DE19921648B4

DE19921648B4 - Federungssystem für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE19921648B4
Application number: DE1999121648
Authority: DE
Inventors: Hubert Beck; Bernd Wilms; Holger Kirchner
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 1999-05-10
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2019-05-11
Also published as: DE19921648A1

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 eines Ölreservoirs, mindestens einem Höhensensor sowie entsprechenden Zu- und Ablaufleitungen vom Ölreservoir zum Kolben-Zylinder-Aggregat und umgekehrt, dabei bilden das Kolben-Zylinder-Aggregat, die Pumpe und das Ölreservoir eine Baueinheit, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Baueinheit eine, bezogen auf die Höhe des Fahrzeugaufbaus, wegabhängige Abregeleinheit (5) zugeordnet ist, die eine, vom Dämpfungskolben (6) verschließbare, den hochdruckseitigen Arbeitsraum (7) des Arbeitszylinders (8) mit dem Ölreservoir (3) verbindende Strömungsverbindung (9) aufweist, wobei als Strömungsverbindung (9) ein rohrförmiges Element (10) durch den Dämpfungskolben (6) hindurch in einen Hohlraum (11) der Kolbenstange (12) verläuft, welches einerseits mit dem Ölreservoir (3) verbunden ist und andererseits eine Querbohrung (13) aufweist.

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 eines Ölreservoirs, mindestens einem Höhensensor sowie entsprechenden Zu- und Ablaufleitungen vom Ölreservoir zum Kolben-Zylinder-Aggregat und umgekehrt, dabei bilden das Kolben-Zylinder-Aggregat, die Pumpe und das Ölreservoir eine Baueinheit.

Es sind bereits Federungen mit selbsttätiger Niveauregelung für Kraftfahrzeuge bekannt ( DE 32 12 433 A1 ), bei denen die Federungseinheiten der Fahrzeugräder aus einem zentralen Ölreservoir über entsprechend freiliegende Hydraulikleitungen gespeist werden. Es sind hierzu entsprechende Stellventile notwendig, die die Federungseinheiten mit dem Ölreservoir verbinden und die von einer zentralen Pumpe mit Öl aus dem Ölreservoir in einer entsprechenden Fördermenge beliefert werden. Ein Durchflussregler bzw. ein Höhensensor greift im Bedarfsfall in den Ölkreislauf ein um den Fahrzeugaufbau auf eine entsprechende Höhe zu regeln, hierbei wird die Pumpe aktiviert. Nachteilig ist bei einer derartigen Federungseinheit, dass nicht nur Hydraulikleitungen für den Vor- und Rücklauf benötigt werden, sondern dass diese drucklosen Ölreservoire wartungsbedürftig sind, indem der Füllstand des Dämpfungsmittels ständig überprüft werden muss. Darüber hinaus lassen sich solche Federungseinheiten bei einem bestehenden Fahrzeug nicht nachrüsten.

Des weiteren ist aus der gattungsbildenden DE 42 34 523 A1 eine Niveau- und Neigungssteuerung für Wagenkästen von Schienenfahrzeugen bekannt, die als Baueinheit prinzipiell auch eine extern ansteuerbare Pumpe und ein Ölreservoir für einen eigenständigen Hydraulik-Kreis aufweisen kann. Es wird dabei jedoch zur Förderpumpe ein weiterer Druckspeicher parallel geschaltet, so dass die Förderpumpe und der weitere Druckspeicher gegen den Druck des hydropneumatischen Federspeichers arbeiten. Der weitere Druckspeicher kann damit während der Fahrt aufgeladen werden, ohne dass die Förderpumpe auf die Spitzenbelastung ausgelegt werden muss.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Federungssystem mit Niveauregelung zu schaffen, welches elektrisch ansteuerbar und sensierbar ist und das in Kraftfahrzeugen auch problemlos nachrüstbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass jeder Baueinheit eine, bezogen auf die Höhe des Fahrzeugaufbaus, wegabhängige Abregeleinheit zugeordnet ist, die eine, vom Dämpfungskolben verschließbare, den hochdruckseitigen Arbeitsraum des Arbeitszylinders mit dem Ölreservoir verbindende Strömungsverbindung aufweist, wobei als Strömungsverbindung ein rohrförmiges Element durch den Dämpfungskolben hindurch in einen Hohlraum der Kolbenstange verläuft, welches einerseits mit dem Ölreservoir verbunden ist und andererseits eine Querbohrung aufweist.

Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform, dass eine solche Baueinheit für das jeweils gewünschte Fahrzeugrad entweder direkt beim Fahrzeughersteller oder als Nachrüstsatz in einer Werkstatt problemlos montierbar und gegen einen herkömmlichen Schwingungsdämpfer austauschbar ist. Darüber hinaus ist eine solche Baueinheit, bestehend aus Kolben-Zylinder-Aggregat, Pumpe und Ölreservoir im wesentlichen wartungsfrei.

Nach einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, dass mindestens zwei Rädern eines Kraftfahrzeuges eine Baueinheit zugeordnet ist.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass jeder Baueinheit ein Gasdruckspeicher zugeordnet ist.

Als eine fertigungstechnisch günstige Ausführungsform hat sich herausgestellt, dass der Arbeitszylinder koaxial von einem Ölreservoir und von einem Gasdruckspeicher umgeben ist oder dass der Arbeitszylinder koaxial von einem Ölreservoir umgeben ist und dass sich axial an den Arbeitszylinder ein Gasdruckspeicher anschließt.

Zur Vermeidung von unnötigen Hydraulikleitungen im Fahrzeug ist vorgesehen, dass die Pumpe am Kolben-Zylinder-Aggregat verlaufende Zu- und Ablaufleitungen direkt beaufschlagt. Bei dieser Ausbildung ist von Vorteil, dass die Pumpe direkt am Gehäuse des Kolben-Zylinder-Aggregates angeflanscht werden kann, um somit keinerlei Hydraulikleitungen verwenden zu müssen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt.
Es zeigt:
1 ein Federungssystem für Kraftfahrzeuge mit einer Niveauregelung im Schnitt, bei der der Gasdruckspeicher axial im Anschluss an den Arbeitszylinder angeordnet ist
2 ein Federungssystem für Kraftfahrzeuge mit einer Niveauregelung im Schnitt, bei der das Ölreservoir und der Gasdruckspeicher den Arbeitszylinder koaxial umschließen.
Aus der 1 ist ein Kolben-Zylinder-Aggregat 1 zu entnehmen, welches zusammen mit der Pumpe 2 und dem Ölreservoir 3 eine Baueinheit bildet. Gleichzeitig ist dieser Baueinheit noch der Gasdruckspeicher 4 zugeordnet. Das Kolben-Zylinder-Aggregat 1 besteht im wesentlichen aus dem Arbeitszylinder 8, der Kolbenstange 12 und dem mit der Kolbenstange 12 verbundenen Dämpfungskolben 6. Der Dämpfungskolben 6 weist zur Erzeugung entsprechender Dämpfungskräfte Dämpfungsventile für die Zug- und Druckrichtung auf.
Die Abregeleinrichtung 5 besteht aus einem Hohlraum 11, der Kolbenstange 12, einem in den Hohlraum 11 eintauchenden, rohrförmigen Element 10, welches axial fixiert im Kolben-Zylinder-Aggregat 1 angeordnet ist und welches eine Querbohrung 13 aufweist. Die Querbohrung 13 steht über die Strömungsverbindung 9 mit dem Ölreservoir 3 in Verbindung, während der hochdruckseitige Arbeitsraum 7 des Arbeitszylinders 8 über die Ausnehmung 14 vom Gasdruckspeicher 4 mit entsprechendem Druck beaufschlagt wird. Sobald durch den Hochdruck im Gasdruckspeicher 4 und dem Ölraum 15 über die Ausnehmung 14 der Druck im hochdruckseitigen Arbeitsraum 7 derart gesteigert wird, dass der Dämpfungskolben 6 die Querbohrung 13 freigibt, erfolgt zwischen dem Gasdruckspeicher 4 und dem Ölreservoir 3 ein Druckausgleich, dabei wird der Fahrzeugaufbau eines Fahrzeuges nicht mehr weiter aufgeregelt.
Die Erzeugung des Hochdruckes im Gasdruckspeicher 4 erfolgt über die Pumpe 2. Die Pumpe 2 besteht aus einem Elektromotor 16, einem Getriebe 17 und einem Exzenter 18. Durch Drehung des Exzenters 18 wird der Kolben 19 axial bewegt, dabei wird über das Rückschlagventil 20 aus dem Ölreservoir 3 Öl angesaugt und anschließend vorbei am Rückschlagventil 21 in den Ölraum 15 gefördert, so dass der Druck im Gasdruckspeicher 4 entsprechend erhöht wird. Durch ständiges Fördern von Dämpfungsmittel aus dem Ölreservoir 3 in den Ölraum 15 über die Pumpe 2 wird gleichzeitig der Druck im hochdruckseitigen Arbeitsraum 7 so lange erhöht, bis die wegabhängig arbeitende Abregeleinheit 5 einen Kurzschluss zwischen dem Ölraum 15 und dem Ölreservoir 3 herstellt, indem das Dämpfungsmittel aus dem hochdruckseitigen Arbeitsraum 7 über die Querbohrung 13, der Strömungsverbindung 9 in das Ölreservoir 3 zurückgelangt.
Es handelt sich hierbei also um eine in sich geschlossene Einheit, welche im Hinblick auf das Ölreservoir wartungsfrei ist, und bei der durch das Zusammenlegen von Kolben-Zylinder-Aggregat, Pumpe und Ölreservoir eine Baueinheit geschaffen wird, die auch ein Nachrüsten eines bestehenden Kraftfahrzeuges ermöglicht.
In der 2 ist im Prinzip ein Kolben-Zylinder-Aggregat 1 dargestellt, welches der Ausführungsform in 1 entspricht, mit der Ausnahme, dass der Gas druckspeicher 4 koaxial den Arbeitszylinder 8 umgibt und bei der die Pumpe 2 im wesentlichen aus einem Elektromagneten 22 mit angeschlossenem Kolben 19 besteht. Das Ölreservoir 3 ist ebenfalls koaxial um den Arbeitszylinder 8 angeordnet. Der Gasdruckspeicher 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel über eine Membran 23, im Gegensatz zur 1, wo die Trennung zum Ölraum 15 über einen Trennkolben 24 erfolgt, vom Ölraum 15 getrennt.
Das Ölreservoir 3 ist wiederum durch das Rückschlagventil 20 mit dem Kolben 19 der Pumpe 2 verbunden, während der Kolben 19 den erzeugten Druck vorbei am Rückschlagventil 21 direkt in den hochdruckseitigen Arbeitsraum 7 und gleichzeitig in den Ölraum 15 fördert. Das rohrförmige Element 10 verläuft bis in den Hohlraum 11 der Kolbenstange 12 und gleichzeitig bis in das Ölreservoir 3. Die Querbohrung 13 dient wiederum als wegabhängige Abregelung für das Abregelelement 5.
Der Kolben 19 wird in axialer Richtung durch den Elektromagneten 22 zur Druckerzeugung beaufschlagt.

1: Kolben-Zylinder-Aggregat
2: Pumpe
3: Ölreservoir
4: Gasdruckspeicher
5: Abregeleinheit
6: Dämpfungskolben
7: hochdruckseitiger Arbeitsraum
8: Arbeitszylinder
9: Strömungsverbindung
10: rohrförmiges Element
11: Hohlraum
12: Kolbenstange
13: Querbohrung
14: Ausnehmung
15: Ölraum
16: Elektromotor
17: Getriebe
18: Exzenter
19: Kolben
20: Rückschlagventil
21: Rückschlagventil
22: Elektromagnet
23: Membran
24: Trennkolben

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 eines Ölreservoirs, mindestens einem Höhensensor sowie entsprechenden Zu- und Ablaufleitungen vom Ölreservoir zum Kolben-Zylinder-Aggregat und umgekehrt, dabei bilden das Kolben-Zylinder-Aggregat, die Pumpe und das Ölreservoir eine Baueinheit, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Baueinheit eine, bezogen auf die Höhe des Fahrzeugaufbaus, wegabhängige Abregeleinheit (5) zugeordnet ist, die eine, vom Dämpfungskolben (6) verschließbare, den hochdruckseitigen Arbeitsraum (7) des Arbeitszylinders (8) mit dem Ölreservoir (3) verbindende Strömungsverbindung (9) aufweist, wobei als Strömungsverbindung (9) ein rohrförmiges Element (10) durch den Dämpfungskolben (6) hindurch in einen Hohlraum (11) der Kolbenstange (12) verläuft, welches einerseits mit dem Ölreservoir (3) verbunden ist und andererseits eine Querbohrung (13) aufweist.
Federungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Rädern eines Kraftfahrzeuges eine Baueinheit zugeordnet ist.
Federungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Baueinheit ein Gasdruckspeicher (4) zugeordnet ist.
Federungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitszylinder (8) koaxial einem von Ölreservoir (3) und von einem Gasdruckspeicher (4) umgeben ist.
Federungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitszylinder (8) koaxial von einem Ölreservoir (3) umgeben ist und dass sich axial an den Arbeitszylinder (8) ein Gasdruckspeicher (4) anschließt.
Federungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (2) am Kolben-Zylinder-Aggregat (1) verlaufende Zu- und Ablaufleitungen direkt beaufschlagt.