DE102005010239B4

DE102005010239B4 - Federungssystem für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102005010239B4
Application number: DE102005010239A
Authority: DE
Inventors: Hubert Beck
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2005-03-05
Filing date: 2005-03-05
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2025-03-06
Also published as: US20060197267A1; DE102005010239A1

Abstract

Federungssystem für Kraftfahrzeuge mit einer Niveauregelung zur Einstellung einer vorbestimmten Höhe des Fahrzeugaufbaus, bestehend aus mindestens einem, mit einem Arbeitszylinder, einer Kolbenstange und einem Dämpfungsventile aufweisenden Dämpfungskolben versehenen Kolben-Zylinder-Aggregat, einer Pumpe, welche in einer Strömungsverbindung zur Verbindung des Kolben-Zylinder-Aggregats mit einer Speichereinheit angeordnet ist sowie einem parallel zur Pumpe in der Strömungsverbindung angeordneten Absperrventil, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (5) vom Kolben-Zylinder-Aggregat (1) Dämpfungsmittel in die Speichereinheit (3) gegen den dort herrschenden Druck fördert und das Absperrventil (6) den Rückfluss von Dämpfungsmittel aus der Speichereinheit (3) in das mit einem Gasfederraum (8) versehene Kolben-Zylinder-Aggregat (1) steuert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Federungssystem für Kraftfahrzeuge mit einer Niveauregelung zur Einstellung einer vorbestimmten Höhe des Fahrzeugaufbaus, bestehend aus mindestens einem, mit einem Arbeitszylinder, einer Kolbenstange und einem Dämpfungsventile aufweisenden Dämpfungskolben versehenen Kolben-Zylinder-Aggregat, einer Pumpe, welche in einer Strömungsverbindung zur Verbindung des Kolben-Zylinder-Aggregats mit einer Speichereinheit angeordnet ist sowie einem parallel zur Pumpe in der Strömungsverbindung angeordneten Absperrventil.
Es sind bereits Federungssysteme für Kraftfahrzeuge mit einer Niveauregelung ( DE 100 19 531 C2 ) zur Einstellung einer vorbestimmten Höhe des Fahrzeugaufbaus bekannt, diese bestehen aus mindestens einem, mit einem Arbeitszylinder, einer Kolbenstange und einem Dämpfungsventile aufweisenden Dämpfungskolben versehenen Kolben-Zylinder-Aggregat, einer Pumpe eines Ölreservoirs sowie entsprechenden Zu- und Ablaufleitungen vom Ölreservoir zum Kolben-Zylinder-Aggregat und umgekehrt. Die Pumpe besteht aus einem Pumpenkolben und aus einem Antrieb. Diese Standhöhenregelung des Federungssystems arbeitet in der Weise, dass bei einem vollbeladenen Fahrzeug die Pumpe Öl aus einem Niederdrucktank auf die Hochdruckseite des Systems befördert, um den Fahrzeugaufbau des Kraftfahrzeuges auf das gewünschte Niveau zu bringen. Dieser Vorgang dauert eine gewisse Zeit und ist abhängig von der Leistung, und damit der baulichen Größe der Pumpe.
Es sind des Weiteren Federungssysteme für Fahrzeuge (z. B. die gattungsbildende DE 199 54 819 C1 ) bekannt, bei denen ein hydraulisches Stellglied über eine Hydraulikleitung mit einer Speichereinheit verbunden ist. Über eine Pumpen-/Motoreinheit lässt sich ein Hydraulikdruck erzeugen, der dem Stellglied zugeführt wird. Als Pumpen-/Motoreinheit ist jedoch ein Linearmotor beschrieben.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Federungssystem für Kraftfahrzeuge zu schaffen, welches in der Lage ist, mit verhältnismäßig kleiner Leistung bzw. kleinem Bauraum den Aufbau eines beladenen Fahrzeuges innerhalb kürzester Zeit auf das gewünschte Fahrzeugniveau zu bringen, um das beladene Fahrzeug schnellstmöglich fortbewegen zu können.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist zusammen mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgesehen, dass die Pumpe vom Kolben-Zylinder-Aggregat Dämpfungsmittel in die Speichereinheit gegen den dort herrschenden Druck fördert und das Absperrventil den Rückfluss von Dämpfungsmittel aus der Speichereinheit in das mit einem Gasfederraum versehene Kolben-Zylinder-Aggregat steuert.
Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform, dass während der normalen Fahrt ein Reservoir mit Hochdruck befüllt werden kann, so dass bei Bedarf das Reservoir ein schnelles Aufregeln des Fahrzeugaufbaus gewährleistet.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Pumpe in der Strömungsverbindung und das Absperrventil parallel zur Strömungsverbindung in einer weiteren Strömungsverbindung angeordnet ist. Mit Vorteil ist dabei vorgesehen, dass die Pumpe und/oder das Absperrventil von einem Sensor über eine entsprechende Elektronik angesteuert werden.
Eine weitere günstige Ausführungsform sieht vor, dass der Sensor den Weg des Dämpfungskolbens erfasst. Mit Vorteil ist dabei vorgesehen, dass der Sensor als Kolbenwegsensor innerhalb der hohl ausgebildeten Kolbenstange angeordnet ist.
Eine weitere günstige Ausführungsform sieht vor, dass die Speichereinheit als separates Bauteil ausgebildet ist.
Es sind des weiteren Ausführungsformen möglich, bei denen das Kolben-Zylinder-Aggregat und die Speichereinheit in einem Bauteil angeordnet sind.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.
Es zeigt:
1 und 2 das Funktionsprinzip im Schnitt,
3 und 4 konstruktive Ausgestaltungen eines Federungssystems mit einer Pumpe und einem Absperrventil.
In der 1 ist ein Kolben-Zylinder-Aggregat 1 schematisch dargestellt, bei dem im Arbeitsraum 2 ein Dämpfungskolben 11 an einer Kolbenstange 7 axial beweglich angeordnet ist. Der Arbeitsraum 2 ist gegenüber dem Gasfederraum 8 durch ein Trennelement 4 getrennt. Im Gasfederraum 8 ist ein entsprechendes Gasvolumen angeordnet.
Über die Strömungsverbindungen 13 und 13a ist der Arbeitsraum 2 mit einem Hochdruck-Vorratsspeicher 3 verbunden, wobei im oberen Raum 3a Dämp fungsmittel und getrennt durch ein Trennelement 4 im unteren Raum 3b ein Gasvolumen angeordnet ist. In der Strömungsverbindung 13 ist die Pumpe 5 vorgesehen, während in der parallel verlaufenden Strömungsverbindung 13a ein Absperrventil 6 vorgesehen ist.
Die Pumpe 5 und das Absperrventil 6 werden sensorgesteuert über eine entsprechende Elektronik beaufschlagt.
Durch die Pumpe 5 wird Öl aus dem Arbeitsraum 2 in den Hochdruck-Vorratsspeicher 3 gefördert. Der Druck im Arbeitsraum 2, getragen durch das Gasvolumen im Gasfederraum 8, lässt auf die Kolbenstange 7 eine Ausfahrkraft wirken. Die Pumpe 5 und das Absperrventil 6 verhindern einen Rücklauf des Öls aus dem Hochdruck-Vorratsspeicher 3 in den mit wesentlich weniger Druck beaufschlagten Arbeitsraum 2. Die Federungseigenschaften der Kolbenstange 7 werden von dem momentanen Gasvolumen des Gasfederraumes 8 bestimmt. In der 1 soll die Kraft F1 an der Kolbenstange 7 relativ klein sein, das heißt der Beladungszustand des Fahrzeuges ist in dieser Darstellung entsprechend gering, so dass der Gasfederraum 8 sich entsprechend ausdehnt.
In der 2 ist in der Darstellung das Absperrventil 6 geöffnet, so dass über die Strömungsverbindung 13a Öl aus dem Vorratsraum 3a in den Arbeitsraum 2 strömen kann. Der Gasraum 3b entspannt sich entsprechend, während das Gasvolumen des Gasfederraumes 8 komprimiert wird. Bei diesem Zustand schiebt der Hochdruck-Vorratsspeicher 3 sein ganzes, zur Verfügung stehendes, Druckpotential in den Arbeitsraum 2, bis es zum Druckausgleich zwischen dem Arbeitsraum 2 und dem Hochdruck-Vorratsspeicher 3 kommt. Dabei entsteht ein Maximum an Kolbenstangenausfahrkraft F2, welches einem vollbeladenen Fahrzeug entspricht. Wird das Absperrventil 6 wieder geschlossen, so kann die Kolbenstange 7 mit dem jetzt kleineren Gasvolumen des Gasfederraumes 8 korrespondieren. Da das Volumen im Gasfederraum 8 kleiner ist, aber der Druck höher geworden ist, passen die strafferen Federungseigenschaften besser zu der hohen Beladung des Fahrzeuges. Die beladungsabhängige Federkennungsänderung stabilisiert das Fahrverhalten, insbesondere bei Volllast.
In der 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines Kolben-Zylinder-Aggregates 1 dargestellt, welches in Kompaktbauweise ausgeführt ist. Der Hochdruck-Vorratsspeicher 3 ist oberhalb des Arbeitsraumes 2 angeordnet und durch einen Zwischenboden 9 getrennt. Die ölseitigen Bereiche des Arbeitsraumes 2 sowie des Hochdruck-Vorratsspeichers 3a sind hydraulisch miteinander verbunden. In der Strömungsverbindung 13 ist die Pumpe 5 und in der Strömungsverbindung 13a das Absperrventil 6 untergebracht. Das Gasvolumen des Gasfederraumes 8 korrespondiert mit der Kolbenstange 7 über Bohrungen 10. Die Kolbenstange 7 trägt einen Dämpfungskolben 11, der mit Dämpfungsventilen bestückt ist. Die Trennung von Öl und Gas wird im Arbeitsraum 2 durch das Trennelement 4 und im Hochdruck-Vorratsspeicher 3 durch das andere Trennelement 4 vorgenommen.
In der 4 ist eine Ausführung gemäß der 3 dargestellt, wobei die Kolbenstange 7 hohl ausgebildet ist und in den Hohlraum der Kolbenstange 7 ein Sensor in Form eines Kolbenwegsensors 12 dargestellt ist.
Die Niveauregelfunktion der einzelnen Ausführungsbeispiele erfolgt in der Weise, dass die Pumpe 5 und das Absperrventil 6 über eine Sensierung des Kol benweges und einer entsprechenden Elektronik, je nach Bedarf, geschaltet werden.
Wird das Fahrzeug im Stand über ein bestimmtes Maß hinaus beladen, so signalisiert der Sensor einen zu tiefen Stand des Fahrzeugaufbaus und das Absperrventil 6 wird geöffnet. Der Druck des Hochdruck-Vorratsspeichers 3 strömt in den Arbeitsraum 2, wobei das Gasvolumen des Gasfederraumes 8 komprimiert wird. Die Kolbenstange 7 fährt dabei so lange auswärts, bis das Sollniveau des Fahrzeugaufbaus erreicht ist. Danach wird das Absperrventil 6 über die Elektronik wieder geschlossen.
Bei einer anschließenden Entladung des Fahrzeuges im Stand fährt die Kolbenstange 7 weiter aus, wobei der Sensor einen zu hohen Stand des Fahrzeugaufbaus signalisiert. Es wird daraufhin die Pumpe 5 betätigt und das Öl aus dem Arbeitsraum 2 in den Hochdruck-Vorratsspeicher 3 gefördert. Ist der Fahrzeugaufbau auf das entsprechende Niveau heruntergeregelt worden, wird die Pumpe unter Zuhilfenahme der Sensorik wieder abgeschaltet. Das Gasvolumen des Gasfederraumes 8 ist entsprechend expandiert und hat seine entsprechende Größe gemäß dem Leerzustand des Fahrzeuges wieder erreicht. Das Gasvolumen 3b im Hochdruck-Vorratsspeicher 3 wurde hingegen komprimiert und steht wieder für einen weiteren Aufregelvorgang des Fahrzeuges zur Verfügung.
Das vorbeschriebene Federungssystem für Kraftfahrzeuge ist ohne weiteres in der Lage, durch eine Verschiebung des Ölvolumens, in Verbindung mit mehreren Gasfederräumen eine oder mehrere unterschiedliche Niveaulagen des Fahrzeugaufbaus einzuregeln.

1: Kolben-Zylinder-Aggregat
2: kolbenstangenseitiger Arbeitsraum
3: Hochdruck-Vorratsspeicher
4: Trennelement
5: Pumpe
6: Absperrventil
7: Kolbenstange
8: Gasfederraum
9: Zwischenboden
10: Bohrungen
11: Dämpfungskolben
12: Kolbenwegsensor
13: Strömungsverbindung

Claims

Federungssystem für Kraftfahrzeuge mit einer Niveauregelung zur Einstellung einer vorbestimmten Höhe des Fahrzeugaufbaus, bestehend aus mindestens einem, mit einem Arbeitszylinder, einer Kolbenstange und einem Dämpfungsventile aufweisenden Dämpfungskolben versehenen Kolben-Zylinder-Aggregat, einer Pumpe, welche in einer Strömungsverbindung zur Verbindung des Kolben-Zylinder-Aggregats mit einer Speichereinheit angeordnet ist sowie einem parallel zur Pumpe in der Strömungsverbindung angeordneten Absperrventil, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (5) vom Kolben-Zylinder-Aggregat (1) Dämpfungsmittel in die Speichereinheit (3) gegen den dort herrschenden Druck fördert und das Absperrventil (6) den Rückfluss von Dämpfungsmittel aus der Speichereinheit (3) in das mit einem Gasfederraum (8) versehene Kolben-Zylinder-Aggregat (1) steuert.
Federungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (5) in der Strömungsverbindung (13) und das Absperrventil (6) parallel zur Strömungsverbindung (13) in einer weiteren Strömungsverbindung (13a) angeordnet ist.
Federungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (5) und/oder das Absperrventil (6) von einem Sensor über eine entsprechende Elektronik angesteuert werden.
Federungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor den Weg des Dämpfungskolbens (11) erfasst.
Federungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinheit (3) als separates Bauteil ausgebildet ist.
Federungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolben-Zylinder-Aggregat (1) und die Speichereinheit (3) in einem Bauteil angeordnet sind.
Federungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als Kolbenwegsensor (12) innerhalb der hohl ausgebildeten Kolbenstange (7) angeordnet ist.