DE3601445C2

DE3601445C2 -

Info

Publication number: DE3601445C2
Application number: DE19863601445
Authority: DE
Inventors: Werner 5227 Windeck De Kuchheuser
Original assignee: Boge GmbH
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1986-01-20
Filing date: 1986-01-20
Publication date: 1987-10-29
Also published as: DE3601445A1; FR2594076A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydropneumatische Federung mit lastabhängiger Dämpfungssteuerung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit mindestens zwei im Bereich der Fahrzeugräder zwischen Fahrzeugaufbau und Radachse angeordneten Teleskop-Federzylindern, wobei die Teleskop-Federzylinder über eine Druckmittelleitung mit einem Druckspeicher verbunden sind und ein Dämpfungskolben im Teleskop-Federzylinder für die Zug- und Druckdämpfung konstante, mit Ventilen bestückte Durchlässe für das Druckmittel aufweist; dabei ist in der Druckmittelleitung in einem separaten Bauteil ein Steuerschieber zur Steuerung einer Umgehungsleitung und der Dämpfungswirkung eines zusätzlichen Ventiles axial verschiebbar und in einer Richtung durch das Druckmittel und in der anderen Richtung durch den Atmosphärendruck und eine zusätzliche Feder beaufschlagt.

Es sind Dämpfungsvorrichtungen für hydropneumatische Federn von Kraftfahrzeugen bekannt (z. B. DE-OS 34 06 032), bei denen außer den herkömmlichen Dämpfungsmitteln ein Bypass mit einem Drosselquerschnitt parallel geschaltet ist. Diese Drosselstelle ist Bestandteil eines separaten Bauteiles und dem Teleskop-Federzylinder vorgeschaltet. Der Steuerschieber wird durch das Druckmittel und den äußeren Atmosphärendruck so beaufschlagt, daß durch eine axiale Verschiebung des Steuerschiebers der wirksame Drosselquerschnitt des Drosselelementes geregelt werden kann. Mit dem Verschieben des Steuerschiebers wird zusätzlich die Federkraft des Zugdämpfungsventiles beeinflußt, die ebenfalls die lastabhängige Dämpfungsänderung unterstützt. Die Drosselstelle wird dabei ständig vom Dämpfungsmittel durchströmt, und die zusätzliche Erhöhung der Dämpfungskraft erfolgt nur in der Zugstufe. Der Bypass bewirkt bei unbeladenem Fahrzeug bei niedrigen Kolbengeschwindigkeiten, daß eine weiche Fahrzeugdämpfung erzielt wird. Bei mittleren und hohen Kolbengeschwindigkeiten werden hauptsächlich die Zug- und Druckdämpfungsventile durchströmt, da der Bypass nur ein geringes Flüssigkeitsvolumen übernehmen kann. Bei zunehmender Fahrzeugbeladung wird der Bypass geschlossen, und das Dämpfungsmittel strömt in allen Kolbengeschwindigkeiten allein durch die Zug- und Druckdämpfungsventile, die dadurch die Fahrzeugdämpfung ganz - oder falls im Kolben des Federzylinders Ventile vorgesehen sind mit diesen gemeinsam - übernehmen.

Desweiteren sind Dämpfungsvorrichtungen für hydropneumatische Federn von Kraftfahrzeugen bekannt (z. B. DE-AS 15 75 191), bei denen zur Beeinflussung der Dämpfungskraft mindestens ein von einer Ventilfeder belastetes Ventil vorgesehen ist. Die an einem Steuerkolben abgestützte Ventilfeder wird vom lastabhängigen Druck so beeinflußt, daß mit zunehmender Last die Federkraft der Ventilfeder erhöht wird, so daß lediglich der Öffnungspunkt des Ventiles durch den Systeminnendruck verändert wird. Dabei sind bestimmte Grenzen durch die Charakteristik der jeweiligen Feder vorgegeben.

Darüber hinaus sind Einrichtungen zur Veränderung der Dämpfungskraft bekannt (z. B. DE-AS 15 80 775), bei denen eine Dämpfungszwischenwand für hydraulische Stoßdämpfer oder hydropneumatische Federungen für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen ist. Diese Dämpfungszwischenwand soll beim Ein- und Ausfedern von der Dämpfungsflüssigkeit gedrosselt durchströmt werden, und zwar mit getrennten Kanälen für beide Strömungsrichtungen, welche durch Dämpfungsventile gesteuert werden und mit lastabhängiger Dämpfung mindestens einer Strömungsrichtung versehen sind. Der vorgesehene Steuerschieber verändert dabei den Querschnitt der Bohrungen, welche mit den Kanälen verbunden sind. Es handelt sich dabei um eine Verbindung zwischen den beiden Kammern und um eine weitere Verbindung über die Kanäle, die durch den Steuerschieber beeinflußt werden. Die gesteuerte Durchflußmenge der Kanäle wird vor den Ventilen der direkten Verbindung wieder der übrigen Durchflußmenge zugeführt. Bei diesem Dämpfungssystem wird demnach ein Querschnitt der Verbindung geregelt, welchem anschließend ein dämpfungsdruckabhängig wirksames Ventil nachgeschaltet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydropneumatische Federung so zu gestalten, daß zur Verbesserung des Fahrkomforts eine selbsttätige, druckabhängige Erhöhung der Fahrzeugdämpfung bei Zuladung und eine Verringerung der Fahrzeugdämpfung bei Entladung des Fahrzeuges sowohl in der Zug- als auch in der Druckstufe gewährleistet ist, wobei bei entlastetem Fahrzeug das Dämpfungsmittel zwischen dem Druckspeicher und dem Federzylinder unbeeinflußt bleibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Steuerschieber allein den Durchflußquerschnitt der Druckmittelleitung veränderbar steuert und in einer vor und hinter dem Steuerschieber in die Druckmittelleitung mündenden parallel geschalteten Umgehungsleitung eine Dämpfungseinrichtung angeordnet ist, die nur wirksam wird, wenn der Steuerschieber den Durchflußquerschnitt als Folge seiner Verschiebung unter dem Druck des Druckmittels verringert hat.

Vorteilhaft ist bei einer derartigen Ausführungsform, daß die Grunddämpfung im Federzylinder vorgenommen wird, die bei unbeladenem Fahrzeug mittels weicher Dämpfung einen entsprechenden Komfort bietet. Es wird dabei das separate Bauteil von der Druckmittelleitung ohne Beeinflussung der Dämpfungskraft frei durchströmt. Von Vorteil ist desweiteren, daß die Fahrzeugdämpfung mittels dem im separaten Bauteil angeordneten Steuerschieber selbsttätig geregelt wird, und zwar verengt sich bei Zuladung, also bei Druckerhöhung, der Durchflußquerschnitt der Druckmittelleitung, und das Druckmittel muß über die parallel geschaltete Umgehungsleitung die zusätzliche Dämpfungseinrichtung passieren. Bei Entladung vergrößert sich der Durchflußquerschnitt in der Druckmittelleitung wiederum so, daß die zusätzliche Dämpfungseinrichtung nicht mehr durchströmt wird.

Die Entwicklung neuer Fahrzeuge mit wesentlich geringerem Eigengewicht und gleicher oder höheren Zuladung bringt bei Dämpfungseinrichtungen mit - von der Beladung her - unveränderbaren Dämpfungswerten Nachteile bezüglich Komfort und/oder Fahrsicherheit mit sich, denen durch die Erfindung begegnet wird. Vorteilhaft ist darüber hinaus, daß bei Anwendung der Erfindung am gesamten Fahrzeug gleiche Federzylinder mit einer entsprechenden Grunddämpfung verwendet werden können. Je nach Zuladung des Fahrzeugtyps (z. B. PKW, Kombi) wird an der Lastschwankungen am meisten unterworfenen Achse in die zwischen Teleskop-Federzylinder und Druckspeicher verlaufende Druckmittelleitung jeweils ein separates Bauteil mit Zusatzdämpfung für den entsprechenden Lastbereich eingefügt.

Durch die Dämpfungserhöhung bei Zuladung des Fahrzeuges lassen sich die großen Fahrzeugmassen während des Fahrbetriebes leichter beruhigen, so daß eine wesentliche Verbesserung des Fahrverhaltens eintritt. Außerdem werden z. B. übermäßige Wankbewegungen bei vollbeladenem Fahrzeugaufbau schneller abgebaut.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß der Steuerschieber in einer Bohrung aufgenommen ist und einen axial sich erstreckenden, im Durchmesser abgesetzten Bereich besitzt. Diese Konstruktion gestattet eine einfache Fertigung und Montage des Steuerschiebers. Die Querschnittsveränderung wird durch Verschiebung des Steuerschiebers erzielt, durch die zunehmend dessen voller Querschnitt drosselnd wirksam wird.

Eine weitere wesentliche Ausführungsform sieht vor, daß der Steuerschieber in etwa quer zur Druckmittelleitung verlaufend angeordnet ist. Hierzu wird die Druckmittelleitung durch ein Gehäuse verlegt, und der Steuerschieber kann in etwa rechtwinkelig zur Längsachse der Druckmittelleitung verschiebbar im Gehäuse angeordnet werden.

Es läßt sich eine besonders kompakte Einheit erreichen, die hinsichtlich der axialen Baulänge des Aggregates keinen nennenswerten größeren Bauraum benötigt, wenn vorgesehen ist, daß der Steuerschieber in dem den veränderbaren Durchflußquerschnitt der Druckmittelleitung bestimmenden Bereich axial verlaufend und axial verschiebbar angeordnet ist.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Dämpfungseinrichtung für die Zug- und/oder die Druckdämpfung konstante, mit Ventilen bestückte Durchlässe aufweist. Dabei sind mit Vorteil als Ventile Federscheiben oder Scheiben mit Federn vorgesehen.

Zur Erzielung einer weiteren kompakten Baueinheit ist die parallel geschaltete Umgehungsleitung in der Druckmittelleitung koaxial, in axialer Richtung verlaufend zum Steuerschieber angeordnet.

Zur Erzielung einer Baueinheit mit einer geringen Anzahl von Einzelteilen sieht eine erfindungswesentliche Ausführungsform vor, daß die Dämpfungseinrichtung gleichzeitig den Durchflußquerschnitt der Druckmittelleitung bestimmt. Hierzu wird die in der parallel geschalteten Umgehungsleitung angeordnete Dämpfungseinrichtung so ausgebildet, daß in ihrem Zentrum die Druckmittelleitung hindurch verläuft und der Steuerschieber entweder axial verlaufend oder rechtwinkelig zur Druckmittelleitung angeordnet ist.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer hydropneumatischen Federung mit lastabhängiger Dämpfungssteuerung für Fahrzeuge

Fig. 2 eine lastabhängige Dämpfungssteuerung in einem separaten Bauteil im Schnitt

Fig. 3 eine weitere Variante einer lastabhängigen Dämpfungssteuerung in einem separaten Bauteil im Schnitt

Fig. 4 die in Fig. 3 dargestellte Dämpfungssteuerung in Seitenansicht geschnitten

Fig. 5 eine weitere Variante einer lastabhängigen Dämpfungssteuerung im Schnitt.

Das in Fig. 1 dargestellte Schema zeigt im wesentlichen einen Teleskop-Federzylinder 1 und einen Druckspeicher 3, die über die Druckmittelleitung 2 verbunden sind, in der die Dämpfungssteuerung als separates Bauteil 6 angeordnet ist. Über einen Höhenregler 5, eine Pumpe und einen Vorratsbehälter ist der Ausbau als Niveauregelungsanlage möglich.

Die Fig. 2 zeigt eine Ausführung für das separate Bauteil 6 im Schnitt, wobei die Druckmittelleitung 2 axial verlaufend angeordnet ist und rechtwinkelig dazu vom Steuerschieber 19 durchdrungen wird. Der Steuerschieber 19 ist über die Scheibe 20, mit der im Gehäuse 21 angeordneten Feder 8 wirksam beaufschlagt. Die Fläche 18 des Steuerschiebers ist mit dem Innendruck des Systems beaufschlagt, während die Stirnseite 7 außer der Feder 8 noch durch den Atmosphärendruck beaufschlagt wird. Der abgesetzte Bereich 12 des Steuerschiebers 19 liegt bei unbeladenem Fahrzeug im Bereich der Druckmittelleitung 2, so daß die parallel geschaltete Umgehungsleitung 9 in dieser Stellung des Steuerschiebers 19 nicht wirksam ist.

Bei erhöhtem Systeminnendruck, d. h. bei Beladung des Fahrzeuges, wirkt der Druck auf die Fläche 18 des Steuerschiebers 19 und verschiebt den Steuerschieber 19, so daß nach mehr oder weniger verschlossener Druckmittelleitung 2 das Strömungsmittel über die parallel geschaltete Umgehungsleitung 9 ausweichen muß, wobei die Durchlässe 15 und 16 durchströmt werden und die Ventile 13 und 14 eine erhöhte Dämpfung bewirken.

Die Dämpfungseinrichtung 10 ist in einer Bohrung des separaten Bauteiles 6 aufgenommen und nach außen hin durch die Verschlußkappe 24 mit der Dichtung 22 verschlossen. Die eigentliche Dämpfungseinrichtung 10 besteht aus konstanten Durchlässen 15 und 16 im Ventilkörper 25 sowie aus Federscheiben, die die Ventile 13 und 14 bilden. Bei wirksam durchströmten Bypass wird die Dämpfung durch die Dämpfungseinrichtung 10 in beiden Strömungsrichtungen erhöht.

Fig. 3 zeigt eine weitere Variante eines separaten Bauteiles 6, bei dem der Steuerschieber 19 über die Feder 8 beaufschlagt ist und der gegenüber der Bohrung 11 abgesetzte Bereich 12 den Durchflußquerschnitt 17 der Druckmittelleitung 2 bestimmt. Die parallel geschaltete Umgehungsleitung 9 ist über Ringräume koaxial zur Druckmittelleitung 2 verlaufend angeordnet. Der Ventilkörper 25 nimmt dabei die mit Federscheiben ausgebildeten Ventile 13 und 14 auf. Die Ventile 13 und 14 verschließen dabei die in Fig. 5 dargestellten konstanten Durchlässe 15 und 16 jeweils in einer Strömungsrichtung.

Wenn der Durchflußquerschnitt 17 durch den Steuerschieber 19 verschlossen ist, wird das Strömungsmittel über die parallel geschaltete Umgehungsleitung 9 durch die Ventile 13 und 14 geleitet. Diese Ventile 13 und 14 der Dämpfungseinrichtung bewirken dann die Erhöhung der Dämpfungskraft bei voll- bzw. teilbeladenem Fahrzeug, da sie den üblichen Ventilen des Dämpfungskolbens 4 nachgeschaltet sind.

In Fig. 4 ist ein Schnitt des in Fig. 3 dargestellten separaten Bauteiles 6 gezeigt. Dabei ist insbesondere die Anordnung der Durchlässe 15 und 16 im Ventilkörper 25 zu dem den Ventilkörper durchdringenden Steuerschieber 19 erkennbar.

Fig. 5 zeigt eine weitere Variante eines separaten Bauteiles 6, bei dem die Druckmittelleitung 2 im Winkel verläuft, so daß der Steuerschieber 19 in einen Teil der Druckmittelleitung 2 axial hineinverlaufend angeordnet ist. Der Ventilkörper 25 ist im Zentrum mit einer Bohrung versehen, die gegenüber dem Steuerschieber 19 den wirksamen Durchflußquerschnitt 17 der Druckmittelleitung 2 bestimmt und in deren Randbereich gleichzeitig die konstanten Durchlässe 15 und 16 aufgenommen sind. Diese konstanten Durchlässe 15 und 16 liegen wiederum in der koaxial angeordneten parallel geschalteten Umgehungsleitung 9. Der Stopfen 27 fixiert die Dämpfungsvorrichtung und ist gleichzeitig zum Anschluß der Druckmittelleitung 2 ausgebildet.

Im unbeladenen Zustand des Fahrzeuges entspricht der wirksame Durchflußquerschnitt 17 dem maximalen Durchlaß in der Druckmittelleitung 2, so daß die Dämpfungseinrichtung nicht wirksam ist. Bei zunehmender Beladung des Fahrzeuges wird der Steuerschieber 19 über die Scheibe 20 gegen die Feder 8 verschoben, so daß sich der wirksame Durchflußquerschnitt 17 so weit verkleinert, daß das anteilige Dämpfungsmittel über die parallel geschaltete Umgehungsleitung 9 durch die Durchlässe 15 und 16 strömen muß und die Ventile 13 und 14 eine zusätzliche Dämpfung bewirken. Die Schrägen des Elementes 28 und des Stopfens 27 dienen dabei gleichzeitig als Endanschlag für die Federscheiben der Ventile 13 und 14. Die Dichtung 22 dient der Abdichtung des Stopfens 27.

Claims

1. Hydropneumatische Federung mit lastabhängiger Dämpfungssteuerung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit mindestens zwei im Bereich der Fahrzeugräder zwischen Fahrzeugaufbau und Radachse angeordneten Teleskop-Federzylindern, wobei die Teleskop-Federzylinder über eine Druckmittelleitung mit einem Druckspeicher verbunden sind und ein Dämpfungskolben im Teleskop-Federzylinder für die Zug- und Druckdämpfung konstante, mit Ventilen bestückte Durchlässe für das Druckmittel aufweist; dabei ist in der Druckmittelleitung in einem separaten Bauteil ein Steuerschieber zur Steuerung einer Umgehungsleitung und der Dämpfungswirkung eines zusätzlichen Ventils axial verschiebbar und in einer Richtung durch das Druckmittel und in der anderen Richtung durch den Atmosphärendruck und eine zusätzliche Feder beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (19) allein den Durchflußquerschnitt (17) der Druckmittelleitung (2) veränderbar steuert und in einer vor und hinter dem Steuerschieber (19) in die Druckmittelleitung (2) mündenden parallel geschalteten Umgehungsleitung (9) eine Dämpfungseinrichtung (10) angeordnet ist, die nur wirksam wird, wenn der Steuerschieber (19) den Durchflußquerschnitt (17) als Folge seiner Verschiebung unter dem Druck des Druckmittels verringert hat.

2. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (19) in einer Bohrung (11) aufgenommen ist und einen axial sich erstreckenden, im Durchmesser gegenüber der Bohrung (11) kleineren, abgesetzten Bereich (12) besitzt (Fig. 2, 3, 5).

3. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (19) in etwa quer zur Druckmittelleitung (2) verlaufend angeordnet ist (Fig. 2, 3).

4. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (19) in dem den veränderbaren Durchflußquerschnitt (17) der Druckmittelleitung (2) bestimmenden Bereich (12) axial verlaufend und axial verschiebbar angeordnet ist (Fig. 5).

5. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (10) für die Zug- und/oder die Druckdämpfung konstante, mit Ventilen (13; 14) bestückte Durchlässe (15; 16) aufweist.

6. Federung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Ventile (13; 14) Federscheiben oder Scheiben mit Federn vorgesehen sind.

7. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel geschaltete Umgehungsleitung (9) in der Druckmittelleitung (2) koaxial, in axialer Richtung verlaufend zum Steuerschieber (19) angeordnet ist (Fig. 5).

8. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (10) gleichzeitig den Durchflußquerschnitt (17) der Druckmittelleitung (2) bestimmt.