DE3620993A1 - Hydropneumatische feder fuer die aufbaudaempfung von fahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydropneumatische Feder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekanntlich erfordert die Anpassung der Fahrzeugdaten an die unterschiedlichen Beladungszustände des Fahrzeugs unter anderem ein beladungsunabhängiges, kon­ stantes Aufbaudämpfungsmaß. Bei einer hydropneumatischen Federung besteht eine direkte Proportionalität zwischen der jeweils vorliegenden Radlast, also dem Bela­ dungszustand des Fahrzeugs, einerseits und dem statischen Druck im Hydraulikme­ dium der hydropneumatischen Feder andererseits. Diesen Zusammenhang hat man zur Realisierung einer beladungsabhängigen Dämpferkennung ausgenutzt.

So beschreibt die DE-PS 15 80 775, B 60G 17/08, unter anderem eine hydropneuma­ tische Feder für Kraftfahrzeuge, bei der in einem die Strömungskanäle aufweisenden Ventilträger ein Steuerschieber angeordnet ist, dessen eines Ende unter der Wirkung einer Gegenfeder steht und dessen anderes Ende in das Hydraulikmedium in der hydropneumatischen Feder hineinragt und der kolbenartige Erweiterungen trägt, mit denen er Bypässe zu in den Strömungskanälen vorgesehenen Drosseln in Abhängig­ keit vom Druck in dem Hydraulikmedium mehr oder weniger freigibt bzw. ver­ schließt. Je höher der Druck in dem Hydraulikmedium, desto mehr werden die Quer­ schnitte der Bypässe verringert.

Diese bekannte hydropneumatische Feder, die übrigens die Merkmale des Oberbe­ griffs des Patentanspruchs 1 aufweist, hat jedoch zwei schwerwiegende Nachteile. Zum einen steht der Steuerschieber nicht nur unter dem Einfluß des den Beladungs­ zustand des Fahrzeugs wiedergebenden statischen Drucks in dem Hydraulikmedium, sondern unterliegt auch den dynamischen Druckschwankungen in diesem, die bei­ spielsweise auf Unebenheiten der Fahrbahn zurückgehen. Daher läßt sich mit der bekannten Konstruktion keine nur vom Beladungszustand des Fahrzeugs abhängige Dämpferkennung einstellen, sondern die Dämpferkennung wird auch durch die dyna­ mischen Vorgänge in unerwünschter Weise beeinflußt.

Weiterhin ist die bekannte Konstruktion fertigungsunfreundlich, da ein und derselbe Steuerschieber der Beeinflussung der Querschnitte aller Bypässe dient und demgemäß Toleranzprobleme auftreten können.

Auch die Dämpfvorrichtung nach der DE-OS 22 40 453, B 60G 17/08, verwendet einen einzigen Steuerschieber zur Beeinflussung mehrerer Kanalquerschnitte. Hier ist die Konstruktion jedoch so getroffen, daß die einzelnen Strömungskanäle bei bei­ den Bewegungsrichtungen des Arbeitskolbens durchströmt sind, wodurch Hysterese­ erscheinungen auftreten können, und außerdem ist keine kontinuierliche Veränderung der Dämpferkennung bei Beladungsänderungen möglich. Der Steuerschieber dient nämlich zur Umschaltung zwischen zwei Strömungskanälen, von denen der eine eine dem Leerzustand des Fahrzeugs angepaßte Dämpfung und der andere eine dem bela­ denen Zustand desselben angepaßte Dämpfung erzeugt. Eine derartige zweistufige Dämpfung ist jedoch in vielen Fällen, insbesondere bei Personenkraftwagen, nicht ausreichend für die Erzielung des gewünschten Fahrkomforts. Außerdem ergibt sich bei einer bestimmten Beladung des Fahrzeugs ein Grenz- oder Übergangszustand, der gleichsam zwischen den Auslegungen der beiden Strömungskanäle liegt und in dem durch entsprechende Stellung des Steuerschiebers keiner der Kanäle freigege­ ben, also eine sehr hohe Dämpfung erzeugt wird. Allerdings besitzt diese bekannte Konstruktion den Vorteil, daß infolge Verbindung des Steuerschiebers mit der Ar­ beitskammer des Dämpfers über eine Drossel dynamische Druckschwankungen im Hydraulikmedium ausgefiltert werden.

In der Konstruktion nach der DE-OS 14 30 051, 63c 42, schließlich liegen wiederum für beide Bewegungsrichtungen des Arbeitskolbens individuelle, mit Einwegventilen bestückte Strömungskanäle vor. Beispielsweise in Abhängigkeit vom Druck in einer äußeren Gasfeder wird die Stellung eines Ringkolbens bestimmt, der von den Strö­ mungskanälen ausgehende Querkanäle dann mehr oder weniger abdeckt. Es handelt sich hier also um eine mehrstufige Einstellung der Dämpferkennung, wobei jedoch der ringförmige Steuerschieber nicht nur dem jeweiligen statischen Druck in der Gasfeder und damit nicht nur einer der jeweiligen Beladung des Fahrzeugs entspre­ chenden Größe, sondern auch den dynamischen Druckschwankungen unterliegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydropneumatische Feder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, d.h. unter Wahrung der vorteilhaften kontinuier­ lichen Anpassung an die jeweilige Beladung des Fahrzeugs, zu schaffen, der ferti­ gungsfreundlich ist, d.h. insbesondere keine Toleranzprobleme aufwirft, und bei dem dynamische Druckschwankungen keinen Einfluß auf die Einstellung der Dämpfer­ kennung haben.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merk­ malen des Patentanspruchs 1, vorteilhafte Ausführungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

In Abweichung von dem beschriebenen Stand der Technik verwendet die Erfindung also für jeden Strömungskanal einen individuellen Steuerschieber mit individueller Einstellvorrichtung (Kolben, Gegenfeder, Druckraum), wobei in einfacher Weise, nämlich durch Verbindung des Druckraums mit dem Hydraulikmedium in der eigent­ lichen hydropneumatischen Feder über Drosselstrecken, die erwünschte Unabhängig­ keit von dynamischen Druckschwankungen gewährleistet ist.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die im Rahmen der Erfindung interessierenden Teile einer hydro­ pneumatischen Feder für die Aufbaudämpfung eines Kraftfahrzeugs,

die Fig. 2, 3 u. 4 in anderem Maßstab eine Vorder-, Seiten­ ansicht und Draufsicht auf einen Steuer­ schieber und

Fig. 5 schematisch eine andere Anordnung der Steuerschieber.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so besitzt die dort dargestellte hydropneumatische Feder als wesentliche Bestandteile das Gehäuse 1, den in diesem laufenden Arbeits­ kolben 2 nebst Kolbenstange 3, die beispielsweise mit einer Radaufhängung in Ver­ bindung steht, während bei 4 die Feder am Aufbau des Fahrzeugs gelagert ist, sowie den Trennkolben 6, der den Gasraum 7 und den von Hydraulikmedium erfüllten Raum 8 (der sich beiderseits des Arbeitskolbens 2 erstreckt) definiert.

Im Arbeitskolben 2 verlaufen mehrere Strömungskanäle für das Hydraulikmedium, von denen die mit 9 und 10 bezeichneten in der Figur erkennbar sind. Ihnen sind durch Federplatten gebildete Einwegventile 11 und 12 zugeordnet, die dafür sorgen, daß der jeweilige Strömungskanal nur in einer Richtung von dem Hydraulikmedium durchströmt wird. Bei Einfederungsbewegungen des Arbeitskolbens 2 in Richtung nach oben wird der Strömungskanal 9, dagegen bei entgegengesetzten Ausfederungs­ bewegungen des Kolbens der Strömungskanal 10 von dem Hydraulikmedium durch­ strömt.

Man ist nun daran interessiert, bei stärkerer Beladung des Fahrzeugs, d.h. höherer Radlast, auch eine größere Dämpfung zu erzielen, und umgekehrt. Dies geschieht bei der dargestellten Konstruktion durch mit zunehmender Beladung und damit zunehmendem statischen Druck im Hydraulikmedium zunehmender Verminderung der Querschnitte der Strömungskanäle 9 und 10 durch diesen individuell zugeordnete Steuerschieber 13 und 14, die über Dichtungen 15 und 16, die Bewegungen der Steuerschieber 13 und 14 quer zur Strömungsrichtung zulassen, abgedichtet in Steuerkammern 17 und 18 hineinragen und dort Steuerkolben 19 und 20 tragen. Auch diesen sind Dichtungen 21 und 22 zugeordnet. Die Steuerkolben 19 und 20 sind im Sinne einer weiteren Freigabe des Querschnitts der Kanäle 9 und 10 einerseits durch Gegenfedern 23 und 24 belastet; auf ihrer anderen Seite stehen sie unter dem Ein­ fluß des Drucks des Hydraulikmediums in den Druckräumen 25 und 26. Damit dyna­ mische Druckschwankungen keinen Einfluß auf die Stellung der Steuerschieber 13 und 14 und damit die jeweilige Dämpfung haben, stehen die Druckräume 25 und 26 nur über Drosselstrecken 27 und 28 mit dem Raum 8 in der eigentlichen hydropneu­ matischen Feder in Verbindung. Die Drosselstrecken 27 und 28 erstrecken sich nach derjenigen Seite des Arbeitskolbens 2, an der bei Freigabe des zugehörigen Strö­ mungskanals 9 bzw. 10 durch sein Einwegventil jeweils der niedrigere Druck herrscht. Es handelt sich also stets um die bei der zugehörigen Kolbenbewegung hin­ tere Seite des Kolbens 2.

Alle Steuerschieber haben den gleichen Aufbau, so daß es genügt, anhand der Fig. 2, 3 und 4 den Aufbau des Steuerschiebers 13 zu beschreiben. Der wirksame, d.h. in den jeweiligen Strömungskanal hineinragende Bereich 13′ ist etwa zungenförmig gestaltet und paßt sich im Bereich seiner vorderen Kante so weit der Innenkontur des jeweiligen Strömungskanals an, daß in seiner einen Endlage nur ein kleiner Strö­ mungsquerschnitt (für die Dämpfung des voll beladenen Fahrzeugs) verbleibt. Der Steuerkolben 19 trägt auf seinem Umfang die Ringnut 19′ zur Aufnahme der in Fig. 1 mit 21 bezeichneten Dichtung.

Während in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die Mittel zur beladungsabhängigen Einstellung der Dämpfung im Arbeitskolben 2 der hydropneumatischen Feder ange­ ordnet sind, zeigt Fig. 5 schematisch eine Lösung, bei der die hydropneumatische Feder außer der Kolben-Zylinder-Anordnung 30 den externen Federspeicher 31 auf­ weist und zwischen beiden ein Ventilträger 32 angeordnet ist. In analoger Weise zu dem Arbeitskolben 2 in Fig. 1 ist der Ventilträger mit Strömungskanälen und diesen zugeordneten Einwegventilen versehen, was in Fig. 5 im einzelnen nicht dargestellt ist. Demgemäß sind auch die Mittel zur beladungsabhängigen Dämpfungseinstellung, die in Fig. 1 in den Kreisen A und B im einzelnen dargestellt sind, im Ventilträger 32 angeordnet. Zur Vereinfachung der Darstellung ist dies durch Einzeichnen der Kreise A und B auch in Fig. 5 charakterisiert.

Mit der Erfindung ist mithin eine Möglichkeit geschaffen, durch Verwendung ferti­ gungsfreundlicher, weitgehend toleranzunempfindlicher Teile kontinuierlich die Dämpfung in Abhängigkeit nur vom statischen Druck des Druckmediums und damit der Beladung des Fahrzeugs einzustellen.

Claims (4)

1. Hydropneumatische Feder für die Aufbaudämpfung von Fahrzeugen mit einem in einem Zylinder verschiebbaren Arbeitskolben, für die beiden Bewegungsrichtun­ gen des Arbeitskolbens getrennten, mit Einwegventilen bestückten Strömungs­ kanälen für das Hydraulikmedium und einer vom beladungsabhängigen statischen Druck im Hydraulikmedium beaufschlagten sowie gegenfederbelasteten Steuer­ schieberanordnung zur Erzielung einer kontinuierlich beladungsabhängigen Dämp­ ferkennung durch kontinuierlich beladungsabhängige Verengung der Querschnitte der Strömungskanäle, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Strömungskanal (9, 10) ein im wesentlichen quer zur Strömung in ihm weisender Steuerschieber (13, 14) zugeordnet ist, der abgedichtet in eine Steuerkammer (17, 18) hineinragt und dort einen Steuerkolben (19, 20) besitzt, der einerseits von einer Gegenfeder (23, 24) im Sinne der Freigabe des Querschnitts des jeweiligen Strömungskanals (9, 10), andererseits vom Druck in einem Druckraum (25, 26) der Steuerkammer (17, 18) beaufschlagt ist, der nur über zumindest eine, dynamische Druckschwankungen zurückhaltende Drosselstrecke (27, 28) mit dem Hydraulikmedium in der hydro­ pneumatischen Feder gespeist ist.

2. Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschieber (13, 14) Strömungskanälen (9, 10) im Arbeitskolben (2) zugeordnet und, wie auch die Steuerkammern (17, 18), in diesem angeordnet sind.

3. Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschieber Strö­ mungskanälen in einem im Gehäuse der hydropneumatischen Feder festen Ventil­ träger (32) zugeordnet und, wie auch die Steuerkammern, in diesem angeordnet sind.

4. Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dros­ selstrecken (27, 28) jeweils zu der Seite des Arbeitskolbens (2) bzw. des Ventil­ trägers (32) geführt sind, an der bei Strömung in dem jeweils zugeordneten Strö­ mungskanal (9, 10) der niedrigere Druck herrscht.