DE1113145B - Einrichtung zur Regelung der Bodenfreiheit von Fahrzeugen mit im geschlossenen System arbeitender Luftaufhaengung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Regelung der Bodenfreiheit von Fahrzeugen mit im geschlossenen System arbeitender Luftaufhängung, die eine dehnbare Luftfeder zwischen ungefederten und gefederten Fahrzeugteilen aufweist, mit einem Trimmventil, das auf Änderungen des Höhenabstandes zwischen den gefederten und ungefederten Teilen anspricht und einen bestimmten Höhenabstand durch Regelung der Luftzufuhr von einer Pumpe zur Luftfeder und des Luftabstroms von der Feder zur Saugseite der Pumpe aufrechterhält, und mit einem Gleichdruckeinlaßventil, das einen im wesentlichen konstanten Druck der von der Pumpe zum Trimmventil strömenden Luft aufrechterhält.

Es ist eine Anordnung bekannt, bei der ein Hochdruckbehälter unmittelbar mit dem Trimmventil verbunden ist und bei der die Leitung zwischen diesem Ventil und der Luftfeder ein Überdruckventil enthält. Dieses Ventil spricht aber nicht auf den Druck in der Leitung an, sondern allein auf den Höhenabstand zwischen den gefederten und ungefederten Fahrzeugteilen. Es soll diese Leitung vor der Luftfeder entlasten, falls das Trimmventil ausfallen sollte.

Die Erfindung bezweckt, daß die Luftzu- oder -abfuhr bei gleichen Perioden gleicher Dehnung oder Kontraktion der Luftfeder volumenmäßig im wesentlichen gleich sein sollen.

. Zu diesem Zweck ist am Auslaß des Trimmventils ein Gleichdruckentlastungsventil vorgesehen, das auf den Druck im Auslaß anspricht und diesen auf einen im wesentlichen konstanten Wert hält, der von dem Druck in der Luftfeder um den gleichen Betrag verschieden ist wie der Druck der Pumpe von dem Druck in der Luftfeder. Da das Gleichdruckentlastungsventil dazu dient, die Differenzen zwischen Pumpendruck und Druck in der Luftfeder bzw. Druck in der Luftfeder und Auslaßdruck im wesentlichen konstant zu halten, wird die in einer Zeiteinheit aus der Luftfeder abströmende Luftmenge im wesentlichen die gleiche sein, die der Luftfeder von der Pumpe zugeführt werden soll. Es ist daher nur wenig Zuspeiseluft bei dieser Anlage erforderlich. Dadurch wird der Wirkungsgrad erhöht, da das Zuspeisen von Luft die von der Antriebsmaschine aufzubringende Leistung verzehrt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist bei einer Einrichtung mit einem zusätzlichen Ventil, das die Verbindung des Auslasses des Trimmventils mit dem Gleichdruckeinlaßventil gestattet, vorgesehen, daß das zusätzliche Ventil den Auslaß des Trimmventils von dem Gleichdruckentlastungsventil trennt. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn das Gleichdruck-Einrichtung zur Regelung

der Bodenfreiheit von Fahrzeugen

mit im geschlossenen System arbeitender

Luftaufhängung

Anmelder:

General Motors Corporation,
Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Walther, Patentanwalt,
Berlin-Charlottenburg 9, Bolivarallee 9

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 17. Juli 1957

Eric R. Dietrich, Lapeer, Mich.,

und Edwin Gail Peckham, Flint, Mich. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

einlaßventil zwei Auslässe hat, von denen der eine mit dem Trimmventil und der andere mit dem zusätzlichen Ventil verbunden ist, das als handbetätigtes Zweiwegventil ausgebildet ist, und in der einen Stellung den Auslaß des Trimmventils mit dem Entlastungsventil verbindet und vom anderen Auslaß des Einlaßventils trennt, während es in der anderen Stellung den Auslaß mit dem anderen Auslaß verbindet und diesen vom Entlastungsventil trennt.

Der Umfang der Erfindung ergibt sich aus den Ansprüchen. In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt. In der Zeichnung ist

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf einen Fahrzeugrahmen mit einer Luftaufhängung und einer Einrichtung zur Regelung der Bodenfreiheit nach der Erfindung,

Fig. 2 ein schematischer Schnitt durch ein Trimmventil der Regeleinrichtung,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht der Verbindung der Luftfeder mit dem Trimmventil,

Fig. 4 ein schematischer Schnitt eines Zweiwegrückschlagventils der Regeleinrichtung und

Fig. 5 ein Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform.

109 679/133

Gemäß Fig. 1 besteht ein Fahrzeugfahrgestell aus einem Rahmen 2, der sich über Luftfedern 12,14,16, 18 auf Vorderrädern 4 und 6 und Hinterrädern 8 und 10 abstützt. Die Luftfedern 12 und 14 sind zwischen einem vorderen Rahmenquerträger 20 und unteren Querlenkern 22 bzw. 24 angeordnet. Die Luftfedern 16 und 18 liegen zwischen einem hinteren Rahmenquerträger 26 und einer Hinterachse 28. Ein vom Fahrzeugmotor angetriebener Verdichter 30 liefert Druckluft für die Luftfedern. Seine Förderseite 31 ist über eine Leitung 32 mit einem Hochdruckbehälter 34 verbunden. Ein Rückschlagventil 36 in der Leitung 32 verhindert den Rückstrom vom Hochdruckbehälter 34 zum Verdichter 30, wenn dieser außer Betrieb ist. Der Behälter 34 ist über ein Gleichdruckeinlaßventil 66, das auf die Einhaltung eines im wesentlichen konstanten geregelten Druckes von etwa 9,15 kg/cm² eingestellt ist, mit einem Hochdrucknetz 38 verbunden, an das über besondere Rückschlagventile die Einlasse 40 von drei Trimmventilen 42, 44 und 46 angeschlossen sind. Das Trimmventil 42 ist den beiden vorderen Luftfedern 12 und 14 zugeordnet, um eine Überregelung der Trimmventilanlage zu verhindern, die bei Zuordnung von Trimmventilen zu jeder der vier Luftfedern eintreten würde. Die Trimmventile haben Auslässe 41, die mit einem Niederdrucknetz 48 verbunden sind, das über eine Leitung 69 mit der Ansaugseite 50 des Verdichters 30 über ein Zweiwegventil 70 und ein Gleichdruckentlastungsventil 68 verbunden ist. Das Gleichdruckentlastungsventil 68 hat ein Ventilglied, das durch eine Druckfeder gegen einen Sitz gedrückt wird und öffnet, wenn der dem Ventil zugeleitete Fluidumsdruck die Federkraft überwindet. Es ist also ein geschlossener Luftkreislauf gebildet. Das Entlastungsventil 68 wird anfänglich so eingestellt, daß an den Auslassen 41 der Trimmventile ein im wesentlichen konstanter Druck von etwa 3,87 kg/cm² eingehalten wird.

Jedes der hinteren Trimmventile 44 bzw. 46 (Fig. 2 und 3) hat ein Betätigungsglied 52, dessen Bewegung von dem Höhenabstand zwischen dem Rahmen 2 und dem zugeordneten Rad abhängig über ein Gestänge 54 erfolgt. Bei zunehmendem Höhenabstand wird ein Ventil 55 im Auslaß 41, bei abnehmendem Höhenabstand ein Einlaßventil 57 im Einlaß 40 geöffnet. Der Einlaß und der Auslaß stehen mit einer Kammer 58 des Trimmventils in Verbindung, die durch eine Leitung 59 (Fig. 1) mit der zugeordneten Luftfeder verbunden ist.

Das vordere Trimmventil 42 ist ähnlich wie die Trimmventile 44 und 46 ausgebildet, seine Kammer 58 ist mit einer Leitung 53 verbunden, die jedoch nicht unmittelbar zu den Luftfedern 12 und 14, sondern zu einem Drosselventil 60 führt. Von diesem führen dann Zweigleitungen 62 und 64 zu den entsprechenden Luftfedern 12 bzw. 14. Das Ventil 60 gestattet den ungedrosselten Zustrom von Luft vom Trimmventil 42 zu den Luftfedern 12 und 14, drosselt aber den Abstrom der Luft aus den Luftfedern, so daß eine merkbare Verlagerung von Luft zwischen den Luftfedern 12 und 14 verhindert ist, wenn das Fahrzeug eine Kurve nimmt. Der Abstrom der Luft wird durch Schließen zugeordneter Rückschlagventile verzögert, die die abströmende Luft über Drosselkanäle 61 zu fließen nötigen.

Eine abgewandelte Bauform des Drosselventils zeigt Fig. 5. Das Ventil 60' hat hier zwei Kugelventile, die mit kegelstumpfförmigen Sitzen zusammenarbeiten. Eine breite Nut an jedem der außenliegenden Sitze gestattet den freien Zustrom der Luft zu den Luftfedern. Jeder der innenliegenden Sitze hat enge Nuten 61', die als Drosselstelle beim Abstrom der Luft aus den Luftfedern wirken.

Die Luftfedern 12, 14, 16 und 18 sind für einen normalen Betriebsdruck von etwa 6,69 kg/cm² ausgelegt, so daß die Ventile 66 und 68 ein praktisch gleiches Luftvolumen beim Luftzustrom zu und beim

ίο Luftabstrom von den Luftfedern bedingen, wenn die Trimmventile in gleichen Zeiträumen in ihre Einlaßoder Auslaßstellen bewegt werden. Dies ergibt sich daraus, daß die den Luftzustrom in jede Luftfeder bewirkende Druckdifferenz im wesentlichen der gleiche ist, die den Luftabstrom aus der Luftfeder bewirkt. Außer der Möglichkeit, im Behälter 34 mit einem verhältnismäßig hohen Druck zu arbeiten, ergibt sich der Vorteil, daß in dem Niederdrucknetz der übliche Niederdruekbehälter entbehrlich wird.

ao Das Zweiwegventil 70 ist mit dem Druckregelventil 66 durch eine Leitung 72 verbunden, in der der gleiche geregelte Druck wie im Hochdrucknetz 38 herrscht. Das Ventil70 kann von Hand entgegen dem Uhrzeigersinn um 90° aus der gezeichneten Lage, in

as der das Niederdrucknetz 48 mit dem Ventil 68 verbunden ist, in eine zweite Lage verstellt werden, in der die Leitung 72 mit dem Niederdrucknetz 48 verbunden ist. In der normalen Lage gestattet das Ventil 70 den ungehinderten Abstrom der Luft aus dem Niederdrucknetz 48 und sperrt die Verbindung zur Leitung 72. In der zweiten Stellung wird dagegen das Niederdrucknetz 48 vom Ventil 68 getrennt und durch die Leitung 72 mit Luft geregelten hohen Druckes versorgt. Dann wird durch die Auslässe 41 den Trimmventilen 42, 44 und 46 Druckluft zugeleitet, so daß sich alle Luftfedern dehnen, bis jede Radaufhängung gegen vorgesehene Anschläge anfährt. Hierdurch wird die normale Bodenfreiheit des Fahrzeugs wesentlich vergrößert. Das Auslaßventil 55 (Fig. 2) unterliegt dem Druck im Niederdrucknetz 48 und wenn dieser den Druck in der Feder, der auf die andere Seite des Ventils 55 wirkt, übersteigt, wird das Ventil 55 geöffnet werden, auch wenn eine Bewegung des Betätigungsgliedes 52 nicht erfolgt. Der erhöhte Druck in der Luftfeder verursacht deren Ausdehnung, die das Gestänge 54 betätigt, um das Betätigungsglied 52 im Uhrzeigersinn zu bewegen, so daß das Ventil 55 offengehalten wird. Solange das Ventil 70 in der zweiten Stellung verbleibt, hat das gefederte Fahrzeugteil eine größere Bodenfreiheit, so daß normalerweise nicht befahrbares, außergewöhnlich unebenes Gelände befahren werden kann. Außerdem kann auf diese Weise der Fahrzeugrahmen zum Radwechsel angehoben werden. Ein beachtlicher Luftaustausch zwischen den Luftfedern tritt nicht ein.

Übersteigt der Druck im Niederdrucknetz 48

3,87 kg/cm², so öffnet bei Normalstellung des Ventils 70 das Ventil 68 und läßt Luft in die Leitung 69 abströmen. In gewissen Fällen, z. B. wenn gleichzeitig mehrere Insassen aus dem rückwärtigen Teil des Fahrzeugs aussteigen, kann der Druck in der Leitung 69 plötzlich übermäßig ansteigen. Unter statischen Bedingungen kann auch Luft geringeren Druckes aus dieser Leitung infolge Leckagen am Verdichter ins Freie entweichen, so daß ein Auffüllen der Anlage aus der Außenluft erforderlich wird. Hierzu steht die Leitung 69 über eine Zweigleitung 74 und einen Luftfilter 76 mit der Außenluft in Verbindung. Um

den Anteil an von außen zuzuführender Luft möglichst klein zu halten und um in der Leitung 69 plötzliche Drucksteigerungen zu verhindern, ist zwischen der Zweigleitung 74 und einer zum Luftfilter 76 führenden Leitung 98 (Fig. 4) ein Zweiwegrückschlagventil 78 vorgesehen.

Dieses Ventil 78 hat ein Gehäuse 80 mit zwei entgegengesetzt zueinander öffnenden federbelasteten Ventilklappen 82 und 84, die in axial zueinander ausgerichteten Ausnehmungen 86 bzw. 88 liegen. Die Ventilklappen 82 und 84 werden durch Federn 102 bzw. 100 normalerweise gegen ringförmige Sitze 90 bzw. 92 in den Ausnehmungen gedruckt, um einen diagonal gebohrten Kanal 94 zu verschließen, der die Ventilklappe 84 umgebend mit der Ausnehmung 88 und der Zweigleitung 74 verbunden ist. Ebenso wird in dieser Lage der Ventilklappen ein zweiter diagonal gebohrter Kanal 96 verschlossen, der die Ventilklappe 82 umgebend mit der Ausnehmung 86 und der Leitung 98 verbunden ist. Die Feder 100 spricht bei einem Druck von 0,07 kg'cm² auf die Ventilklappe 84 an, während die Feder 102 bei einem Druck von 0,7 kg/cm² auf die Ventilklappe 82 anspricht. Übersteigt der Druck in der Zweigleitung 74 also 0,7 kg/cm², so hebt sich die Ventilklappe 82 gegen die Feder 102 von ihrem Sitz ab und gestattet den Abstrom von Luft über den Luftfilter 76. Sinkt der Druck in der Zweigleitung 74 unter 0,07 kg/cm², so hebt sich die Ventilklappe 84 von ihrem Sitz, so daß über den Luftfilter 76 Luft zur Leitung 69 strömen kann. Das Ventil 78 verhindert das Entweichen von Luft aus der Leitung 69 so lange, als der Druck in ihr 0,7 kg/cm² nicht übersteigt, und verhindert den Eintritt von Außenluft so lange, als der Druck nicht unter 0,07 kg/cm² absinkt. Die Anlage arbeitet also unter normalen dynamischen Bedingungen beim Fahrbetrieb als geschlossene Anlage. Die vom Verdichter angeforderte Ansaugluftmenge wird, um den gewünschten hohen Druck im Hochdruckbehälter 34 einzuhalten, im wesentlichen durch die über das Ventil 68 zur Leitung 69 strömende Luft bereitgestellt. Ein Ablassen von Luft ins Freie oder eine Zufuhr von Außenluft zur Anlage tritt daher nur selten ein.

Wenn auch in der Beschreibung Luft als Betriebsmittel für die Aufhängung angegeben wurde, so ist die Erfindung auch bei Aufhängungen anwendbar, die mit einem anderen Fluid arbeiten.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zur Regelung der Bodenfreiheit von Fahrzeugen mit im geschlossenen System arbeitender Luftaufhängung, die eine dehnbare Luftfeder zwischen ungefederten und gefederten Fahrzeugteilen aufweist, mit einem Trimmventil, das auf Änderungen des Höhenabstandes zwischen den gefederten und ungefederten Teilen anspricht und einen bestimmten Höhenabstand durch Regelung der Luftzufuhr von einer Pumpe zur Luftfeder und des Luftabstroms von der Feder zur Saugseite der Pumpe aufrechterhält, und mit einem Gleichdruckeinlaßventil, das einen im wesentlichen konstanten Druck der von der Pumpe zum Trimmventil strömenden Luft aufrechterhält, gekennzeichnet durch ein Gleichdruckentlastungsventil (68) am Auslaß (41) des Trimmventils (42, 44, 46), das auf den Druck im Auslaß (41) anspricht und diesen auf einem im wesentlichen konstanten Wert hält, der von dem Druck in der Luftfeder (12,14,16,18) um den gleichen Betrag verschieden ist wie der Druck der Pumpe (Einlaß 40) von dem Druck in der Luftfeder (12,14,16,18).

2. Einrichtung nach Anspruch 1 mit einem zusätzlichen Ventil, das die Verbindung des Auslasses des Trimmventils mit dem Gleichdruckeinlaßventil gestattet, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Ventil (70) den Auslaß (41) des Trimmventils von dem Gleichdruckentlastungsventil (68) trennt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleichdruckeinlaßventil (66) zwei Auslässe hat, von denen der eine (38) mit dem Trimmventil (42, 44, 46) und der andere (72) mit dem zusätzlichen Ventil (70) verbunden ist, das als handbetätigtes Zweiwegventil ausgebildet ist, und in der einen Stellung den Auslaß (41) des Trimmventils (42, 44, 46) mit dem Entlastungsventil (68) verbindet und vom anderen Auslaß (72) des Einlaßventils (66) trennt, während es in der anderen Stellung den Auslaß (41) mit dem anderen Auslaß (72) verbindet und diesen vom Entlastungsventil (68) trennt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Auslaß (69) des Entlastungsventils (68) mit dem Einlaß der Pumpe (30) mit der Außenluft über ein Rückschlagventil (84) verbunden ist, das bei unter dem Außendruck hegendem Druck in der Verbindung öffnet.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Auslaß (69) des Entlastungsventils (68) und dem Einlaß der Pumpe (30) mit der Außenluft über ein drackempfindliches Ventil (82) verbunden ist, das bei über dem Außendruck liegendem Druck in der Verbindung öffnet.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, soweit er von Anspruch 4 abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (84) bei einem verhältnismäßig kleinen Unterdruck in der Verbindung und das druckempfindliche Ventil (82) bei einem verhältnismäßig hohen Überdruck in der Verbindung öffnen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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