DE3442497C2 - Lastabhängige Federung und Dämpfung für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine lastabhängige Federung und Dämpfung für Fahrzeuge, bestehend aus einem hydraulisch wir­ kenden Schwingungsdämpfer und einer Gasfeder, wobei die Gas­ feder mehrere Federräume aufweist, und mindestens zwei Feder­ räume der Gasfeder über eine Drosseleinrichtung miteinander verbunden sind.

In der DE 35 04 217 A1 wird eine Luftfeder in Verbindung mit einem Schwingungsdämpfer vorgeschlagen, bei der ein Federraum und ein Hilfsbehälter mit einem weiteren Federraum sowie ein diese beide Räume untereinander verbindender Leitungskanal vorgese­ hen sind. Das Volumen des einen Federraums ist veränderlich, das des anderen ist unveränderlich. Der Leitungskanal weist zur Regelung ein austauschbares Drehventil auf, welches bei unterschiedlichen Fahrzeugtypen ersetzbar ist.

Darüber hinaus sind Radaufhängungen bekannt (z. B. DE- GM 18 33 883), bei denen die Räder gegenüber dem Fahrzeugauf­ bau über Luftdruckvorrichtungen abgefedert werden. Als Basis dient ein Schwingungsdämpfer, der von einem komprimierten Gaspolster umgeben ist. Das Gaspolster befindet sich in zwei­ hubabhängig veränderlichen Federräumen. Die Verbindungsboh­ rungen sollen eine ungehinderte Durchströmung gewährleisten. Nähere Details sind der Beschreibung nicht zu entnehmen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine lastab­ hängig wirkende Federung und Dämpfung für Fahrzeuge zu schaf­ fen, die die Nachteile der bekannten Konstruktion vermeidet und bei möglichst einfachem und kostengünstigem Aufbau eine hohe Funktionssicherheit gewährleistet, wobei die lastabhän­ gige Federung und Dämpfung stufenlos veränderbar sein soll.

Diese Aufgabe wird entsprechend der Erfindung durch den Pa­ tentanspruch 1 gelöst.

Mit Vorteil wird hierbei auf sehr einfach Weise eine stufenlos lastabhängig wirkende Federung und Dämpfung für Fahrzeuge ge­ schaffen. Der hydraulischen Dämpfung des Schwingungsdämpfers wird lediglich eine Gasdämpfung überlagert, die dadurch ge­ bildet ist, daß zwischen den Federräumen der Gasfeder eine Drosseleinrichtung vorgesehen wird. Zur wirksamen Dämpfung der beim Überfahren von Bodenunebenheiten an gefederten Fahrzeug­ aufbau auftretenden Bewegungen ist die maximale Gasdämpfungs­ arbeit im wesentlichen der Eigenfrequenz des Fahrzeugaufbaus zugeordnet. Diese Eigenfrequenz liegt in der Größenordnung von 1 Hz, während die Eigenfrequenz für die Achsdämpfung bei etwa 10 Hz liegt. Insbesondere für die stark wechselnde gefederte Masse, die der Fahrzeugaufbau mit und ohne Zuladung darstellt, wird durch die Zuordnung der maximalen Gasdämpfung zur Eigen­ frequenz des Fahrzeugaufbaus eine gute Dämpfung sowohl bei wenig beladenem als auch bei voll beladenem Fahrzeug erzielt. Während die hydraulische Dämpfung unabhängig vom Druck im Fe­ dersystem ist, steigt die Gasdämpfung und die dynamische Fe­ derrate ohne besondere Steuerung stufenlos mit dem Druck an. Auf diese Weise läßt sich durch die Kombination von hydrau­ lischer Dämpfung und Gasdämpfung ein Fahrzeug auf besonders einfache Weise stufenlos lastabhängig dämpfen und stabilisie­ ren.

Die Wirksamkeit der Gasdämpfung und der dynamischen Federra­ tenveränderung wird durch die Größe der beiden Federräume be­ einflußt. Dies kann auf einfache Weise dadurch erfolgen, daß die Volumina der Federräume erfindungsgemäß entsprechend be­ messen werden.

Insbesondere beim Einsatz dieser lastabhängigen Federung und Dämpfung als teiltragende, pneumatische oder hydropneumatische Feder ist eine besonders wirksame, stufenlos lastabhängige, pneumatische Federung möglich, da das Druckverhältnis der pneumatischen Feder dann besonders groß wird zwischen unbeladenem und voll beladenem Fahrzeug. Bei teiltragenden Federn ist dieses Verhältnis etwa 1 : 8, wobei sich die Dämpfungs­ arbeit der Gasdämpfung proportional mit dem Druck erhöht.

Entsprechend weiteren Merkmalen der Erfindung kann die Dros­ seleinrichtung eine Drosselbohrung sein oder sie besteht aus zwei der jeweiligen Strö­ mungsrichtung zugeordneten Drosselventilen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 schematisch dargestellt.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform für lastabhängig wir­ kende Federungen und Dämpfungen für Fahrzeuge wird in einem nicht eingezeichneten Fahrzeug zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau eingebaut. Die Aufgabe der Schwingungsdämpfung ist es, die beim Überfahren von Bodenunebenheiten auftretenden Bewegungen der ge­ federten Masse, die vom Fahrzeugaufbau mit der Zuladung gebildet wird, zu dämpfen und dadurch ein längeres Nachschwingen des Fahr­ zeugaufbaues zu verhindern. Ebenso sind die von der Fahrbahn an­ geregten Schwingungen der vom Rad und der Achse gebildeten, unge­ federten Masse wirksam zu dämpfen. Eine wirksame Dämpfung der Schwingungen des Fahrzeugaufbaues wird erreicht, wenn die maxi­ male Dämpfarbeit in der Eigenfrequenz des Fahrzeugaufbaues, die in der Größenordnung von 1 Hz liegt, erfolgt. Demgegenüber liegt die Eigenfrequenz für die Achsdämpfung bei etwa 10 Hz, wobei auch für diesen Bereich eine gute Dämpfung vorzusehen ist. Insbeson­ dere für die stark wechselnde Masse des Fahrzeugaufbaues zwischen geringer und maximaler Zuladung ist es erwünscht, eine stufenlos wirkende, lastabhängige Dämpfung für den Fahrzeugaufbau zu schaf­ fen.

Die in Fig. 1 gezeigte Federung und Dämpfung für Fahrzeuge be­ steht aus einem Schwingungsdämpfer 1, der einen Behälter 2 und eine relativ dazu bewegliche Kolbenstange 3 aufweist. Fest mit der Kolbenstange 3 ist ein Federbehälter 4 verbunden, dessen un­ teres Ende einen Balg 5 trägt, der andererseits auf dem Behäl­ ter 2 des Schwingungsdämpfers 1 befestigt ist. Am kolbenstangen­ austrittsseitigen Ende des Behälters 2 ist eine Trennwand 8 be­ festigt, die mit einem Dichtring 9 versehen ist, welcher auf der Innenwand des Federbehälters 4 gleitet und dadurch den hubabhän­ gig veränderlichen unteren Federraum 6 vom oberen, hubabhängig veränderlichen Federraum 7 abdichtend trennt. Zur Gasdämpfung ist zwischen den Federräumen 6 und 7 in der Trennwand 8 eine als Drosselbohrung 10 ausgebildete Drosseleinrichtung vorgesehen. In den oberen Federraum 7 mündet ein Anschluß 11 einer Niveauregel­ einrichtung.

Die Grunddämpfung der lastabhängigen Federung und Dämpfung er­ folgt durch die hydraulische Dämpfung des Schwingungsdämpfers 1. Diese hydraulische Dämpfung ist vom Druck im Federsystem unabhän­ gig. Dagegen steigt die Gasdämpfungsarbeit und die dynamische Federrate der Gasfeder ohne besondere Steuerung stufenlos mit dem Druck an. Die maximale Gasdämpfung ist vorwiegend für den ge­ federten Fahrzeugaufbau ausgelegt und wird bei einer Frequenz von etwa 1 Hz angestrebt, welche etwa der Eigenfrequenz des gefeder­ ten Fahrzeugaufbaues entspricht. Die Auslegung der Drosseleinrich­ tung, d. h., der Drosselquerschnitt der Drosselbohrung 10, wird entsprechend gewählt. Über die Niveauregeleinrichtung und den An­ schluß 11 im Federbehälter 4 wird der Druck im Federraum 7 und damit auch im Federraum 6 dem jeweiligen Beladungszustand des Fahrzeugaufbaues angepaßt, so daß eine vorgegebene Niveaulage des Fahrzeugaufbaues zur Fahrbahn gewährleistet ist. Entsprechend dem Beladungszustand ändert sich der Druck in den Federräumen 6 und 7, wobei die Gasdämpfungsarbeit proportional mit dem Druck zunimmt. Außerdem ist die Gasdämpfungsarbeit stark hubabhängig und die dynamische Federrate wird mit steigendem Druck, größerem Hub und höherer Frequenz härter. Daraus wird ersichtlich, daß durch geeignete Kombination des hydraulischen Schwingungsdämp­ fers 1 mit der Gasdämpfung zwischen den Federräumen 6 und 7 eine wirksame, lastabhängige Dämpfung und Stabilisierung für das Fahr­ zeug auf einfache Weise ermöglicht wird.

Claims (3)

1. Lastabhängige Federung und Dämpfung für Fahrzeuge, be­ stehend aus einem hydraulisch wirkenden Schwingungsdämp­ fer (1) und einer Gasfeder, wobei die Gasfeder mehrere Federräume aufweist; und mindestens zwei Federräume (6, 7) der Gasfeder über eine Drosseleinrichtung miteinan­ der verbunden sind, so daß eine zusätzliche und gleich­ zeitig zur hydraulischen Dämpfung wirkende Gasfeder ge­ bildet wird und mittels der Niveauregeleinrichtung die Gasdämpfung stufenlos lastabhängig wirkt und durch ent­ sprechende Bemessung der Drosseleinrichtung die ma­ ximale Gasdämpfungsarbeit im wesentlichen der Frequenz des Fahrzeugaufbaus zugeordnet ist, wobei die Federräu­ me (6, 7) hubabhängig veränderlich ausgebildet sind und zumindest teilweise in einem zylindrischen Federbehälter (4) liegen und zwischen den Federräumen (6, 7) eine am kolbenstangenaustrittsseitigen Ende eines Behälters (2) des Schwingungsdämpfers (1), der in den Federraum (6) ragt, befestigte Trennwand (8) angeordnet ist, die ab­ dichtend und axial beweglich in dem mit der Kolben­ stange (3) verbundenen Federbehälter (4) geführt ist und die Drosseleinrichtung aufweist.

2. Lastabhängige Federung und Dämpfung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Beeinflussung der Gas­ dämpfung hinsichtlich der Dämpfungswirkung durch Bemessen der Volumina der Federräume (6; 7) erfolgt.

3. Lastabhängige Federung und Dämpfung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung eine Drosselbohrung (10) oder ein Drosselventil ist.