DE3505220C2

DE3505220C2 -

Info

Publication number: DE3505220C2
Application number: DE19853505220
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr.-Ing. 4130 Moers De Koepper
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1985-02-15
Filing date: 1985-02-15
Publication date: 1993-06-09
Also published as: DE3505220A1; JPS61188211A; GB2171488A; GB2171488B; FR2577481B1; FR2577481A1; GB8603744D0; JPH0571404B2

Description

Die Erfindung geht aus von einer hydropneumatischen Fahrzeugfeder nach der Gattung des Patentanspruchs.The invention is based on a hydropneumatic vehicle spring the genus of the claim.

Solche hydropneumatische Federn werden in Personenkraftfahrzeugen mit hoher Endgeschwindigkeit hinsichtlich ihrer Federrate oder -kennlinie und Dämpfung so ausgelegt, daß sie bei Höchstgeschwindigkeit eine ausreichende Fahrsicherheit bieten. Diese Auslegung bringt bei niedrigen Geschwindigkeiten, z. B. im Stadtverkehr, im allgemeinen aber nicht den dann gewünschten hohen Fahrkomfort.Such hydropneumatic springs are used in passenger vehicles high top speed in terms of their spring rate or characteristic and damping designed so that they are sufficient at maximum speed Offer driving safety. This interpretation brings in low Speeds, e.g. B. in city traffic, but generally not then desired high driving comfort.

Die DE-OS 17 80 117 zeigt eine hydropneumatische Fahrzeugfeder, bei der in Abhängigkeit des Einfederweges ein zweiter Speicher zu- bzw. abgeschaltet werden kann. Eine beliebige Veränderung der Größe des Speichervolumens ist nicht möglich. Über eine zusätzliche Niveauregeleinrichtung kann der Systemdruck verändert werden. Dabei kann es vorkommen, daß in dem zusätzlichen Speicher ein von dem gerade eingestellten Systemdruck abweichender Druck herrscht. Dies kann zu Problemen führen, wenn der zusätzliche Speicher zugeschaltet werden soll.DE-OS 17 80 117 shows a hydropneumatic vehicle spring, at depending on the spring deflection, a second accumulator can be switched off. Any change in the size of the Storage volume is not possible. Via an additional level control device the system pressure can be changed. It can happen that in the additional memory one of the just set System pressure is different. This can cause problems lead when the additional memory is switched on shall be.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydropneumatische Fahrzeugfeder zu schaffen, bei der das für die Federung zuständige Speichervolumen je nach Bedarf in beliebiger Weise, vorzugsweise stufenlos, veränderbar ist. Ferner soll sich diese Veränderung des Speichervolumens problemlos mit einer Niveauregelung kombinieren lassen. The object of the invention is to provide a hydropneumatic vehicle spring create, in which the storage volume responsible for the suspension can be changed in any way, preferably continuously, as required is. Furthermore, this change in storage volume should be easy combine with a level control to let.

Die erfindungsgemäße hydropneumatische Fahrzeugfeder mit den Merkmalen des Patentanspruchs hat den Vorteil, daß ihre Feder- und Dämpfungsrate während des Fahrbetriebs kontinuierlich und unabhängig voneinander eingestellt werden können. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen bildet nach wie vor vor der erste, über die Membran und den Flüssigkeitsraum von dem Hydraulikzylinder beaufschlagte Gasraum das wirksame Federvolumen, da sich durch die sehr eng dimensionierte Drossel zwischen den beiden Gasräumen dynamische Druckänderungen im Feder-Masse-System nur im ersten Gasraum aufbauen können und der zweite Gasraum daran nicht beteiligt ist. Quasi-statische, d. h. mit sehr niedriger Frequenz ablaufende Vorgänge werden hingegen auf den zweiten Gasraum übertragen.The hydropneumatic vehicle spring according to the invention with the features of the claim the advantage that their spring and damping rate continuously and independently during driving can be adjusted from each other. Through the measures according to the invention are still the first, across the membrane and the fluid space of that Hydraulic cylinders acted on the effective gas space Spring volume, because of the very narrowly dimensioned throttle dynamic pressure changes between the two gas spaces in the spring-mass system only in the first gas space can and the second gas space is not involved is. Quasi-static, i.e. H. with very low On the other hand, frequency processes are based on the second gas space transferred.

Die Federhärte oder -kennlinie oder -rate des Feder-Masse-Systems wird bestimmt von dem Druck und dem Volumen des ersten Gasraums. Durch die Änderung des im ersten Gasraum befindlichen Flüssigkeitsvolumen, z. B. durch teilweises Umpumpen in oder von dem Flüssigkeitsvolumen in dem zweiten Gasraum, wird das dynamisch wirksame Gasvolumen geändert, wobei infolge der Drossel die Summe der Gasvolumina in beiden Gasräumen und damit auch der Gasdruck konstant bleibt.The spring hardness or characteristic or rate of the spring-mass system is determined the pressure and volume of the first gas space. By the change in the volume of liquid in the first gas space, e.g. B. by partial pumping in or of the volume of liquid in the second gas space the dynamically effective gas volume changed, as a result the throttle is the sum of the gas volumes in both gas spaces and thus the gas pressure remains constant.

Durch Ändern des wirksamen Gasvolumens bei konstantem Gasdruck ändert sich umgekehrt proportional die Federkonstante, so daß diese durch Umpumpen von Flüssigkeit sehr genau eingestellt werden kann. Dieses als quasi- statischer Vorgang zu betrachtende Umpumpen von Flüssigkeitsmengen zwischen den beiden Flüssigkeitsvolumina und die damit quasi-statische Änderung des wirksamen Federvolumens kann während der Fahrt, z. B. beim Wechseln in verschiedene Fahrzeuggeschwindigkeitsbereiche, durchgeführt werden.By changing the effective gas volume at constant Gas pressure changes inversely proportional to the spring constant, so this by pumping around liquid can be set very precisely. This as a quasi Pumping liquid quantities to be considered static process between the two volumes of liquid and the quasi-static change of the effective The spring volume can be changed while driving, e.g. B. when changing in different vehicle speed ranges will.

Die Einstellung der Federkonstanten oder -rate kann durch den Fahrer, der sportliche oder weiche Fahrwerkcharakteristik wünscht, oder automatisch in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern, wie Geschwindigkeit, Fahrzeugneigung, Fahrbahnunebenheit u. dgl., durchgeführt werden.The setting of the spring constant or -rate can be determined by the driver, the sporty or soft suspension characteristics wishes, or automatically depending of different parameters like speed, Vehicle inclination, bumpiness and. Like., carried out will.

Durch die in den weiteren Ansprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patentanspruch angegebenen hydropneumatischen Fahrzeugfeder möglich.By the measures specified in the further claims are advantageous further developments and improvements the hydropneumatic specified in the claim Vehicle spring possible.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich aus Anspruch 3. Durch diese Maßnahmen kann bei veränderter Fahrzeugmasse (z. B. Zuladung) der Gasdruck angepaßt werden und damit ein gewünschtes konstantes Niveau der Fahrzeugmasse über der Fahrbahn eingehalten werden. Dies geschieht durch einfaches Ablassen von Flüssigkeitsmengen aus den Flüssigkeitsvolumina oder durch Hinzufügen von Flüssigkeitsmengen aus einem Flüssigkeitsspeicher. Die Niveauregulierung ermöglicht es, die Aufbaueigenfrequenz des Fahrzeugs bei extrem unterschiedlicher Zuladung konstant zu halten.An advantageous embodiment of the invention results yourself from claim 3. Through these measures if the vehicle mass changes (e.g. payload) the gas pressure be adjusted and thus a desired constant The level of the vehicle mass above the roadway is maintained will. This is done by simply lowering it of amounts of liquid from the liquid volumes or by adding amounts of liquid from one Liquid storage. The level regulation enables the body's natural frequency at extremely different Keep the load constant.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich auch aus Anspruch 5. Durch das regelbare Dämpfungsventil, das in beiden Strömungsrichtungen wirksam ist, kann die Dämpfung des Federbeins an eine geänderte Federrate des Federelements problemlos angepaßt werden. Auch die Einstellung des Dämpfungsventils kann - wie die Einstellung der Federrate - in Abhängigkeit von beliebigen Parametern während der Fahrt vorgenommen werden. Das doppeltwirkende parallele erste Dämpfungsventil dient zur Aufrechterhaltung einer Grunddämpfung in dem Feder- Masse-System. An advantageous embodiment of the invention results also from claim 5. Through the adjustable damping valve, that is effective in both directions of flow, the damping of the shock absorber can change to a changed spring rate the spring element can be easily adjusted. Also the setting of the damping valve can - like the setting the spring rate - depending on any Parameters can be made while driving. The double acting parallel first damping valve is used to maintain a basic damping in the spring Mass system.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich auch aus Anspruch 6. Das Rückschlagventil dient zum leichten Ausfedern bei Radentlastung und verbessert die Bodenhaftung des Rades bei extrem unebener Fahrbahnkontur.An advantageous embodiment of the invention results also from claim 6. The check valve serves for slight rebound when wheel relief and improved the grip of the wheel on extremely uneven road surfaces.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung eine schematische Darstellung einer Fahrzeugfeder.The invention is based on one shown in the drawing Embodiment in the description below explained in more detail. The drawing shows a schematic representation of a vehicle spring.

Die in der Zeichnung schematisch dargestellte hydropneumatische Fahrzeugfeder besteht aus einem ein Fahrzeugrad 10 und den Fahrzeugaufbau 11 (Fahrzeugmasse) verbindenden Federbein 12 und einem Federelement 13. Das Federbein 12 weist einen mit dem Fahrzeugaufbau 11 starr verbundenen Hydraulikzylinder 14 und einen darin verschiebbaren, mit dem Fahrzeugrad 10 verbundenen Hydraulikkolben 15 auf. Der Hydraulikkolben 15 begrenzt einerseits einen Druckraum 16 und andererseits einen mit einem Rücklauf 17 verbundenen Entlastungsraum 18.The hydropneumatic vehicle spring shown schematically in the drawing consists of a spring strut 12 connecting a vehicle wheel 10 and the vehicle body 11 (vehicle mass) and a spring element 13 . The spring strut 12 has a hydraulic cylinder 14 rigidly connected to the vehicle body 11 and a hydraulic piston 15 which is displaceable therein and connected to the vehicle wheel 10 . The hydraulic piston 15 delimits a pressure chamber 16 on the one hand and a relief chamber 18 connected to a return 17 on the other hand.

Das Federelement 13 weist einen Flüssigkeitsraum 19, einen ersten Gasraum 20 und einen zweiten Gasraum 21 auf, die in einem gemeinsamen Gehäuse 22 eingeschlossen sind. Der Flüssigkeitsraum 19 und der erste Gasraum 20 sind durch eine Membran 23 getrennt, während zwischen den beiden Gasräumen 20, 21 eine starre Zwischenwand 24 angeordnet ist, in welcher eine Drosselstelle 25 angeordnet ist. Die Drosselstelle 25 hat eine sehr ausgeprägte Drosselwirkung, so daß nur quasi-statische Vorgänge, d. h. mit sehr niedriger Frequenz ablaufende Vorgänge, im ersten Gasraum 20 auf den zweiten Gasraum 21 übertragen werden, nicht hingegen dynamische Vorgänge, wie Druckänderung bei Federung. Der Flüssigkeitsraum 19 ist über drei parallele Leitungen 26-28 mit dem Hydraulikzylinder 14, und zwar mit Druckraum 16, verbunden. In der ersten Leitung 26 ist ein die Grunddämpfung der Fahrzeugfeder vorgebendes doppeltwirkendes Dämpfungsventil 29 vorgesehen. In der zweiten Leitung 27 ist ein regelbares Dämpfungsventil 30 angeordnet, das entweder von Hand oder automatisch in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern, wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeugneigung, Fahrbahnunebenheit u. dgl. eingestellt werden kann. In der dritten Leitung 28 ist ein Rückschlagventil 31 vorgesehen, dessen Sperrichtung vom Hydraulikzylinder 14 zum Flüssigkeitsraum 19 hin gerichtet ist. Das Rückschlagventil 31 dient zum leichten Ausfedern des Federbeins 12 bei Radentlastung.The spring element 13 has a liquid space 19 , a first gas space 20 and a second gas space 21 , which are enclosed in a common housing 22 . The liquid space 19 and the first gas space 20 are separated by a membrane 23 , while a rigid intermediate wall 24 is arranged between the two gas spaces 20, 21 , in which a throttle point 25 is arranged. The throttling point 25 has a very pronounced throttling effect, so that only quasi-static processes, ie processes that run at a very low frequency, are transmitted to the second gas chamber 21 in the first gas chamber 20 , but not dynamic processes, such as pressure changes during suspension. The liquid chamber 19 is connected to the hydraulic cylinder 14 , namely to the pressure chamber 16 , via three parallel lines 26-28 . In the first line 26 , a double-acting damping valve 29 is provided which defines the basic damping of the vehicle spring. In the second line 27 , a controllable damping valve 30 is arranged, either manually or automatically depending on various parameters, such as vehicle speed, vehicle inclination, uneven road and the like. Like. Can be adjusted. A check valve 31 is provided in the third line 28 , the blocking direction of which is directed from the hydraulic cylinder 14 to the liquid chamber 19 . The check valve 31 is used to slightly rebound the shock absorber 12 when the wheel is unloaded.

In jedem Gasraum 20, 21 ist ein Blasenspeicher 32 bzw. 33 angeordnet, der jeweils mit einem Flüssigkeitsvolumen 37, 38 gefüllt ist. Die beiden Blasenspeicher 32, 33 sind durch eine Fördereinrichtung 34 miteinander verbunden. Die Fördereinrichtung 34 besteht aus einer Förderpumpe 35 mit umkehrbarer Förderrichtung und aus einem die Förderpumpe 35 antreibenden drehrichtungsumkehrbaren Motor 36. Mittels der Fördereinrichtung 34 können Flüssigkeitsmengen in den Blasenspeichern 32, 33 umgepumpt werden, so daß die beiden Flüssigkeitsvolumina 37, 38 der beiden Blasenspeicher 32, 33 beliebig eingestellt werden können. An dem Blasenspeicher 33 ist noch eine Füll- und Ablaßvorrichtung 39, bestehend aus einer Förderpumpe 40 mit umkehrbarer Förderrichtung und einem die Förderpumpe 40 antreibenden Motor 41, angeschlossen, die andererseits mit einem Flüssigkeitsspeicher 42 verbunden ist. Ein Sperrventil 43 verhindert das Abfließen von Flüssigkeit aus den Blasenspeichern 32, 33 während des Umpumpens durch die Fördereinrichtung 34, ermöglicht aber ein Zufüllen von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsspeicher 42 in die Blasenspeicher 32, 33 und ein Ablassen von Flüssigkeit aus den Blasenspeichern 32, 33 in den Flüssigkeitsspeicher 42. Als Flüssigkeit wird in der hydropneumatischen Fahrzeugfeder vorzugsweise Öl verwendet.A bubble accumulator 32 or 33 is arranged in each gas space 20, 21 and is filled with a liquid volume 37, 38 in each case. The two bladder accumulators 32, 33 are connected to one another by a conveying device 34 . The conveying device 34 consists of a conveying pump 35 with a reversible conveying direction and a motor 36 which reverses the direction of rotation and drives the conveying pump 35 . Liquid quantities can be pumped around in the bladder accumulators 32, 33 by means of the conveying device 34 , so that the two liquid volumes 37, 38 of the two bladder accumulators 32, 33 can be set as desired. At the bladder accumulator 33 there is also connected a filling and draining device 39 , consisting of a feed pump 40 with reversible delivery direction and a motor 41 driving the feed pump 40 , which on the other hand is connected to a liquid reservoir 42 . A shut-off valve 43 prevents liquid from flowing out of the bladder accumulators 32, 33 during pumping by the conveying device 34 , but enables liquid to be filled from the liquid accumulator 42 into the bladder accumulators 32, 33 and drainage of liquid from the bladder accumulators 32, 33 in the liquid reservoir 42 . Oil is preferably used as the liquid in the hydropneumatic vehicle spring.

Die Wirkungsweise der beschriebenen hydropneumatischen Fahrzeugfeder ist wie folgt:The mode of operation of the hydropneumatic described Vehicle spring is as follows:

Die Flüssigkeit- oder Ölsäule im Druckraum 16, in den Leitungen 26-28 und in dem Flüssigkeitsraum 19 bildet mit der Fahrzeugmasse des Fahrzeugaufbaus 11 und dem Gasvolumen im ersten Gasraum 20 in bekannter Weise ein Feder-Masse-System. Die Grunddämpfung dieses Feder- Masse-Systems ist in bekannter Weise durch das doppeltwirkende Dämpfungsventil 29 vorgegeben. Durch die nur quasi-statische Druckänderungen übertragende Drosselstelle 25 zwischen den beiden Gasräumen 20, 21 stellt nur der Gasraum 20 das wirksame Federvolumen dar. Die Federhärte C oder Federkonstante des aktiven Gasraums 20 und damit die Federkonstante C der Fahrzeugfeder wird bestimmt durchThe liquid or oil column in the pressure chamber 16 , in the lines 26-28 and in the liquid chamber 19 forms a spring-mass system in a known manner with the vehicle mass of the vehicle body 11 and the gas volume in the first gas chamber 20 . The basic damping of this spring-mass system is predetermined in a known manner by the double-acting damping valve 29 . Because the throttle point 25 between the two gas spaces 20, 21 only transmits quasi-static pressure changes, only the gas space 20 represents the effective spring volume. The spring hardness C or spring constant of the active gas space 20 and thus the spring constant C of the vehicle spring is determined by

wobei F die wirksame Kolbenfläche des Hydraulikkolbens 15, p₁ der Gasdruck im aktiven Gasraum 220, V₁ das Volumen des aktiven Gasraums 20 und eine Konstante ist.where F is the effective piston area of the hydraulic piston 15 , p₁ the gas pressure in the active gas space 220 , V₁ is the volume of the active gas space 20 and a constant.

Durch Umpumpen von Flüssigkeitsmengen aus dem Blasenspeicher 32 in den Blasenspeicher 33 und umgekehrt, kann nunmehr das Gasvolumen V₁ im Gasraum beliebig variiert werden, wobei die Summe der Gasvolumina in den beiden Gasräumen 20, 21 konstant und damit auch der Gasdruck p₁ konstant bleibt. Durch die Änderung des dynamisch wirksamen Gasvolumens V₁ ändert sich die Federhärte C.By pumping liquid quantities from the bladder accumulator 32 into the bladder accumulator 33 and vice versa, the gas volume V 1 in the gas space can now be varied as desired, the sum of the gas volumes in the two gas spaces 20, 21 remaining constant and thus the gas pressure p 1 remaining constant. By changing the dynamically effective gas volume V 1, the spring hardness C. changes.

Bei veränderlicher Fahrzeugmasse, z. B. durch Zuladung, muß der Gasdruck p₁ der veränderten Fahrzeugmasse angepaßt werden, damit die Aufbaueigenfrequenz des Fahrzeugs konstant gehalten wird. Dies wird mittels der Füll- und Ablaßvorrichtung 39 durch Zufüllen oder Ablassen von Flüssigkeit (bei Be- bzw. Entladung des Fahrzeugs) zu oder aus den Blasenspeichern 32, 33 erreicht.With changing vehicle mass, e.g. B. by payload, the gas pressure p₁ of the changed vehicle mass must be adjusted so that the body frequency of the vehicle is kept constant. This is achieved by means of the filling and draining device 39 by adding or draining liquid (when loading or unloading the vehicle) to or from the bladder accumulators 32, 33 .

Die Änderung der Federrate kann während der Fahrt vorgenommen werden. Gleichzeitig kann die Dämpfung durch das regelbare Dämpfungsventil 30 in der Leitung 27 an die veränderte Federrate angepaßt werden. Beide Einstellungen können in Abhängigkeit von beliebigen Parametern, z. B. durch den Fahrer, der eine sportliche oder weiche Fahrwerkcharakteristik wünscht, oder automatisch durch die Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeugneigung, Fahrbahnunebenheit u. dgl. vorgenommen werden.The spring rate can be changed while driving. At the same time, the damping can be adjusted by the adjustable damping valve 30 in line 27 to the changed spring rate. Both settings can be made depending on any parameters, e.g. B. by the driver who wants a sporty or soft suspension characteristics, or automatically by the vehicle speed, vehicle inclination, bumpy road u. Like. Be made.

Claims

1. Hydropneumatic vehicle spring with a vehicle wheel and vehicle body strut that has a hydraulic cylinder and a hydraulic piston slidable therein, and with a spring element that has a fluid chamber connected to the hydraulic cylinder and a gas chamber separated therefrom by a membrane, characterized in that with the Gas space ( 20 ) is connected to a further gas space ( 21 ) via a throttle point ( 25 ) which transmits only quasi-static pressure changes, such that a liquid volume ( 37; 38 ) is arranged in each gas space ( 20; 21 ) and that the the two liquid volumes ( 37; 38 ) are connected to one another via a pump device ( 34 ) which conveys in both directions.

2. Vehicle spring according to claim 1, characterized in that the further gas space ( 21 ) is integrated in the spring element ( 13 ) and is separated therefrom by a rigid intermediate wall ( 24 ) containing the throttle point ( 25 ).

3. Vehicle spring according to claim 1 or 2, characterized in that at least one liquid volume ( 37; 38 ) via a filling and draining device ( 39 ) is connected to a liquid reservoir ( 42 ).

4.Vehicle spring according to one of claims 1-3, characterized in that each liquid volume ( 37; 38 ) is enclosed in a bladder accumulator ( 32; 33 ).

5. Vehicle spring according to one of claims 1-4, characterized in that the liquid chamber ( 19 ) and the hydraulic cylinder ( 14 ) via a damping valve ( 29 ) connected in parallel controllable damping valve ( 30 ) are connected.

6. Vehicle spring according to one of claims 1-5, characterized in that the liquid chamber ( 19 ) and the hydraulic cylinder ( 14 ) via a two damping valves ( 29; 30 ) parallel check valve ( 31 ) are connected, the locking direction of the hydraulic cylinder ( 14 ) is directed towards the liquid space ( 19 ).