There it says with the names chosen here:
If the surface of the stepped piston to the ring piston surface is 2: 1, in the initial state, in which the same pressure prevails in the bottom-side and lid-side working space, the load capacity is 2 - 1 = 1, namely equal to the compressive force 2 of the bottom-side working space minus the tensile force 1 of the workspace on the lid. In order to achieve a load capacity ratio of 1: 2: 3: 4, the compressive forces of the floor-side work area must behave as 2: 3: 4: 5. The spring rates of the compressive forces of the work space on the bottom behave like the squares of the compressive forces, ie 4: 9: 16: 25. The spring rate of the tensile force of the cover-side work space is assumed to be 2. Since the springs are counter-tensioned, the spring rates of the shock absorber are equal to the sum of the spring rates on the compression and tension sides. The spring rates of the entire shock absorber behave like 6: 11: 18: 27, which, shortened by 6, corresponds to a ratio of spring rates of 1: 1.83: 3: 4.5. In this load range, the desired ratio of 1: 2: 3: 4 is advantageously achieved.

Wenn dasselbe Fahrzeug mit Federbeinen mit nur einem Gaspol­ ster ausgerüstet wird, bei denen der Kolbenstangenquerschnitt die Tragfähigkeit bestimmt, ergeben sich für Tragfähigkeits­ verhältnisse von 1 : 2 : 3 : 4 Federratenverhältnisse von 1 : 4 : 9 : 16. Werden diese Federbeine volltragend eingesetzt, so ist aus vorgehendem ableitbar, daß ein annehmbarer Fahrkomfort nicht in einem so großen Lastbereich erwartet werden kann wie bei Federbeinen mit Stufenkolben.If the same vehicle with struts with only one gas pole is equipped in which the piston rod cross-section the load-bearing capacity is determined for the load-bearing capacity Ratios of 1: 2: 3: 4 spring rate ratios from 1: 4: 9: 16. These struts become fully load-bearing used, it can be derived from the foregoing that a acceptable driving comfort not in such a large load range can be expected as with struts with stepped pistons.

Um bei einem Fahrzeug mit zwei oder mehr Achsen auszuschlie­ ßen, daß die Fahrzeuglast nahezu ganz von zwei diagonal gegenüberliegenden Federbeinen getragen wird, ist zweckmäßig für eine Achse ein Lagesensor vorzusehen, der die Lage der Achse feststellt und ein gleichzeitiges Zuspeisen in die Federbeine dieser Achse steuert.To exclude a vehicle with two or more axles ß that the vehicle load is almost entirely diagonal from two opposite struts is worn is appropriate to provide a position sensor for an axis, the position  the axis and a simultaneous feeding controls in the struts of this axis.

Die Art der Niveauregelung nach Patentanspruch 2, bei der der Lagesensor das Zuspeisen und den Bypaß und der Drucksensor das Ablassen schalten, kann so abgewandelt werden, daß der Lagesensor nur das Zuspeisen und der Drucksensor den Bypaß und das Ablassen schalten, oder auch so, daß der Drucksensor das Zuspeisen und das Ablassen schaltet und ein ständig offener Bypaß die Soll-Länge des Federbeins bestimmt. In diesem Falle kann der Lagesensor ganz in Fortfall kommen.The type of level control according to claim 2, in which the position sensor the feed and the bypass and the pressure sensor the drain switch can be modified so that the Position sensor only the feed and the pressure sensor the bypass and the drain switch, or so that the pressure sensor feeding and draining switches on and on all the time open bypass determines the target length of the shock absorber. In In this case, the position sensor can stop working.

Die Niveauregelung nach der Erfindung kann für ein zweiachsi­ ges Fahrzeug mit vier Federbeinen durch eine Neigungsregelung in der Weise ergänzt werden, daß die Drucksensoren der Federbeine gemeinsam einen Öltransporter steuern, der Öl aus den Ölvolumina der ausfedernden in die der einfedernden Federbeine transportiert, wobei berücksichtigt ist, daß bei dynamischen Fahrbewegungen um die Längsachse oder die Querachse immer zwei Federbeine ausfedern und zwei Federbeine einfedern und bei Bewegungen um eine Diagonalachse oder Einzelradfederung kein Öltransport stattfinden soll.The level control according to the invention can be for a biaxial Ges vehicle with four struts by an inclination control are supplemented in such a way that the pressure sensors of the Struts jointly control an oil transporter that Oil from the oil volume of the rebounding into that of the rebounding Struts transported, taking into account that with dynamic movements around the longitudinal axis or always rebound two struts and two Compress spring struts and when moving around a diagonal axis or independent wheel suspension no oil transport should take place.

In der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung wird auf die Zeichnung bezuggenommen. Es zeigen:In the following description of exemplary embodiments of the Invention is referred to the drawing. Show it:

Fig. 1 ein nacktes Federbein im Schnitt, Fig. 1 a naked strut in section,

Fig. 2 zwei Federbeine im eingebauten Zustand für eine Niveauregelung, wobei jedes Federbein einen Lage­ sensor aufweist, Fig. 2, two spring legs in the installed state for a level control, wherein each strut comprises a position sensor,

Fig. 3 zwei Federbeine im eingebauten Zustand für eine Achse mit Niveau- und Neigungsregelung, wobei die Achse mit einem Lagesensor ausgerüstet ist, Fig. 3, two spring legs in the installed condition for one axis with the level and slope control, the axle is equipped with a position sensor,

Fig. 4 Gasdruckverläufe im sekundären Gaspolster über dem Kolbenweg. Fig. 4 gas pressure profiles in the secondary gas cushion over the piston path.

Bei dem Federbein nach Fig. 1 tritt eine Kolbenstange 5, durch eine Dichtung 8 gedichtet aus dem Deckel 9 eines ölgefüllten Arbeitszylinders 2 aus, der durch einen mit einem Befestigungsstift 14 versehenen Boden 19 abgeschlos­ sen ist. Ein in dem Arbeitszylinder 2 geführter und durch einen Dichtring 65 gedichteter Stufenkolben 4 am Ende der Kolbenstange 5 trennt den Arbeitszylinder 2 in einen bodenseitigen Arbeitsraum 3, aus dem der Stufenkolben 4 über Dämpfungsventile 15 und 16 in einer Zwischenwand 50 Öl in einen Bodenraum 64 gegen den Druck eines Primärpol­ sters 7 verdrängt, und einen deckelseitigen Arbeitsraum 28, aus dem die Ringfläche 59 des Stufenkolbens 4 Öl gegen den Druck eines Sekundärpolsters 47 verdrängt. Um die Reibungskräfte des Stufenkolbens 4 klein zu halten, ist der Dichtring 65 als dünner Kunststoffring ausgebildet und durch einen Stahlring 69 abgestützt.The strut according to Fig. 1, a piston rod 5, by a seal 8 from the sealed lid 9 of an oil-filled working cylinder 2 of which is sen abgeschlos by a fixing pin 14 provided with a bottom 19 occurs. A stepped piston 4 guided in the working cylinder 2 and sealed by a sealing ring 65 at the end of the piston rod 5 separates the working cylinder 2 into a bottom-side working chamber 3 , from which the stepping piston 4 via damping valves 15 and 16 in an intermediate wall 50 oil into a bottom chamber 64 against the Pressure of a primary pole sters 7 , and a cover-side working space 28 from which the annular surface 59 of the stepped piston 4 displaces oil against the pressure of a secondary cushion 47 . In order to keep the frictional forces of the stepped piston 4 small, the sealing ring 65 is designed as a thin plastic ring and is supported by a steel ring 69 .

Zwischen dem Arbeitszylinder 2 und einem Gehäusemantel 20 sind, getrennt durch eine Querwand 60 ein bodenseitiger Ringraum 66 und ein deckelseitiger Ringraum 46 gebildet.A bottom-side annular space 66 and a lid-side annular space 46 are formed between the working cylinder 2 and a housing jacket 20 , separated by a transverse wall 60 .

Im Ringraum 66 ist eine schlauchförmige Membran 62 zwischen dem Boden 19 und der Querwand 60 eingespannt und trennt das Primärpolster 7 von dem bodenseitigen Ölvolumen 68, das durch Bohrungen 63 mit dem Bodenraum 64 verbunden ist. Im Ringraum 46 trennt eine bewegliche Trennwand 49 das Sekundärpolster 47 von dem deckelseitigen Ölvolumen 48, das durch Bohrungen 23 mit dem deckelseitigen Arbeitsraum 28 verbunden ist. Der Gehäusemantel 20 besitzt eine Öffnung 94 zum Füllen des Primärpolsters 7, eine Öffnung 95 zum Füllen des Sekundärpolsters 47, eine Öffnung 96 zum Anschluß einer Speiseleitung 13 für das bodenseitige Ölvolumen 68 und eine Öffnung 97 zum Anschluß einer Ablaßleitung 12 für das deckelseitige Ölvolumen 48, wobei die Öffnung 95 zugleich zum Anschluß eines Drucksensors dienen kann. Für den Anschluß einer nicht gezeichneten Verbindungsleitung des bodenseitigen Ölvolumens 68 mit dem deckelseitigen Ölvolumen 48 sind Öffnungen 98 und 99 vorgesehen.In the annular space 66 , a tubular membrane 62 is clamped between the bottom 19 and the transverse wall 60 and separates the primary cushion 7 from the bottom-side oil volume 68 , which is connected to the bottom space 64 by bores 63 . In the annular space 46 , a movable partition 49 separates the secondary cushion 47 from the cover-side oil volume 48 , which is connected to the cover-side working space 28 by bores 23 . The housing jacket 20 has an opening 94 for filling the primary cushion 7 , an opening 95 for filling the secondary cushion 47 , an opening 96 for connecting a feed line 13 for the bottom-side oil volume 68 and an opening 97 for connecting a drain line 12 for the cover-side oil volume 48 , the opening 95 can also serve to connect a pressure sensor. Openings 98 and 99 are provided for connecting a connecting line (not shown) of the bottom-side oil volume 68 to the cover-side oil volume 48 .

Bei der Niveauregelung nach Fig. 2 sind ein linkes Feder­ bein 1 und ein rechtes Federbein 1′ an Halbachsen 26 und 27 angelenkt und übertragen die Last eines Fahrzeugaufbaus 10 auf ein linkes Rad 24 und ein rechtes Rad 25. Hydraulische Elemente Ölbehälter 40, Ölpumpe 41, Druckregler 42 und Speicher 43 sind in bekannter Weise für die Ölversorgung der Niveauregelung vorgesehen. An das Federbein 1 sind an die oben angegebenen Öffnungen 95 bis 99 Leitungen angeschlossen, und zwar eine Speiseleitung 13, die über ein Speiseventil 21 mit dem Speicher 43 verbindbar ist, eine Bypaßleitung 32, die durch einen Bypaß 31 sperrbar ist, eine Ablaßleitung 12, die über ein Ablaßventil 45 mit dem Ölbehälter 40 verbindbar ist, und eine Druckleitung 71, die das sekundäre Gaspolster mit einem Drucksensor 70 verbindet. Ein Lagesensor 44 ist an den Aufbau 10 und die Halbachse 26 angelenkt. Die rechte Seite der Fig. 2 entspricht spiegelbildlich der linken Seite, auf ihr sind lediglich der Lagesensor 44′ und der Drucksensor 70′ mit Hinweiszeichen versehen. Die Lagesensoren 44 und 44′ und die Drucksensoren 70 und 70′ steuern die Niveauregelung in schon beschriebener, weiter unten ergänzter Weise.In the level control of FIG. 2, a left spring strut 1, and a right shock absorber 1 'to semi-axes are articulated and transmit the load of a vehicle body 10 on a left wheel and a right wheel 24 25 26 and 27. Hydraulic elements Oil tank 40 , oil pump 41 , pressure regulator 42 and accumulator 43 are provided in a known manner for the oil supply to the level control. 95 to 99 lines are connected to the strut 1 at the above-mentioned openings, specifically a feed line 13 , which can be connected to the reservoir 43 via a feed valve 21 , a bypass line 32 , which can be blocked by a bypass 31 , a drain line 12 , which can be connected to the oil container 40 via a drain valve 45 , and a pressure line 71 which connects the secondary gas cushion to a pressure sensor 70 . A position sensor 44 is articulated to the structure 10 and the semi-axis 26 . The right side of FIG. 2 corresponds to the left side in mirror image, on it only the position sensor 44 'and the pressure sensor 70 ' are provided with information signs. The position sensors 44 and 44 'and the pressure sensors 70 and 70 ' control the level control in the manner already described, supplemented below.

Bei der Niveauregelung nach Fig. 3 sind ein linkes Federbein 50 und ein rechtes Federbein 51′ an eine starre Achse 22 angelenkt und übertragen die Last eines Fahrzeugaufbaus 11 auf ein linkes Rad 34 und ein rechtes Rad 35. Ölbehälter 80, Ölpum­ pe 81, Druckregler 82 und Speicher 83 dienen der Ölversorgung. Weitere, links und rechts gleiche Regelemente, sind nur links mit Hinweiszeichen versehen, und zwar: Speiseleitung 53, Bypaßleitung 92, Bypaß 93, Ablaßleitung 52, Ablaßventil 85 und Drucksensor 90, der an die Bypaßleitung 92 angeschlossen ist. Zwischen Bypaß 93 und Drucksensor 90 ist eine enge Drosselstelle 89 angeordnet, um sicherzustellen, daß der Drucksensor 90 den Druck des sekundären Gaspolsters ohne schädlichen Druckverlust messen kann. Die Speiseleitungen 53, 53′ laufen über in Richtung Federbein öffnende Rückschlag­ ventil 17, 17′ und ein gemeinsames Speiseventil 61 zum Spei­ cher 83. Die Rückschlagventile 17, 17′ haben die Aufgabe, das Zuspeisen in die Federbeine 51 und 51′ gleichmäßig zu verteilen. Ein Lagesensor 84 ist an den Aufbau 11 und mittig an die starre Achse 22 angelenkt. Der Lagesensor 84 und die Drucksensoren 90, 90′ steuern die Regelvorgänge wie bei der Niveauregelung nach Fig. 2. In the level control of FIG. 3, a left strut 50 and a right strut 51 'to a rigid axle 22 are hinged and transmit the load of a vehicle body 11 on a left wheel 34 and a right wheel 35th Oil tank 80 , oil pump 81 , pressure regulator 82 and storage 83 serve to supply oil. Further control elements, which are the same on the left and right, are only provided with information signs on the left, namely: feed line 53 , bypass line 92 , bypass 93 , drain line 52 , drain valve 85 and pressure sensor 90 , which is connected to the bypass line 92 . Between the bypass 93 and the pressure sensor 90 , a narrow throttling point 89 is arranged to ensure that the pressure sensor 90 can measure the pressure of the secondary gas cushion without harmful pressure loss. The feed lines 53 , 53 'run in the direction of the strut opening check valve 17 , 17 ' and a common feed valve 61 to the memory 83 . The check valves 17 , 17 'have the task of distributing the feed into the struts 51 and 51 ' evenly. A position sensor 84 is articulated to the structure 11 and centrally to the rigid axis 22 . The position sensor 84 and the pressure sensors 90 , 90 'control the control processes as in the level control according to FIG. 2nd

Bei der Neigungsregelung nach Fig. 3 sind die bodenseitigen Ölvolumina der Federbeine 51, 51′ über Speiseleitungen 53, 53′, Öltransportleitungen 77, 77′ mit Dreiwegschaltventilen 86, 86′ verbindbar und je nach Stellung dieser Ventile von einem Öltransporter 36 abgeschlossen oder mit Einlaßkammern 73, 73′ oder mit Auslaßkammern 75,75′ des Öltransporters 36 verbunden. Der Öltransporter 36 kann mit Hilfe eines Kurbeltriebs 37, eines Hydrokolbens 38 und eines Hydrozylinders 39 Öl aus der jeweils zugeschalteten Einlaßkammer 73,73′ in die jeweils zugeschaltete Auslaßkammer 75, 75′ fördern. Sobald die Drucksen­ soren 90, 90′ bei Kurvenfahrt ein gleichzeitiges Ausfedern eines der Federbeine 51, 51′ und Ausfedern des anderen am steigenden Druck im sekundären Gaspolster des einen und fallendem Druck im sekundären Gaspolster des anderen Feder­ beins 51, 51′ erkennen, schalten sie die Dreiwegschaltventi­ le 86, 86′ so, daß das einfedernde Federbein 51, 51′ mit der Einlaßkammer 73,73′ und das andere mit der Auslaßkammer 75, 75′ verbunden sind und ein Öltransport von einem zum anderen Federbein stattfinden kann.In the slope control of FIG. 3, the bottom side oil volumes of the spring legs 51, 51 'via feed lines 53, 53', oil transfer lines 77, 77 completed 'with Dreiwegschaltventilen 86, 86' connected to and depending on the position of these valves from an oil transporter 36 or with inlet chambers 73 , 73 'or connected to outlet chambers 75.75 ' of the oil transporter 36 . The oil transporter 36 can with the help of a crank mechanism 37 , a hydraulic piston 38 and a hydraulic cylinder 39 convey oil from the inlet chamber 73, 73 'connected into the outlet chamber 75 , 75 ', respectively. As soon as the pressure sensors 90 , 90 'when cornering a simultaneous rebound of one of the struts 51 , 51 ' and rebound of the other due to the increasing pressure in the secondary gas cushion of one and falling pressure in the secondary gas cushion of the other spring leg 51 , 51 ', they switch the Dreiwegschaltventi le 86 , 86 'so that the spring strut 51 , 51 ' with the inlet chamber 73.73 'and the other with the outlet chamber 75 , 75 ' are connected and an oil transport can take place from one to the other strut.

Der beschriebene Öltransport ist für ein mehrachsiges, beispielsweise ein zweiachsiges Fahrzeug nur sinnvoll, wenn alle vier Räder mit Federbeinen ausgerüstet sind und deren Ölvolumina in gleicher Weise mit weiteren Ein- und Auslaßkammern des Öltransporters 36 verbunden werden. Dann kann in dynamischen Fahrzuständen, in der Kurve, beim Bremsen, beim Beschleunigen ein Öltransport zwischen allen Federbeinen und dadurch ein schneller Ausgleich der Fahrzeugneigung erfolgen. Einzelheiten hierzu können aus der Beschreibung der stabilisierenden Federung nach der Deutschen Patentschrift DE 36 39 995 A1 entnommen werden, wobei der dort beschriebene Gastransport analog auf Öltransport übertragbar ist.The described oil transport is only meaningful for a multi-axle, for example a two-axle, vehicle if all four wheels are equipped with spring struts and their oil volumes are connected in the same way to further inlet and outlet chambers of the oil transporter 36 . Then, in dynamic driving conditions, when cornering, when braking, when accelerating, oil can be transported between all the struts and the vehicle incline can be compensated for quickly. Details on this can be found in the description of the stabilizing suspension according to German Patent DE 36 39 995 A1, the gas transport described there being analogously applicable to oil transport.

Fig. 4 zeigt links schematisch ein Federbein mit Hinweiszeichen auf: Kolbenstange 5, Stufenkolben 4, Arbeitszylinder 2, Zwischenwand 50, Bodenraum 64, bodenseitiges Ölvolumen 68, Membran 62, primäres Gaspolster 7, Querwand 60, sekundäres Gaspolster 47, bewegliche Trennwand 49 und deckelseitiges Ölvolumen 48. Rechts zeigt Fig. 4 ein Schaubild des Gasdrucks p im sekundären Gaspolster als Abszisse eines Koordinatenkreuzes über der Federbeinlänge s des Stufenkolbens als Ordinate, wobei der Nullpunkt die Soll-Länge 56 des Federbeins ist und +s die Einfederrichtung, -s die Ausfederrichtung bezeich­ nen. Für einen Solldruck 55 ist ein Gasdruckverlauf 54 aus dem Gasgesetz p · V = G · R · T für ein bei der Soll-Länge zugrundegelegtes deckelseitiges Ölvolumen abgeleitet. Wird das Ölvolumen durch eine im Bypaß ausgetauschte Ölmenge größer, steigt der Gasdruck; für einen bei Soll-Länge gestiege­ nen Gasdruck 58 gilt ein gestiegener Gasdruckverlauf 57. Wird das Ölvolumen durch Ablassen von Öl in den Ölbehälter kleiner, fällt der Druck; für einen bei Soll-Länge gefallenen Gasdruck 78 gilt der gefallene Gasdruckverlauf 67. Mit dem Schaubild ist der in den Patentansprüchen benutzte Begriff "Gasdruckverlauf" erläutert. Fig. 4 shows schematically on the left a shock absorber with information on: piston rod 5 , step piston 4 , working cylinder 2 , intermediate wall 50 , floor space 64 , bottom-side oil volume 68 , membrane 62 , primary gas cushion 7 , transverse wall 60 , secondary gas cushion 47 , movable partition 49 and cover-side Oil volume 48 . Right, FIG. 4 is a diagram of the gas pressure p in the secondary gas cushion as abscissa of a coordinate system on the strut length s of the stepped piston as ordinate, whereby the zero point of the desired length 56 of the strut and + nen designated s, the compression direction -s the rebound direction. For a target pressure 55 , a gas pressure curve 54 is derived from the gas law pV = GRT for a cover-side oil volume on which the target length is based. If the oil volume increases due to an oil quantity exchanged in the bypass, the gas pressure increases; for a gas pressure 58 which has increased at the desired length, an increased gas pressure profile 57 applies. If the oil volume becomes smaller by draining oil into the oil container, the pressure drops; for a gas pressure 78 that has fallen at the desired length, the gas pressure curve 67 that has fallen applies. The diagram explains the term "gas pressure curve" used in the claims.

Wenn der Gasdruckverlauf 54 bei Soll-Länge 56 hergestellt ist, besteht nach abgeschalteter Niveauregelung ein unveränder­ licher (von Temperatureinflüssen abgesehen) Zusammenhang zwischen Druck p und Federbeinlänge s, so daß die Federbein­ länge durch den Drucksensor genau wie durch einen Lagesensor erkannt werden kann. Dieser Umstand kann benutzt werden, um bei der beschriebenen Neigungsregelung den Öltransport zu beenden, sobald der Drucksensor eines Federbeins oder die Drucksensoren mehrerer Federbeine den Druck erkennen, der einer im voraus festgelegten Federbeinlänge entspricht. So kann ein gewolltes Maß der Aufbauneigung gesteuert werden, auch eine positive Aufbauneigung in der Kurve, ohne daß hierfür ein Fliehkraftsensor erforderlich ist. Bei Temperatur­ änderung kann der Gasdruckverlauf durch Wiedereinschalten oder Niveauregelung korrigiert werden. Wenn im Falle eines ständig offenen Bypaß die Niveauregelung nicht abgeschaltet werden darf, kann der Gasdruckverlauf sich in Richtung gestiegener Gasdruckverlauf 57 oder gefallener Gasdruckver­ lauf 67 ändern, wodurch die Federbeinlänge nicht mehr exakt von den Drucksensoren erfaßt werden kann. Diese Ungenauigkeit fällt nicht ins Gewicht, wenn eine etwas ungenaue Beendigung des Öltransportes zulässig ist. If the gas pressure curve 54 is produced at target length 56 , there is an unchangeable (apart from temperature influences) relationship between pressure p and strut length s after the level control has been switched off, so that the strut length can be detected by the pressure sensor exactly as by a position sensor. This fact can be used to terminate the oil transport in the described inclination control as soon as the pressure sensor of one shock absorber or the pressure sensors of several shock absorbers recognize the pressure which corresponds to a predetermined shock absorber length. In this way, a desired degree of body inclination can be controlled, even a positive body inclination in the curve, without the need for a centrifugal force sensor. If the temperature changes, the gas pressure curve can be corrected by switching it on again or level control. If in the case of a constantly open bypass the level control must not be switched off, the gas pressure curve can change in the direction of increased gas pressure curve 57 or falling gas pressure flow 67 , so that the strut length can no longer be detected exactly by the pressure sensors. This inaccuracy is negligible if a somewhat imprecise termination of the oil transport is permitted.

Für eine stabile Niveauregelung muß die Bedingung erfüllt sein, daß die Federkraft im Einfederbereich durch Regelvorgänge nur größer, im Ausfederbereich nur kleiner werden kann, damit die Federbeinlänge stets durch das Wechselspiel von Zuspeisen, Ablassen und Ölaustausch im Bypaß zur Soll-Länge zurückkehrt. Diese Bedingung ist im Einfederbereich von Haus aus erfüllt, da der Bypaß geschlossen ist und die Federkraft sowohl durch das bodenseitige Zuspeisen von Öl wie auch durch das deckelseitige Ablassen von Öl größer wird. Im Einfederbereich bewirkt der Bypaß, daß die Federkraft sowohl durch das fallende bodenseitige Ölvolumen wie auch durch das steigende deckelseitige Ölvolumen kleiner wird. Das vorgesehene Zuspeisen auf Bodenseite und Ablassen auf Deckelseite hat eine negative, die Federkraft erhöhende Wirkung, siehe oben. Darum müssen die durch den Bypaß, die Speiseleitung und die Ablaßleitung fließenden Ölmengen so aufeinander abgestimmt werden, daß der Einfluß des Bypaß stets überwiegt, was in einfacher Weise durch eine entsprechend träge Auslegung des Zuspeisens und Ablassens möglich ist.The condition must be met for stable level control be that the spring force in the compression area through control processes only bigger, can only get smaller in the rebound area, so the suspension strut length is always due to the interplay of Feeding, draining and oil exchange in the bypass to the desired length returns. This condition is in the compression range of House met because the bypass is closed and the Spring force both by feeding in from the bottom Oil as well as by draining oil from the lid becomes. In the spring area, the bypass causes the spring force both by the falling oil volume on the bottom as well becomes smaller due to the increasing oil volume on the cover. The intended feeding in on the bottom side and draining on Cover side has a negative, increasing the spring force Effect, see above. So they have to go through the bypass, the supply line and the drain line flowing oil quantities be coordinated so that the influence of the bypass always outweighs what is easily done by a corresponding sluggish interpretation of the feeding and draining is possible.

Wenn ein Vierradfahrzeug mit Federbeinen gemäß Fig. 2 und der Niveauregelung nach der Erfindung ausgerüstet wird, kann das Fahrverhalten bei abgeschalteter Regelung dem guten Fahrverhalten von Fahrzeugen gleichgesetzt werden, die mit hydropneumatischen Federbeinen und Niveauregelung versehen sind. Bei eingeschalteter Regelung kann auf das einwandfreie Fahrverhalten von Fahrzeugen mit selbstpumpenden Federbeinen mit Stufenkolben und zwei Gaspolstern zurückge­ griffen werden, bei denen während der Fahrt ein ähnliches Wechselspiel von Federkraftsteigerung im Einfederbereich und Federkraftminderung im Ausfederbereich stattfindet.If a four-wheel vehicle is equipped with struts according to FIG. 2 and the level control according to the invention, the driving behavior when the control is switched off can be equated to the good driving behavior of vehicles which are provided with hydropneumatic struts and level control. When the control is switched on, the perfect driving behavior of vehicles with self-pumping struts with stepped pistons and two gas cushions can be used, during which there is a similar interplay of increased spring force in the spring deflection area and spring force reduction in the rebound area.

Wenn die Federbeine als selbstpumpende Federbeine ausgebildet werden, sind Vorteile beider Regelungsarten vereinigt. Vorteile der Regelung nach der Erfindung sind Herstellung der Soll-Länge im Stand und Beeinflußbarkeit der Federhärte durch Solldruckänderung. Vorteile des selbstpumpenden Federbeins sind Fortfall des Lagesensors und lastabhängiger Dämpfungsanteil durch die Pumparbeit.If the struts are designed as self-pumping struts advantages of both types of regulation are combined. Advantages of the regulation according to the invention are manufacture the target length in the stand and the spring hardness can be influenced by changing the target pressure. Advantages of self-pumping Suspension struts are eliminated from the position sensor and more load-dependent Damping component through the pumping work.

Claims (7)

1. Niveauregelung für Fahrzeuge mit hydropneumatischen Federbeinen mit einer aus einem Gehäuse tretenden Kolben­ stange, deren Federkraft eine Radlast des Fahrzeugs trägt,
  • - wobei ein mit der Kolbenstange verbundener dichter Stufenkolben in einem ölgefüllten Arbeitszylinder geführt ist und ein bodenseitiges Ölvolumen von einem deckelsei­ tigen Ölvolumen trennt,
  • - wobei das bodenseitige Ölvolumen durch den Gasdruck eines primären Gaspolsters und das deckelseitige Ölvolumen durch den Gasdruck eines sekundären Gaspolsters belastet sind,
  • - wobei im Fahrbetrieb der Druck des primären Gaspolsters größer ist als der Druck des sekundären Gaspolsters
  • - wobei die im Federbein vorhandene Ölmenge durch Zuspeisen von ÖL aus einer Ölquelle oder Ablassen von Öl in eine Ölsenke geändert werden kann,
  • - wobei ein Bypaß einen Ölaustausch zwischen dem bodensei­ tigen und dem deckelseitigen Ölvolumen ermöglicht,
  • - wobei die ausgetauschte Ölmenge den Gasdruck im primären Gaspolster herabsetzt und den Gasdruck im sekundären Gaspolster heraufsetzt,
  • - wobei Regelvorgänge durch die Stellung des Stufenkolbens im Arbeitszylinder und durch den von einem Drucksensor erkannten Druck im sekundären Gaspolster ausgelöst werden,
  • - wobei die Regelvorgänge eine Soll-Länge des Federbeins und einen festgelegten Solldruck des sekundären Gaspolsters bei Soll-Länge des Federbeins herstellen,
    gekennzeichnet durch die Merkmale:
  • - die Federkraft wird durch Zuspeisen von Öl in das bodenseitige Ölvolumen erhöht, wobei dieser Vorgang von einem Lagesensor oder auf andere Weise gesteuert wird,
  • - durch den Ölaustausch im Bypaß wird die Federkraft ernied­ rigt und der Druck im sekundären Gaspolster heraufgesetzt,
  • - der Druck im sekundären Gaspolster wird durch Ablas­ sen von Öl aus dem deckelseitigen Ölvolumen herabgesetzt, wobei dieser Vorgang vom Drucksensor oder auf andere Weise gesteuert wird.
1. level control for vehicles with hydropneumatic suspension struts with a piston rod emerging from a housing, the spring force of which bears a wheel load of the vehicle,
  • - A sealed step piston connected to the piston rod is guided in an oil-filled working cylinder and separates a bottom-side oil volume from a cover-side oil volume,
  • the oil volume on the bottom is loaded by the gas pressure of a primary gas cushion and the oil volume on the cover side by the gas pressure of a secondary gas cushion,
  • - The pressure of the primary gas cushion is greater than the pressure of the secondary gas cushion when driving
  • - The amount of oil in the shock absorber can be changed by adding oil from an oil well or draining oil into an oil sink,
  • - A bypass enables an oil exchange between the bottom-side and the cover-side oil volume,
  • the amount of oil exchanged reduces the gas pressure in the primary gas cushion and increases the gas pressure in the secondary gas cushion,
  • control processes are triggered by the position of the stepped piston in the working cylinder and by the pressure in the secondary gas cushion, which pressure is detected by a pressure sensor,
  • the control processes produce a set length of the shock absorber and a set set pressure of the secondary gas cushion at the set length of the shock absorber,
    characterized by the characteristics:
  • the spring force is increased by feeding oil into the bottom-side oil volume, this process being controlled by a position sensor or in some other way,
  • - the oil exchange in the bypass lowers the spring force and increases the pressure in the secondary gas cushion,
  • - The pressure in the secondary gas cushion is reduced by releasing oil from the cover-side oil volume, this process being controlled by the pressure sensor or in some other way.
2. Niveauregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lagesensor (44, 84) im von der Soll-Länge ausgehen­ den Einfederbereich des Federbeins eine Verbindung des bodenseitigen Ölvolumens (68) mit der Ölquelle (Speicher 43) durch ein Speiseventil (21, 61) herstellt und das Speiseventil (21, 61) schließt, wenn die Soll-Länge erreicht ist, und der Drucksensor eine Verbindung des deckelseitigen Ölvolumens (48) mit der Ölsenke (Ölbehäl­ ter 40, 80) durch ein Ablaßventil (45, 85) herstellt, wenn im sekundären Gaspolster der Solldruck oder der zugehörige Gasdruckverlauf (54) überschritten sind, und das Ablaßventil (45, 85) schließt, wenn der Solldruck und der zugehörige Gasdruckverlauf (54) erreicht sind, und daß ein Bypaß (31) vorgesehen ist, der im Ausfederbe­ reich ständig offen ist oder mit Hilfe des Lagesensors (44, 84) oder eines anderen Lagesensors geschlossen wird, sobald gleichzeitig Soll-Länge und Solldruck erreicht sind.2. Level control according to claim 1, characterized in that a position sensor ( 44 , 84 ) in the starting length of the spring deflection area of the strut connects the bottom oil volume ( 68 ) with the oil source (reservoir 43 ) by a feed valve ( 21 , 61 ) and the feed valve ( 21 , 61 ) closes when the desired length is reached, and the pressure sensor connects the cover-side oil volume ( 48 ) to the oil sink (oil reservoir 40 , 80 ) through a drain valve ( 45 , 85 ) produces when the target pressure or the associated gas pressure curve ( 54 ) are exceeded in the secondary gas cushion, and the drain valve ( 45 , 85 ) closes when the target pressure and the associated gas pressure curve ( 54 ) are reached, and that a bypass ( 31 ) is provided , which is constantly open in the rebound area or is closed with the help of the position sensor ( 44 , 84 ) or another position sensor as soon as the desired length and the desired pressure are reached at the same time. 3. Niveauregelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bypaß vorgesehen ist, den der Drucksensor öffnet, wenn im sekundären Gaspolster der Solldruck oder der zugehörige Gasdruckverlauf unterschritten sind, und schließt, wenn der Solldruck und der zugehörige Gasdruck­ verlauf erreicht sind.3. Level control according to claim 2, characterized in that a bypass is provided that the pressure sensor opens, if the setpoint pressure or the the associated gas pressure curve is undershot, and closes when the target pressure and the associated gas pressure course are reached. 4. Niveauregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor eine Verbindung des bodenseitigen Ölvolumens mit der Ölquelle durch ein Speiseventil herstellt, wenn im sekundären Gaspolster der Solldruck unterschritten ist, und das Speiseventil schließt, wenn der Solldruck erreicht ist, und eine Verbindung des deckelseitigen Ölvolumens mit der Ölsenke durch ein Ablaßventil herstellt, wenn der Solldruck überschritten ist, und das Ablaßventil schließt, wenn der Solldruck erreicht ist, und daß ein im Ausfederbereich ständig offener Bypaß vorgesehen ist, der die Soll-Länge des Federbeins bestimmt. 4. Level control according to claim 1, characterized in that the pressure sensor connects the bottom side Volume of oil with the oil well through a feed valve establishes when the target pressure in the secondary gas cushion is undershot, and the feed valve closes, when the target pressure is reached and a connection of the lid-side oil volume with the oil sink creates a drain valve when the set pressure is exceeded and the drain valve closes when the set pressure is reached, and that in the rebound area constantly open bypass is provided, which is the target length of the Strut determined.   5. Niveauregelung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypaß nur während der Niveauregelung offen ist und zugleich mit dem Speise- und Ablaßventil abgeschal­ tet werden kann, so daß dann im Fahrbetrieb die einge­ regelte Ölmenge und ihre Verteilung im Federbein unverän­ derlich sind.5. Level control according to claim 4, characterized in that the bypass is only open during level control is shuttered and at the same time with the feed and drain valve can be tet, so that the drive mode regulated oil quantity and its distribution in the shock absorber unchanged are such. 6. Niveauregelung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Fahrzeug mit zwei Achsen und vier Federbeinen, die die Fahrzeuglast tragen, die Drucksensoren der Federbeine, sobald zwei von ihnen einen steigenden Druck im sekundären Gaspolster und/oder zwei von ihnen einen fallenden Druck im sekundären Gaspolster erkennen, eine Verbindung der bodenseitigen Ölvolumina der beiden Federbeine, bei denen der Druck im sekundären Gaspolster steigt, mit dem Eintritt (Einlaß­ kammer 73, 73′) eines Öltransporters (36) schalten und eine Verbindung der bodenseitigen Ölvolumina der beiden anderen Federbeine, bei denen der Druck im sekundä­ ren Gaspolster fällt, mit dem Austritt (Auslaßkammer 75, 75′) des Öltransporters (36) herstellen, so daß bei laufendem Öltransporter (36), der je nach den Druckverhält­ nissen als Hydro-Pumpe oder als Hydromotor arbeitet, ein Öltransport von den ausgefederten in die eingefederten Federbeine und bei dynamischen Fahrbewegungen ein Ausgleich der Fahrzeugneigung erfolgt.6. Level control according to claims 1 to 5, characterized in that in a vehicle with two axles and four struts that carry the vehicle load, the pressure sensors of the struts, as soon as two of them a rising pressure in the secondary gas cushion and / or two of them detect a falling pressure in the secondary gas cushion, a connection of the bottom oil volumes of the two struts, in which the pressure in the secondary gas cushion rises, switch with the inlet (inlet chamber 73 , 73 ') of an oil transporter ( 36 ) and a connection of the bottom oil volumes of the two other struts, in which the pressure in the secondary gas cushion falls, with the outlet (outlet chamber 75 , 75 ') of the oil transporter ( 36 ) so that while the oil transporter ( 36 ) is running, depending on the pressure conditions, as a hydraulic pump or works as a hydraulic motor, an oil transport from the sprung to the sprung struts and with dynamic driving movements compensate for the inclination of the vehicle. 7. Niveauregelung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einem dynamischen Fahrzustand der Öltransport beendet wird, sobald die Drucksensoren einen im voraus festgelegten Druck im sekundären Gaspolster erkennen, daß bei Geradeausfahrt der Gastransport beendet wird, sobald wieder der Solldruck erkannt ist.7. level control according to claim 6, characterized in that in a dynamic driving condition the oil transportation will end as soon as the pressure sensors one in advance recognize the set pressure in the secondary gas cushion, that the gas transport is stopped when driving straight ahead, as soon as the target pressure is recognized again.
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