DE102006029644A1

DE102006029644A1 - Vorrichtung zur Federung von Fahrzeugen

Info

Publication number: DE102006029644A1
Application number: DE200610029644
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. Pelz
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Vibracoustic SE
Priority date: 2006-06-28
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2008-01-03
Anticipated expiration: 2026-06-29
Also published as: DE102006029644B4

Abstract

Vorrichtung zur Federung von Fahrzeugen mit an den sich gegenüberliegenden Fahrzeugseiten vorhandenen Arbeitszylindern, die über Verbindungsleitungen im Kreuzverbund miteinander verbunden sind, wobei die Arbeitszylinder (31, 32) aus Gasfedern oder aus Gasfederdämpfern (21, 22) bestehen.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung befasst sich mit einer Vorrichtung zur Federung von Fahrzeugen mit an den sich gegenüberliegenden Fahrzeugseiten vorhandenen Arbeitszylindern die über Verbindungsleitungen miteinander verbunden sind.
Um die Stabilisierung von Fahrzeugen zu verbessern werden doppelseitig beaufschlagbare Druckmittelzylinder verwendet, bei denen jeweils die Druckräume auf der einen Fahrzeugseite mit den Zugräumen der Zylinder auf der anderen Fahrzeugseite über Leitungen verbunden sind. Beim Durchfahren einer Kurve wird aus den belasteten Druckräumen zu den Zugräumen auf der gegenüberliegenden Fahrzeugseite geleitet und wirkte damit einer zu starken Neigung des Fahrzeugs entgegen. Der Druckausgleich erfolgt jedoch relativ langsam und hat eine Verhärtung der Fahrzeugfederung zur Folge, die den Fahrkomfort beeinträchtigt.
Stand der Technik
Durch die US 5,794,966 ist ein hydraulischer Federungsausgleich bekannt geworden, mit dem unterschiedliche Fahrverhältnisse ausgeglichen werden können. Die Druck- und Zugräume der doppelseitig beaufschlagbaren hydraulischen Federzylinder können auf sehr unterschiedliche Weise verbunden werden, so dass je nach Fahrzeugart eine Verbindung zwischen den Zylindern herstellbar ist. Dabei können sogenannte Roll- wie auch Pitchneigungen des Fahrzeugs ausgeglichen werden.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine verbesserte Fahrzeugfederung ergibt. Die Vorrichtung soll einfach in ihrem Aufbau gehalten sein und einen sehr schnellen Druckausgleich ermöglichen. Dabei soll ein sehr hoher Fahrkomfort erreicht werden. Ein solches Fahrverhalten ist insbesondere bei Limousinen der gehobenen Fahrzeugklasse wünschenswert.
Die Lösung der gestellten Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Unteransprüche 2 bis 8 enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens.
Gemäß der Erfindung wird als Arbeitsmedium ein Gas eingesetzt und als Arbeitszylinder, Gasfedern oder Gasfederdämpfer verwendet. In vielen Fällen genügt die Verwendung von Gasfedern. Besonders vorteilhaft ist jedoch der Einsatz von Gasfederdämpfern, da dieselben eine besonders gute Dämpfung von Schwingungen beinhalten.
Im Allgemeinen können Arbeitszylinder mit je zwei Arbeitskammern verwendet werden, die durch einen Kolben getrennt sind. Besonders günstig ist es jedoch, wenn die Gasfedern oder Gasfederdämpfer jeweils wenigstens eine von einem Rollbalg abgeschlossene Arbeitskammer aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass auf Gleitdichtungen verzichtet werden kann. Eine weitere Unterstützung kann hier durch in den Kolben eingefügte Rückschlagventile erreicht werden.
Insbesondere bei hohen Anregungsgeschwindigkeiten in Hubrichtung wirken die Rückschlagventile und reduzieren Kraft- und Beschleunigungsspitzen, in denen das Gas überströmen kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Verbindungsleitungen mit Ventilen versehen sind, welche die Strömungsmenge des Gases begrenzen. Über diese Ventile kann die Durchflussmenge der Gase bestimmt werden, insbesondere in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Neigungsverhaltens. Die Ventile selbst werden als Druckbegrenzungsventile für beide Strömungsrichtungen ausgebildet.
Eine weitere verbesserte Ausführungsform ergibt sich dadurch, dass die Arbeitszylinder jeweils drei Arbeitskammern haben und im Kreuzverbund die Gasleitungen an den jeweils äußeren Arbeitskammern angeschlossen sind. Eine solche Ausgestaltung der Arbeitszylinder, bei der in den jeweiligen Trennkolben entsprechende Ventile eingesetzt sind, kann eine besonders gute Dämpfung erreicht werden. (Bitte auch hierzu noch einige Ausführungen).
Um die erforderliche Neigung der Arbeitszylinder nicht zu behindern, sind dieselben über Gelenke sowohl am Fahrzeugaufbau als auch an den Fahrzeugradachsen angebracht.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Die einzige Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung den prinzipiellen Aufbau der Vorrichtung.
Ausführung der Erfindung
Bei der in der Figur gezeigten Vorrichtung 20 ist der Fahrzeugaufbau 1 durch zwei Luftfederdämpfer 21 und 22 abgestützt. Die Luftfederdämpfer 21 und 22 greifen über die Gelenke 23 und 24 an den nicht näher dargestellten Radachsen und über die Gelenke 25 und 26 am Fahrzeugaufbau 1 an. Durch die Pfeile 27 und 28 ist die senkrechte Bewegung der Fahrzeugradachsen und durch die Pfeile 29 und 30 die waagerechte bzw. Drehbewegung des Fahrzeugaufbaus 1 angedeutet. Im Ausführungsbeispiel sind zwei Zweiraumgasfederdämpfer 21 und 22 eingesetzt, die jeweiligen Arbeitskammern 4 bis 7 der Gasfederdämpfer 21, 22 sind durch die Kolben 8 und 9 getrennt. Die Kolben 8 und 9 bewegen sich in den Arbeitszylindern 31, 32 je nach Kraftausübung auf der Zeichnung gesehen nach oben bzw. nach unten. Die Kolben 8 und 9 sind dabei mit den Rückschlagventilen 10 und 11 ausgestattet, die zur Schwingungsdämpfung dienen. Eine weitere Unterstützung der Schwingungsdämpfung wird dadurch erreicht, dass jeweils eine der Arbeitskammern 4 und 5 der Arbeitszylinder 31, 32 durch einen Rollbalg 16 abgeschlossen ist.
Die Arbeitskammern 4 bis 7 sind jeweils im Kreuzverbund miteinander über die Verbindungsleitungen 13 und 14 verbunden. Dadurch ist die Arbeitskammer 4 des Arbeitszylinders 31 mit der Arbeitskammer 7 des Arbeitszylinders 32 und die Arbeitskammer 5 des Arbeitszylinders 32 mit der Arbeitskammer 6 des Arbeitszylinders 31 verbunden. Kommt es im Fahrbetrieb zu einem Wanken oder Nicken des Fahrzeugaufbaus 1, beispielsweise im Uhrzeigersinn, so federt das linke Federbein mit dem Gasfederdämpfer 21 aus und das rechte Federbein mit dem Gasfederdämpfer 22 ein. Infolgedessen verkleinert sich das Volumen in der Arbeitskammer 4 des Gasfederdämpfers 21 und auch das Volumen in der Arbeitskammer 7 des Gasfederdämpfers 22. Die Volumina der Arbeitskammern 6 und 5, bei den jeweiligen Gasfederdämpfern 21 und 22, werden vergrößert. Findet die Volumenänderung in gleichem Maße statt, so findet kein Gasaustausch zwischen den Arbeitskammern 4 bis 7 statt. Im praktischen Verhalten führt dies zu einem Anstieg der Wanksteifigkeit um den Faktor 10. Der Wankwinkel ist daher vergleichsweise klein. Erfolgt jedoch die Einfederung beider Federbeine in gleicher Richtung, d.h. in beiden Arbeitskammern 6 und 7 wird der Druck erhöht und in den Arbeitskammern 4 und 5 herabgesetzt, so findet eine Ausgleichsströmung durch die Leitungen 13 und 14 aus den Arbeitskammern mit dem höheren Druck zu den Arbeitskammern mit dem niedrigeren Druck statt. In die Verbindungsleitungen 13 und 14 sind Ventile 15 eingesetzt, welche die Strömungsmenge des Gases begrenzen. Durch die Verwendung von Gas, anstelle von der bisher üblichen Flüssigkeit, werden die Trägheitsverluste, die bei der Flüssigkeitsströmung entstehen, behoben. Bei einer Flüssigkeitsströmung sind die Trägheitsverluste so hoch, dass eine Reaktion zwischen den Arbeitskammern 4 bis 7 in einem Zeitmaßstab von 0,1 Sekunden nicht möglich ist. Die Reaktionszeit bei einem Gassystem liegt in Größenordnungen niedriger, so dass bei einer Leitungslänge der Verbindungsleitungen 13 und 14 von zwei Metern eine Reaktionszeit von 0,006 Sekunden erreicht wird. Um hier gezielt vorgehen zu können, werden die Ventile 10, 11 eingesetzt, und zwar als Druckbegrenzungsventile für beide Strömungsrichtungen. Bei normaler Anwendung sind die Ventile 10, 11 verschlossen. Ihr Zweck ist, allzu große Druckunterschiede zwischen den Volumina der einzelnen Arbeitskammern abzubauen, da dieselben zu einer zu großen Aufbaubeschleunigung des Fahrzeugaufbaus 1 führen können. Die Rückschlagventile 10, 11 dienen somit der Komfortverbesserung bei hohen vertikalen Anregungsgeschwindigkeiten, wie sie z.B. beim Überfahren von Fahrbahnschwellen auftreten. Bei überschreiten einer Druckgrenze öffnen die Ventile. Der Druckausgleich muss dann nicht über die Leitungen 13, 14 stattfinden, sondern kann schneller über Ventile 10, 11 erfolgen. Dadurch wird die maximale Krafteinleitung in den Fahrzeugaufbau 1 bzw. die Fahrerkabine 1 begrenzt.
Das gezeigte Beispiel behandelt die Anordnung von zwei Arbeitszylindern 31 und 32 an den Vorderrädern oder auch Hinterrädern einer Limousine. Möglich sind aber auch andere Verbindungsmöglichkeiten wie sie im Stand der Technik zu hydraulischen Ausführungsformen an sich bekannt sind.

Claims

Vorrichtung zur Federung von Fahrzeugen bzw. Kabinen mit an den sich gegenüberliegenden Fahrzeugseiten vorhandenen Arbeitszylindern, die über Verbindungsleitungen im Kreuzverbund miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitszylinder (31, 32) aus Gasfedern oder aus Gasfederdämpfern (21, 22) bestehen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitszylinder (31, 32) zwei durch einen Kolben (8, 9) getrennte Arbeitskammern (4 und 6) bzw. (5 und 7) haben.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasfedern oder Gasfederdämpfer (21, 22) jeweils wenigstens eine von einem Rollbag (16) abgeschlossene Arbeitskammer (4, 5) haben.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (8, 9) mit Rückschlagventilen (10, 11) versehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitungen (13, 14) mit Ventilen (15) versehen sind, welche die Strömungsmenge des Gases begrenzen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (15) als Druckbegrenzungsventile für beide Strömungsrichtungen ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitszylinder (31, 32) jeweils drei Arbeitskammern haben und der Kreuzverbund der Gasleitungen (13, 14) zwei benachbarter Arbeitskammern angeschlossen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitszylinder (31, 32), gelenkig an dem Fahrzeugaufbau (1) und an der Radachse angebracht sind.