DE2236402C3

DE2236402C3 - Hydropneumatische Federungsanlage mit Niveauregelung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2236402C3
Application number: DE2236402A
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Dipl.-Ing. 5845 Villigst Fischer
Original assignee: Hoesch Werke AG
Current assignee: ZF Boge GmbH
Priority date: 1972-07-25
Filing date: 1972-07-25
Publication date: 1974-12-19
Also published as: FR2193722B1; GB1405320A; US3873122A; IT989977B; DE2236402B2; BE802672A; JPS4957269A; NL7309975A; DE2236402A1; FR2193722A1

Description

in der Rücklaufleitung den ölriicklauf sperrt Hierdurch sollen die Kavitationserscheinungen an dec im Stoßdämpfer vorhandenen Drosselbohrungen verhindert werden.

lässigen Belastung liegenden oberen bzw. über ά&τ Leerlast liegenden unteren Fahrzeugbelastung in den hydropneumatischen Federbeinen bei Erreichen des

ii wciutu. Sollniveaus einstellt, so daß der Regelvorgang ober-

Außerdem ist aus der deutschen Off enlegungsscfcrift 5 halb der vorgegebenen oberen und/oder unterhalb

der vorgegebenen unteren Fahrzeugbelastung vor Erreichen des Sollniveaus abgebrochen wird.

Der beladungsabhängige Druckbereich setzt sich somit aus maximal drei Teilbereichen zusammen:

a) dem unteren Teilbereich vom geringsten Federbeindruck bis zum Schaltdruck des Niederdruckschalters,

b) dem mittleren Teilbereich vom Schaltdruck des Niederdruckschalters bis zum Schaltdruck des Hochdruckschalters und

c) dem oberen Teilbereich vom Schaltdruck des Hochdruckschalters bis zum höchsten Federbeindruck.

Die mit der Anordnung der Druckschalter-Schaltdrücke innerhalb des beladungsabhangigen Druckbereiches der Federbeine erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine günstigere Höhenabstimmung mit der ungeregelten Fahrzeugradachse erreicht wird, was zur Verbesserung der Neigung des Ab-

2 012 203 eine andere pneumatische Federungsanlage mit Niveauregelung bekannt, die Druckschalter verwendet, welche oberhalb eines vorgegebenen oberen und unterhalb eines vorgegebenen unteren Druckes in den Federelementen eine Niveauregelung verhin- ^ dem und gleichzeitig die Aufrechterhaltung eine? Mindestdrucks in den Federelementen steuern, wobei die Driickschalter-Schaltpunkte innerhalb des beladungsabhängigen Druckbereiches liegen.

Als wesentlicher Unterschied zwischen einer voll- »5 tragenden und einer teiltragenden mit Gas arbeitenden Federanlage des pneumatischen oder hydropneumatischen Typs ist die Tatsache anzusehen, daß sich bei einer voiltragenden Federung der der Belastung entsprechende Druck in den Federelementen gleich- *° zeitig mit dem Andern der Belastung ändert und bei dem nachfolgenden Niveauregelvorgang unverändert bestehen bleibt, während sich bei einer teiltragenden Federung mit ungeregelter Zusatzfeder auch während

des Niveauregelvorgangs der Druck in den Feder- »5 blendlichts führt. Dadurch können die Vorschlage elementen ständig verändert, weil sich die Tragkraft- zur Einengung der Lichtbündelneigungsänderung ein Verhältnisse zwischen der geregelten teiltragenden
Gasfeder und der ungeregelten Zusatzfeder während

des Niveauregelvorganges ständig verändern.

IUUUg UCb 1 aiii £.C UgD vt,liiiuu<ii.

Ein schematisch gehaltenes Ausführungsbeispiel der Federungsanlage nach der Erfindung wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

F i g. 1 eine teütragende Federungsanlage mit parallelgeschalteten ungeregelten Schraubenfedern,

F i g. 2a die Federkennlinien einer nach F i g. 1 ausgerüsteten Federungsanlage für eine Fahrzeugradachse mit Druckschalter-Schaltpunkten außerhalb

gehalten werden.

Außerdem werden die Aufngelzeiten eines leer ar>

3 _{6 &}_₆__ ₆ .~.-..~ gestellten Fahrzeugs bei allen Beladungen verkürzt

Bei dem volltragenden Federungssystem nach der 3° und zu hohe Drücke in den Federbeinen bei Lberdeutschen Offenlegungsschrift 2 012 203 bleibt in ladung des Fahrzeugs verhindert, nachteiliger Weise die Niveauregelung bei Vollbeladung völlig unterbunden, so daß die Niveauhöhe des
Fahrzeugaufbaus bei Vollbeladung vom Zufall abhängt, während ein teiltragendes Federungssystem zu 35
der erwünschten teilweisen Regelung fähig ist, so daß
zu jeder Beladung eine genau definierte Niveauhöhe
gehört, auch wenn nicht mehr bis zum Sollniveau

ausgeregelt wird. .«...o» . . ,

Die gleichen Nachteile wie der Gegenstand der 40 des beladungsabhangigen Druckbereichs, was mcm vorgenannten Veröffentlichung weist auch die be- Gegenstand der Erfindung ist, ,

kannte hydropneumatische Federungsanlage nut Fig. 2b die Federkennlinien einer nach Fig. 1

Niveauregelung nach der deutschen Offenlegungs- ausgerüsteten Federungsanlage für eine Fahrzeugradschrift 1 630 776 auf, die eine elektrisch gesteuerte achse mit Druckschalter-Schaltpunkten innerhalb des Niveauregeleinrichtung mit druckempfindlichen 45 beladungsabhangigen Druckbereichs gemäß der br-Schaltem im als eigentliche Feder wirkenden hydro- findung. „ .

pneumatischen Speicher aufweist, welche mit elektri- In der Federungsanlage nach Fig. 1 stutzt sicn

sehen Niveauschaltern in Reihe liege.) und oberhalb der Fahrzeugaufbau über hydropneumatisch;} reaereines vorgegebenen oberen und unterhalb eines vor- beine 1 und 1' sowie über Schraubenfedern Z und ζ gegeben unteren Druckes im Speicher eine Regelung 5<> auf der nicht dargestellten Fahrzeugradachse ab. fcs verhindern. sei für die Federungsanlage nach Fig. 1 «^P"⁵'⁸'

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei weise ein kleinster Federbeindruck von 30 kp/cm einer teiltragenden Verwendung einer hydropneuma- (Leerlastdruck) und ein größter Federbemdruck von tischen Federungsanlage der eingangs genannten Gat- 100 kp/cm* (Vollastdruck) angenommen, die sich bei tung mit nur einer lastabhängig geregelten Fahrzeug- 55 der kleinsten bzw. der größten zulässigen Fahrzeugradachse eine günstigere Höhenabstimmung mit der belastung bei einer Ausregelung bis zum Sollniveau

ungeregelten Fahrzeugradachse zu erreichen, als es mit der konstruktiven Festlegung des Niveaus durch die Sperrung, des Zu- oder Abflusses durch die Regelorgane erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer teiltragenden Verwendung der hydropneumatischen Federungsanlage bei einem Fahrzeug mit nur einer geregelten Fahrzeugradachse in Parallelschaltung der Federbeine zu ungeregelten Federn der Hochdruckschalter und/oder der Niederdruckschalter jeweils auf den Schaltdruck eingestellt sind, der sich bei einer vorgegebenen, unter der zu-

in den Federbeinen 1 und Γ einstellen würde.

Außerdem werden für die Beschreibung der Arbeitsweise der Feuerungsanlage folgende Schaltdrücke eines Niederdruckschalters 20 und eines Hochdruckschalters 15 gewählt:

zur Fig. 2a Schaltdruck des Niederdruckschalters 15 kp/cm², Schaltdruck des Hochdruckschalters 120 kp/cm²;

zur Fig. 2b Schaltdruck des Niederdruckschalters 40 kp/cm², Schaltdruck des Hochdruckschalters 90 kp/cm².

Die Schaltdrücke von Niederdruckschalter 20 und

Hochdruckschalter 15 liegen somit bei F i g. 2a außerhalb und bei Fig. 2b innerhalb des beladungsabhängigen Druckbereichs der Federbeine 1 und 1' bei einer Ausregelung bis zum Sollniveau.

Wird das Fahrzeug so beladen, daß sich nach der Regelung ein Federbeindruck von beispielsweise 70 kp/cm² ergibt, so fährt nach Fig. 1 eine hohle Kolbenstange 2 in das Federbein 1, das über eine Aufregelleitung 9 und eine Abregelleitung 19 mit dem anderen Federbein 1' verbunden ist, weiter ein, wobei ein Stößel 3 ein Auf regelventil 4 hebt. Außerdem wird die Schraubenfeder Z weiter vorgespannt.

Wird dann der Regelvorgang durch einen nicht dargestellten elektrischen Signalgeber ausgelöst, so fördert eine Pumpe 5, die von einem Elektromotor 6 angetrieben wird, öl aus einem Vorratsbehälter 7 über ein Rückschlagventil 8, durch die Aufregelleitung 9, über ein weiteres Rückschlagventil 10, durch die hohle Kolbenstange 2 und einen Ringspalt 11, gebildet von einer Bohrung in einem Dämpfungskolben 12, durch welche der Stößel 3 geführt ist, in einen mit einer Arbeitsfeder 14 in Verbindung stehenden Arbeitsraum 13, wobei die hohle Kolbenstange 2 wieder aus dem Federbein 1 ausfährt, bis das Auf regelventil 4 aufsetzt und den Ringspalt 11 verschließt. Gleichzeitig wird die Schraubenfeder Z wieder auf den ursprünglichen Wert entspannt Damit ist der Aufregelvorgang im Federbein 1 beendet.

Hat auch das Federbein Γ mit der Schraubenfeder Z' sein Niveau erreicht, steigt in der Aufregelleitung 9, in der ein Überdruckventil 21 liegt, der Druck an, bis der Hochdruckschalter 15 den Elektromotor 6 bei 120 kp/cm² (F i g. 2a) bzw. bei 90 kp/cm² (F i g. 2b) ausschaltet.

Wird das Fahrzeug so beladen, daß sich für F i g 2a nach der Regelung ein Federbeindruck von beispielsweise 100 kp/cm² einstellt, erfolgt der Regelvorgang für F i g. 2a wie bei dem Federbeindruck von 70 kp/ cm* beschrieben. Für Fig. 2b wird aber der Regelvorgang schon beendet, wenn der Schaltdruck des Hochdruckschalters 15 mit 90 kp/cm⁸ im Punkt B der Fig. 2b erreicht wird. Für Beladungen, die nach Fig. 2a bei Erreichen des Sollniveaus Federbeindrücke zwischen 90 kp/cm² und 100 kp/cm* ergeben, wird der Regelvorgang nach Fig. 2b an der Linie von A nach B abgeschlossen, die parallel zur Stahlfederkennlinie E der parallelgeschalteten Schraubenfeder Z verläuft.

Wird das Fahrzeug teilweise entladen, so daß sich nach der Abregelung ein Federbeindruck von beispielsweise 50 kp/cm² ergibt, so fährt die hohle Kolbenstange 2 aus dem Federbein 1 aus, wobei der Stößel 3 ein Abregelventil 17 anhebt. Außerdem wird die Schraubenfeder Z weiter entspannt Nach dem Anheben des Abregelventils 17 fließt öl aus dem Arbeitsraum 13 über ein Rückschlagventil 18 durch die Abregelieitung 19 über ein Abregelmagnetventil 16 und durch einen Filter 22 zurück in den Vorratsbehälter 7, die hohle Kolbenstange 2 fährt wieder iin

das Federbein 1 ein und das Abregelventil 17 schließt. Gleichzeitig wird die Schraubenfeder Z wieder auf den ursprünglichen Wert vorgespannt.

Ist auch das Abregelventil im Federbein 1' geschlossen, fällt der Druck in der Abregelleitung 119

ίο bis auf den Schaltdruck des Niederdruckschalters 20 von 15 kp/cm* (Fig. 2a) bzw. auf 40kp/cm² (Fig.

2b) ab. Durch den Niederdruckschalter 20 wird das

Abregelmagnetventil 16 geschlossen. Wird das Fahrzeug soweit entladen, daß sich für

»5 Fig. 2a nach der Abregelung ein Federbeindruck von beispielsweise 30 kp/cm* einstellt, so erfolgt der Abregelvorgang für Fig. 2a wie bei dem Federbeindruck von 50kp/cm* beschrieben. Für Fig. 2b wird aber der Abregelvorgang schon beendet, wenn der

ίο Schaltdruck des Niederdruckschalters 20 mit 40 kp/ cm* im Punkt C der l· i g. 2b erreicht wird. Für Entladungen, die nach Fig. 2a bei Erreichen des Sollniveaus Federbeindrücke zwischen 30 kp/cm^f und 40 kp/cm² ergeben, wird der Abregelvorgang nach

^a5 Fig. 2b an der Linie von CnachD abgeschlossen, die parallel zur Stahlfederkennlinie E der parallelgeschalteten Schraubenfeder Z verläuft.

Die Festlegung des Schaltdrucks innerhalb des beladungsabhängigen Druckbereichs bei einer Ausrege- lung bis zum Sollniveau kann auch für nur einen der beiden Schalter, entweder für den Hochdruckschalter oder für den Niederdruckschalter, von Bedeutung sein, während am anderen Schalter ein Schaltdruck außerhalb des beladungsabhängigen Druckbereiches bei einer Ausregelung bis zum Sollniveau eingestellt wird. Es ist z. B. denkbar, daß nur am Niederdruckschalter 20 der Schaltdruck innerhalb des beladungsabhängigen Druckbereiches eingestellt wird ,weil dadurch das leere Fahrzeug nicht bis zum Sollniveau ausgeregelt wird und bei einer nachfolgenden Beladung von der Druckmittelquelle weniger öl für die Regelung benötigt wird. Der Regelvorgang wird also in kürzerer Zeit beendet. Für Belastungen zwischen den Punkten Cund D der Fig. 2b wird der Regel- Vorgang sogar ganz unterbunden und das Fahrzeug ist sofort fahrbereit.

Ist nur ein Niederdruckschalter 20 oder nur ein Hochdruckschalter 15 in der Federungsanlage vorhanden, so kann dieser ebenfalls auf einen innerhalb des beladungsabhängigen Druckbereichs liegenden Schaltdruck eingestellt werden.

Die Kennlinien nach F i g. 2a dienen nur zur Erläuterung. Die WaM der Druckschalter-Schaltpunkte nach F i g. 2a ist nicht Gegenstand der Erfindung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

552

Claims

Patentanspruch:

Hydropneumatische Federungsanlage mit Niveauregelung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit hydropneumatischen Federbeinen, innerhalb oder außerhalb der Federbeine angeordneten Niveaureglern, welche die Federbeine Ober eine Aufregelleitung mit einer fremderregten Druckmittelquelle oder mit einer zu einem Vorratsbehälter führenden Abregelleitung verbinden können, und mindestens einem dta gesamten Regelvorgang auslösenden elektrischen Signalgeber, der bei seiner Betätigung die Druckmittelquelle einschaltet und/oder ein die Abregelleitung absperrendes Abregelmagnetventil öffnet und dem ein in die Aufregelleitung eingebauter Hochdruckschalter und/oder ein in die Abregelleitung eingebauter Niederdruckschalter wirkungsmäßig in Reihe geschaltet sind, welche die Druckmittelquelle wieder abschalten bzw. das Abregelmagnetventil wieder schließen, wenn der Druck in der Aufregelleirung infolge Beendigung des Aufregelvorganges über einen vorgegebenen Wert hinaus ansteigt bzw. wenn der Druck in der Abregelleitung infolge Beendigung des Abregelvorgangs unter einen vorgegebenen Wert abfällt, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer teiltragenden Verwendung der hydropneumatischen Federungsanlage bei einem Fahrzeug mit nur einer geregelten Fahrzeugradachse in Parallelschaltung der Federbeine (1 und 1*) zu ungeregelten Federn (Schraubenfeder Z und Z*) der Hochdruckschalter (15) und/oder der Niederdruckschalter (20) jeweils auf den Schaltdruck eingestellt sind, der sich bei einer vorgegebenen, unter der zulässigen Belastung liegenden oberen bzw. über der Leerlast liegenden unteren Fahrzeugbelastung in den hydropneumatischen Federbeinen (1 und V) bei Erreichen des Sollniveaus einstellt, so daß der Regelvorgang oberhalb der vorgegebenen oberen und/oder unterhalb der vorgegebenen unteren Fahrzeugbelastung vor Erreichen des Sollniveaus abgebrochen wird.

Die Erfindung betrifft eine hydropneumatische Federungsanlage mit Niveauregelung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit hydropneumatischen Federbeinen, innerhalb oder außerhalb der Federbeine angeordneten Niveaureglern, welche die Federbeine über eine Auf regelleitung mit einer fremderregten Druckmittelquelle oder mit einer zu einem Vorratsbehälter führenden Abregelleitung verbinden können, und mindestens einem den gesamten Regelvorgang auslösenden elektrischen Signalgeber, der bei seiner Betätigung die Druckmittelquelle einschaltet und/oder ein die Abregelleitung absperrendes Abregelmagnetventil öffnet und dem ein in die Aufregelleirung eingebauter Hochdruckschalter und/oder ein in die Abregelleitung eingebauter Niederdruckschalter wirkungsmäßig in Reihe geschaltet sind, welche die Druckmittelquelle wieder abschalten bzw. das Abregelmagnetventil wieder schließen, wenn der Druck in der Aufregelleirung infolge Beendigung des Aufregelvorganges über einen vorgegebenen Wert hinaus ansteigt bzw. wenn der Druck in der Abregelleitung infolge Beendigung des Abregelvorgangs unter einen vorgegebenen Wert abfällt

Eine derartige Federungsanlage ist Gegenstand des älteren deutschen Patents 2 152 601, bei welchem alle Fahrzeugradachsen lastabhängig geregelt werden. Das Ein- und Ausschalten der Druckmittelquelle erfolgt dabei durch Ein- und Abschalten eine* mit einer Pumpe gekoppelten Elektromotors oder durch öffnen und Schließen eines Aufregelmagnetventils.

ίο Der Hochdruckschalter schaltet beim Gegenstand dieses älteren Patents den Elektromotor ab oder schließt das Aufregelmagnetventil, wenn nach dem Aufregeln von den Niveaureglern der Zufluß zu den Federbeinen gesperrt ist, und der Niederdruckschalter schließt das Abregelmagnetventil, wenn nach dem Abregein durch die Niveauregler der Abfluß aus den Federbeinen beendet ist Der Schaltdruck des Hochdruckschalters muß beim Gegenstand dieses älteren Patents über dem höchsten und der Schaltdruck des

so Niederdruckschalters unter dem niedrigsten durch verschiedene Beladungen erreichbaren Federbeindruck eingestellt werden.

Diese Lösung erweist sich dann als nachteilig, wenn nur eine Fahrzeugradachse lastabhängig geregelt

*5 wird; denn dann ist die Niveauposition der lastabhängig geregelten Fahrzeugradachse unabhängig von der nichtgeregelten Fahrzeugradachse festgelegt. Dadurch ergibt sich für bestimmte Lastverteilungen auf beiden Fahrzeugradachsen z. B. eine Blendung des Gegenverkehre durch eine ungünstige Neigung des Abblendlichtbündels.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 119 133 ist eine volitragende Luftfederungsanlage mit Niveauregelung für Kraftfahrzeuge bekannt, die außerhalb der Federelemente angeordnete Niveauregler aufweist, welche die Federelemente über eine Aufregelleitung mit einer fremderregten Druckmittelquelle oder mit einer Abregelleitung verbinden können, und mindestens einen den gesamten Regelvoreang auslösenden elektrischen Signalgeber, der bei seiner Betätigung ein Aufregelmagnetventil zur Trennung der Federelemente von der Druckmittelquelle und ein Abregelmagnetventil zur Unterbrechung der Abregelleitung öffnet. Insbesondere werden durch den Signalgeber bei ausgeschalteterZündung Regelungen verhindert. Erst durch einen zweiten Signalgeber wird erreicht, daß bei mindestens einer geöffneten Fahrzeugtür auch ohne eingeschaltete Zündung Regelungen möglich sind. Bei eingeschalteter Zündung und geschlossenen Fahrzeugtüren sind nur stark gedrosselte Regelungen möglich. Der Aufwand dieser elektrischen Steuerung ist mit der Betätigung von insgesamt vier Magnetventilen relativ groß.
Hinsichtlich des Steuerungsteils der Niveauregeleinrichtung ist diese aus der deutschen Auslegeschrift 1 119 133 bekannte Luftfederungsanlage einer teiltragenden hydropneumatischen Federungsanlage mit Niveauregelung, wie sie z. B. aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1 941 187 bekannt ist, technisch äquivalent.

Der bekannte Gegenstand des deutschen Gebrauchsmusteirs 1 941 187 ist eine teiltragende, fremderregte hydropneumatische Federung für Fahrzeuge, die bei wechselnder Belastung des Fahrzeugs selbst-

⁶S tätig ein Gleichhalten der Höhe des Fahrzeugaufbaus über dem Boden durch einen Höheneinstellschalter bewirkt und bei Unterschreiten eines bestimmten Mindestdruckes durch ein federvorgespanntes Ventil