DE2251091B2 - Pneumatische oder hydropneumatische Federung mit Niveauregelung für eine Radachse von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatische oder hydropneumatische Federung mit Niveauregelung für eine Radachse von Kraftfahrzeugen mit je einem getrennten Druckmittelkreis für die Federelemente beider Fahrzeugseiten, die jeweils durch ein eigenes, von einem eigenen Niveaufühler betätigtes Niveauregelventil mit einer Druckmittelquelle oder mit einer Ablaufleiiung verbunden werden können, und mit je einem durch die Drücke in beiden Druckmittelkreisen gesteuerten Schließventil in den Ablaufleitungen beider Niveauregelventile, das jeweils beim Auftreten eines vorgegebenen Druckunterschiedes die Ablaufleitung des Druckmittelkreises mit dem niedrigeren Druck verschließt.

Bei Kraftfahrzeugen üblicher Bauart treten durch die Fliehkraft bei einer Kurvenfahrt Null-Lasten und auch negative Federkräfte an den Federelementen der kurveninneren Seite auf. Sind dabei in den Ablaufleitungen der pneumatischen oder hydropneumatischen Federungen der vorstehend angegebenen Art keine Schließvenült vorgesehen, so führen Null-Lasten bzw. negative Federkräfte auf einer Achsseite dazu, daß der Druck in den betreffenden Druckmittelkreiseii über die zugehörigen Niveauregelventile nahezu völlig abgebaut wird. Wird die Richtung der Fliehkraft nun plötzlich umgekehrt, so werden diese nunmehr kurvenäußeren Federeiemente bis zum 'Anschlag eingedrückt während die kurveninneren Federelemente wegen des noch vorhandenen hohen Druckes bis an die Anschläge ausfedern. Der Kraftfahrzeugaufbau erhält damit eine gefährliche Seitenneigung, und das Kraftfahrzeug kann umstürzen.

Null-Lasten an den Federelementen eines Kraftfahrzeugs können gleichfalls bei Oberfahren eines unebenen Geländes auftreten. Es ist daher bei einem Geländefahrzeug eine hydropneumatische Federung der eingangs angegebenen Art bekannt (DT-OS 1 680 003). Zur Steuerung der Schließventile in den Ablaufleitungen der Druckmitldkreise von jeweils zwei auf einer Fahrzeugseite angeordneten Federelementen ist dabei ein Schiebeventil mit einem zwei Ringnuten aufweisenden Ventilschieber vorgesehen, dessen Stirnflächen jeweils den in den beiden Druckmittelkreisen herrschenden Drücken ausgesetzt sind, während ihn zwei entgegengesetzt wirkende Druckfedern in der Mittellage zu halten versuchen. Überwiegt bei dieser bekannten Federung der Druck im Druckmittelkreis eines der beiden Federelemente gegenüber dem Druck im Druckmittelkreis des anderen und der Kraft einer der beiden Druckfedern des Schiebeventils, so wird der Ventilschieber derart verschoben, daß dessen eine Ringnut eine Verbindung zwischen der Druckmiuelquelle und einem Zylinder herstellt, in welchem ein durch eine Druckfeder vorgespannter Ventilkörper verschieblich angeordnet ist, welcher bei Druckbeaufschlagung die Ablaufleitung des Druckmittelkreises mit dem geringeren Druck verschließt. Gleichzeitig wird eine Verbindung dieses Druckmittelkreises mit der Druckmittelquelle hergestellt, um den Bodenkontakt des betreffenden Rades zu verstärken, was für das Fahrverhalten bei Kurvenfahrt wiederum nachteilig ist.

Eine Ermüdung der erwähnten, bei Betrieb des Kraftfahrzeuges stark beanspruchten Druckfedern führt außerdem dazu, daß der ursprünglich vorgegebene Wert des Druckunterschieds zwischen den Druckmittelkreisen der beiden Federelemente ständig verringert wird. Darüber hinaus ist diese bekannte Federung von verhältnismäßig verwickeltem Aufbau.

Es ist auch bekannt, durch entsprechend hohe Regelverzögerungen (DT-AS 1 955 597) oder durch ein Fliehkraftorgan (DT-AS 1680 301) eine Niveauregelung bei Kurvenfahrt ganz zu unterbinden, aber durch eine solche Maßnahme verzichtet man auch auf die aktiv stabilisierende Wirkung einer Niveauregelung. In vielen Fällen ist dies nicht vertretbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache pneumatische oder hydropneumatische Federung der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, bei welcher ein einseitiger Druckabbau der Federelemente einer Radachse bei Kurvenfahrt zuverlässig begrenzt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß erst beim Auftreten eines ein vorgegebenes Druckverhältnis übersteigenden Druckunterschiedes ausschließlich die genannte Ablaufleitung verschlossen wird, wozu jedes Schließventil einen gleichzeitig als Schließorgan ausgebildeten Differentialkolben aufweist, dessen größere Kolbenfläche nur vom Druck in dem angeschlossenen Druckmiltelkreis und dessen kleinere Kolbenfläche nur vom Druck im jeweils ande-

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ren Druckmiuelkreis beaufschlagt sind und der beim Oberwiegen der auf die größere Kolbenfläche wirkenden Kraft in seine die Ablaufleitung freigebende eine Endstellung und beim Überwiegen der auf die kleinere Kolbenfläche wirkenden Kraft in seine die Ablaufleilung verschließende andere Endstellung gedrückt wird

Vorzugsweise sind die Schließventile beider Druckmittelkreise in einem gemeinsamen Block so angeordnet, daß die größere Kolbenfläche des einen Differentialkolbens und die kleinere Kolbenfläche des ,anderen Differentialkolbens über eine gemeinsame Steuerleiiung vom Druck des betreffenden Druckmittelkreises beaufschlagt werden.

Die erfindungsgemäße Federung vermittelt damit eine Niveauregelung für eine Radachse eines Kraftfahrzeuges, welche das Abströmen des Druckmittels aus den Federelementen der relativ Druck entlasteten Seite während einer Fliehkrafteinwirkung zuverlässig und unverzögert begrenzt.

Nachstehend wird ein Ausführungsbrispiel der Erfin- ao dung an Hand der schematischen Zeichnungen erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 das Schema einer hydropneumatischen Federung für ein zweiachsiges Kraftfahrzeug, wobei Räder und Schwinghebel in die Zeichenebene geklappt sind.

F i g. 2 die Lage von in der Federung nach F i g. 1 verwendeten Differentialkolben für den Fall, daß der Druck in einem Druckmittelkreis 25 um einen bestimmten Betrag kleiner ist als der Druck in einem anderen Druckmittelkreis 26,

F i g. 3 die Stellung der Differentialkolben ^für den Fall, daß der Druck im Druckmittelkreis 26 um einen bestimmten Betrag kleiner ist als der Druck im Druckmittelkreis 25.

Das Schema der Fig. 1 zeigt einen Hauptdruckölspeicher 13, von dem aus die einzelnen Arbeitskreise von hydropneumatischen Federelementen 21 mit Drucköl verso.gt werden. In die Zuleitung zu den einzelnen Federelenienten sind Rückschlagventile 16 geschallet. Der Hauptdruckölspeicher 13 wird von einer Pumpe 14 unter Druck gehalten und durch ein Überdruckventil 15 abgesichert. Ein Ablauf des Überdruckventils 15 führt in einen drucklosen Vorratsbehälter 24.

Die Räder 17 des Kraftfahrzeugs sind an Schwinghebeln 18 aufgehängt, die auf einer Drehachse 19 am Rahmen des Kraftfahrzeuges gelagert sind. Da die Erfindung hauptsächlich für solche Radachsen gedacht ist, bei denen für jedes Federelement ein eigener Niveaufühler vorgesehen ist, wird im weiteren ausschließlich auf die rechte Seite der F i g. 1 Bezug genommen, die die Hinterachsfederung eines Kraftfahrzeuges zeigt.

Der Abstand Rahmen — Radachse wird von an jedem Schwinghebel 18 angebrachten Niveaufühlern 33 über ein Gestänge 34 auf Niveauregelventile 35 bzw. 36 übertragen. Die Niveauregelveritile weisen einen Steuerschieber auf, der in seiner Normalstellung sowohl Ablauf als auch Zulauf zu Druckmittelkreisen 25 und 26 der Federelemente 21 absperrt. Bei Verringerung des Abstandes zwischen Radachse und Rahmen, d. h. bei zunehmender Belastung des Fahrzeuges, bewegt sich das Gestänge 34 nach unten, und die getrennten Druckmittelkreise 25 und 26 werden mit dem Hauptdruckölspeicher 13 verbunden. Bei Aufwärtsbewegung der Steuerschieber, d. h. bei abnehmender Belastung des Fahrzeuges, werden die getrennten Druckmittelkreise 25 und 26 über Ablaufleitungen 27 bzw. 28 und ein Drosselventil 23, das einen Mindestarbeitsdruck bestimmt, mit dem drucklosen Vorratsbehälter

24 verbunden. Durch die gezeigte Niveauregelung wird also der Abstand Rahmen - Radachse unabhängig von der Achsbelastung immer gleich gehalten. Die Niveauregelventile 35 und 36 arbeiten mit einer gewissen Zeitkonstante und können mechanisch verstellt werden.

Das nach oben stehende freie Ende des Schwinghebels 18 ist mit einem hydraulischen Stellzylinder 20 verbunden, dessen Zylinderraum mit den Federeiementen 21 hydrauSisch verbunden ist Diese Federelemente sind in bekannter Weise als hydropiieumatische Speicher ausgebildet und durch eine Membran in einen Gasraum und einen Raum für die Hydraulikflüssigkeit aufgeteilt. Als Gas dient unter Druck stehender Stickstoff. Die verschiedenen Federelemente können eine unterschiedliche Vorspannung aufweisen, z. B. 12 :35 :80 Atmosphären, so daß unterschiedliche Achslasten mittels eines angenähert gleichen Gasvolumens abgefedert werden können. Der Zylinderraum jedes Stellzylinders 20 ist weiterhin hydraulisch mit einem Stabilisatorzylinder 22 verbunden, der auf den Schwinghebel 18 des jeweils anderen Rades 17 in entgegengesetzter Richtung wie der Stellzylinder 20 einwirkt.

Das beschriebene Federungssystem wirkt daher einer einseitigen Entlastung beispielsweise als Folge von Fliehkrafteinwirkung im Sinne einer Stabilisierung entgegen. Eine Null-Last auf einer Achsseite könnte aber trotzdem dazu führen, daß der Druck in dem be treffenden Kreis bis zum Mindestarbeitsdruck abgebaut wird, was bei plötzlichem Umkehren der Richtung der Fliehkraft zu einer gefährlichen Seitenneigung des Kraftfahrzeugaufbaus führen würde. In die Ablaufleitungen 27 und 28 sind daher besondere Schließventile 29 bzw. 30 eingebaut, die bei Erreichen einer bestimmten Druckdifferenz zwischen den Druckmittelkreisen

25 und 26 den Ablauf des Druckmittelkreises mit dem niedrigeren Druck schließen.

Die Schließventile 29 und 30 weisen jeweils einen Differentialkolben 31 bzw 32 auf, der auf der Seite der größeren Kolbenfläche mit dem Druck des Federelementes der entsprechenden Fahrzeugseite und auf der entgegengesetzten kleineren Kolbenfläche mit dem Druck des Federelementes der entgegengesetzten Fahrzeugseite beaufschlagt ist. Die Schlicßventilc 29 und 30 sind in einem gemeinsamen Block angeordnet und durch gemeinsame Steuerleitungen 37 und 38 an die Druckmittelkreise 25 und 26 angeschlossen.

Bei Druckgleichheit auf beiden Fahrzeugseilen stehen also die Differentialkolben durch das Übergewicht der größeren Kolbenfläche in der einen in F i g. I gezeigten Endlage. Hierbei sind die Ablauflcitungen 27 und 28 der Niveauregelventile 36 und 35 offen, so daß Öl abströmen kann, wenn die Niveauregelventile in die Abregelstellung kommen.

Besteht dagegen ein Druckunterschied zwischen den beiden Federelementen 21 einer Radachse, so wird von einem durch das Flächenverhältnis der beiden Differentialkolben bestimmten Druckverhältnis an einer der beiden Differentialkolben in die andere Endlage wechseln. In F i g. 2 ist derjenige Zustand dargestellt, in dem der Druck im Druckmiuelkreis 26 so groß ist, daß der -intere Differentialkolben nach links geschoben wird und somit die Ablaufleitung 27 aus dem Druckmittelkreis 25 absperrt. In F i g. 3 ist der Druck im Druckmittelkreis 25 so groß, daß der obere Differcntialkolben an den rechten Anschlag geschoben wird und so den weiteren Druckabbau im Druckmittelkreis 26 verhindert. Der Differentialkolben versperrt also jeweils den Durcheane derienieen Ablaufleilune 27 oder 28, die zu

dem Fcderelement der relativ druckentlasteten Seite gehört, so daß das Abregelkommando des Niveaurcgclventils auf dieser Seite unwirksam wird.

Hierdurch wird zwar eine gewisse Seitenneigung des Fahrzeugaufbaus nicht verhindert, was bei Straßenfahrzeugen auch nicht erwünscht ist. wohl aber der volle oder beträchtliche Druckabbau während einer längeren Fliehkrafteinwirkung.

Die Ventilanordnung gemäß der Erfindung ist best ders wirksam bei Radachsen mit zwei getrennten ! veaufühlcrn, kann jedoch auch in die AblauUcitun^ der getrennten Druckinittelkreise einer Radachse e geschaltet werden, bei der beide Nivcaurc;eclven von einem gemeinsamen Niveaufühler gesteuert w den. Diese Anordnung ist in der F i g. 1 auf tier ünl Seite dargestellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Pneumatische oder hydropneumatische Federung mit Niveauregelung für eine Radachse von Kraftfahrzeugen mit je einem getrennten Druckmittelkreis für die Federelemente beider Fahrzeugseiten, die jeweils durch ein eigenes, von einem eigenen Niveaufühler betätigtes Niveauregelventil mit einer Druckmittelquelle oder mit einer Ablaufleitung verbunden werden können, und mit je einem durch die Drücke in beiden Druckmittelkreisen gesteuerten Schließventil in den Ablaufleitungen beider Nivcauregelventile, das jeweils beim Auftreten eines vorgegebenen Druckunterschiedes die Ablaufleitung des Druckmittelkreises mit dem niedrigen Druck verschließt, dadurch gekennzeichnet, daß erst beim Auftreten eines ein vorgegebenes Druckverhältnis übersteigenden Druckunterschiedes ausschließlich die genannte Ablauflei- ao tung (27 oder 28) verschlossen wird, wozu jedes Schließventil (30 und 29) einen gleichzeitig als Schließorgan ausgebildeten Differentialkolben (32 bzw. 31) aufweist, dessen größere Kolbenfläche nur vom Druck in dem angeschlossenen Druckmittel- »5 kreis (25 bzw. 26) und dessen kleinere Kolbenfläche nur vom Druck im jeweils anderen Druckmittelkreis (26 bzw. 25) beaufschlagt sind und der beim Überwiegen der auf die größere Kolbenfläche wirkenden Kraft in seine die Ablaufleitung (27 bzw. 28) freigebende eine Endstellung und beim Überwiegen der auf die kleinere Kolbenfläche wirkenden Kraft in seine die Ablaufleitung (27 bzw. 28) verschließende andere Endstellung gedrückt wird.

2. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließventile (29 und 30) beider Druckmittelkreise (26 und 25) in einem gemeinsamen Block so angeordnet sind, daß die größere Kolbenfläche des einen Differentialkolbens (31 bzw. 32) und die kleinere Kolbenfläche des anderen Differentialkolbens (32 bzw. 31) über eine gemeinsame Steuerleitung (38 bzw. 37) vom Druck des betreffenden Druckmittelkreises (26 bzw. 25) beaufschlagt werden.

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