DE3632886C2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
- F16F9/32—Details
- F16F9/50—Special means providing automatic damping adjustment, i.e. self-adjustment of damping by particular sliding movements of a valve element, other than flexions or displacement of valve discs; Special means providing self-adjustment of spring characteristics
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- Vehicle Body Suspensions (AREA)
- Fluid-Damping Devices (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydropneumatische
Federung für Kraftfahrzeuge mit mindestens zwei im Be
reich der Fahrzeugräder zwischen Fahrzeugaufbau und Rad
achse angeordneten Teleskop-Federzylindern, wobei die
Teleskop-Federzylinder über eine Druckmittelleitung mit
einem Druckspeicher verbunden sind und ein an einer
Kolbenstange befestigter Dämpfungskolben den Teleskop-
Federzylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt und wobei
weiter der Durchflußquerschnitt der Druckmittelleitung
über ein Dämpfungselement beeinflußbar ist und in einem
Bypaß parallel zum Dämpfungselement ein Ventil angeordnet
ist, welches einen Ventilsitz und einen axial verschieb
bares, mit dem Ventilsitz zusammenarbeitendes Steuer
element aufweist, an dem vom Druck beaufschlagte Flächen
ausgebildet sind.
Es sind Dämpfungsvorrichtungn für hydropneumatische
Federungen von Kraftfahrzeugen bekannt (z. B. DE-OS
33 46 660, DE-OS 34 06 032), bei denen jeweils zwischen
einem Federzylinder und einem Druckspeicher ein Dämp
fungselement in der Verbindungsleitung vorgesehen ist.
Dieses Dämpfungselement dient der Beeinflussung der
Dämpfungskraft. Bei derartigen Systemen wird bei Ein
fahren der Kolbenstange (Druckstufe) Dämpfungsmittel
zwangsweise über das in der Verbindungsleitung angeord
nete Dämpfungselement in den Druckspeicher gepumpt. Bei
Ausfahren der Kolbenstange (Zugstufe) fließt das Dämp
fungsmittel, angetrieben durch das Druckgefälle zwischen
dem Druckspeicher und dem Arbeitsraum des Teleskop-
Federzylinders, über das Dämpfungselement in den Zylinder
zurück. Überschreitet die Kolbenausfahrgeschwindigkeit
den Betrag, bei dem entsprechend der eingestellten Kraft-
Geschwindigkeits-Kennung des Dämpfungselementes der
Druckabfall am Dämpfungselement dem augenblicklichen
Systemdruck im Druckspeicher entspricht, so verliert der
Teleskop-Federzylinder seine Kraftschlüssigkeit. Dies
entsteht dadurch, daß im Arbeitsraum ein Unterdruck
entsteht, bei dem als Folge Gas aus dem Dämpfungsmittel
austritt. Die so im Arbeitszylinder entstandene Dampfbla
senbildung führt zum "Abreißen" der Flüssigkeitssäule und
damit zu erheblichen Funktionsstörungen des Dämpfungs
systems.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydropneumatische
Federung, bei der die Teleskop-Federzylinder über eine
Druckmittelleitung mit einem Druckspeicher in Verbindung
stehen, so auszubilden, daß über die Druckmittelleitung
eine zusätzliche Beeinflussung der Dämpfungskraft gewähr
leistet ist, wobei unter allen Betriebsbedingungen eine
Kraftschlüssigkeit aufrechterhalten bleibt, insbesondere
bei schnellem Ausfahren der Kolbenstange (Zugstufe).
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen,
daß durch die Beaufschlagung der Flächen bei Unterschrei
tung eines vorgegebenen Druckes in einem der beiden Ar
beitsräume das Steuerelement so axial verschoben wird,
daß der Bypaß öffnet.
Bei dieser Ausbildung ist von Vorteil, daß der Zusammen
halt der Flüssigkeitssäule und damit die Kraftschlüssig
keit des Teleskop-Federzylinders unter allen Betriebsbe
dingungen gewährleistet ist, da insbesondere beim
schnellen Ausfahren der Kolbenstange die Strömung des
Dämpfungsmittels nicht abreißt, denn in dieser Situation
öffnet sich der Bypaß zwischen Druckspeicher und Teles
kop-Federzylinder, so daß ein Unterdruck im Arbeitsraum
des Teleskop-Federzylinders verhindert wird.
Zur Erzielung einer weiteren mit den Dämpfungsventilen im
Teleskop-Federzylinder in Reihe geschalteten Dämpfungs
kraftsteuerung, ist nach einem weiteren wesentlichen
Merkmal vorgesehen, daß als Dämpfungselement die
Druckmittelleitung einen einer Drossel entsprechenden
Querschnitt aufweist, oder daß als Dämpfungselement ein
Ventil vorgesehen ist, welches federbelastete Drossel
bohrungen vorsieht.
In Ausgestaltung der Erfindung ist nach einem bevorzugten
Merkmal als Dämpfungselement eine variabel veränderbare
Dämpfungseinrichtung vorgesehen.
Eine weitere erfindungswesentliche Ausführungsform sieht
vor, daß das Steuerelement des Ventiles mindestens eine
durch den Druck eines der Arbeitsräume beaufschlagte
Fläche und mindestens eine durch den Druck des Druck
speichers beaufschlagte Fläche aufweist. Günstig ist
dabei, daß durch die Gestaltung der einzelnen Flächen zu
einander über die Verhältnisse des jeweiligen Druckes auf
die entsprechende Fläche ein vorgegebener Öffnungspunkt
für den Bypaß gewählt werden kann.
Als Unterstützung der durch den Druck des Druckspeichers
und des Arbeitsraumes beaufschlagten Flächen ist in Aus
gestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der Steuer
schieber eine durch die Atmosphäre beaufschlagte Fläche
aufweist.
Des weiteren ist vorgesehen, daß das Steuerelement eine
in Schließposition wirkende Feder aufweist.
Eine günstige Ausführung der Erfindung sieht vor, daß das
Dämpfungselement und das Ventil in einem gemeinsamen
Bauteil angeordnet ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den
Zeichnungen schematisch dargestellt.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer hydropneumatischen
Federung, bei der in der Verbindungsleitung zwischen dem
Teleskop-Federzylinder und dem Druckspeicher ein Dämp
fungselement und im Bypaß ein Ventil vorgesehen ist,
Fig. 2 das im Bypaß vorgesehene Ventil im Schnitt,
Fig. 3 eine weitere Variante eines im Bypaß vorgesehenen Ventils,
Fig. 4 ebenfalls eine Variante des Ventils im Schnitt,
Fig. 5 ein verstellbares Dämpfungselement in der Verbin
dungsleitung zwischen Teleskop-Federzylinder und Druck
speicher und im zugehörigen Bypaß ein Ventil, beide in
einem gemeinsamen Bauteil angeordnet,
Fig. 6 das Ventil bei Anwendung in einer Niveauregelanlage in
schematischer Darstellung.
Das in Fig. 1 dargestellte Schema zeigt im wesentlichen
einen Teleskop-Federzylinder 1, ein Dämpfungselement 8
und einen Druckspeicher 7, die über die Druckmittel
leitung 16 verbunden sind, in der in einem Bypaß ein
Ventil 9 angeordnet ist. Über einen Höhenregler 19, eine
Pumpe 20 und einen Vorratsbehälter 13 ist der Ausbau als
Niveauregelungsanlage möglich. Der Teleskop-Federzylinder
1 ist als Einrohr-Stoßdämpfer ausgebildet, wobei die
Kolbenstange 2 einen Dämpfungskolben 3 trägt, der den Zy
linder in zwei Arbeitsräume 4 und 5 unterteilt, umd im
Dämpfungskolben Durchtrittskanäle 6 vorgesehen sind, die
über entsprechende Ventile eine Dämpfungskraft erzeugen.
Die Druckmittelleitung 16 zwischen dem Druckspeicher 7
und dem Teleskop-Federzylinder 1 besitzt einen Quer
schnitt, der dem einer Drossel entspricht, ein Teilstück
mit einem einer Drossel entsprechenden Querschnitt oder
ein entsprechend aufgebautes Dämpfungselement 8 mit
Drosselbohrungen 18. Zu der Druckmittelleitung 16 ist in
einem Bypaß ein Ventil 9 angeordnet und in den Fig. 3
bis 6 in verschiedenen Bauarten gezeigt und beschrieben.
In Fig. 2 ist ein Ventil 9 im Schnitt dargestellt,
welches in einem Bypaß zu der zwischen Druckspeicher 7
und Teleskop-Federzylinder 1 verlaufenden Druckmittel
leitung 16 angeordnet ist. Das Ventil 9 ist mit einem
Steuerschieber als Steuerelement 10 ausgestattet, der im
Gehäuse 21 in einer Bohrung 22 axial verschiebbar aufge
nommen ist. Die der Steuerung dienende Fläche A 1 wird vom
Druck des Arbeitsraumes, die Fläche A 2 vom Druck des
Druckspeichers 7 und die Fläche A 3 vom Atmosphärendruck
beaufschlagt. Die so druckbeaufschlagten Flächen A 1, A 2
und A 3 sind so bemessen, daß sich das Steuerelement 10
axial verschiebt, sobald sich der Druck im Teleskop-
Federzylinder 1 gegenüber dem Druck im Druckspeicher 7 um
ein bestimmtes Maß verringert, so daß dann die Bypaß
verbindung zwischen dem Druckspeicher 7 und dem Arbeits
raum 4 des Teleskop-Federzylinder 1 freigegeben wird.
Dabei ist der Öffnungsdruck definiert als:
P Zylinder = P Speicher × A 2/A 1
unter der Bedingung, das A 2 = A 1 - A 3 ist.
Sobald der Druck im Arbeitsraum 4 gegenüber dem Druck im
Druckspeicher 7 um den Faktor A 1/A 2 abnimmt, verschiebt
sich das Steuerelement 10 wobei zwischen dem Kanal 23,
dem Hohlraum 24, vorbei am Ventilsatz 15 dem Hohlraum 25
und dem Kanal 26 die Strömungsverbindung freigegeben
ist. Das Dichtungselement 14 dient der Abdichtung des
Steuerelement 10 gegenüber der Atmosphäre.
Das Flächenverhältnis A 1 zu A 2 ist so gewählt, daß ein
Unterdruck im Arbeitsraum 4 des Teleskop-Federzylinders 1
auch unter Berücksichtigung der Reibung des Dichtungs
elementes 14 vermieden wird.
In der Fig. 3 ist ein Ventil 9 dargestellt, dessen
Steuerelement 10 wiederum in einer Bohrung 22 axial ver
schiebbar angeordnet ist. Dabei wirken der Druck des
Druckspeichers 7 und der Druck des Arbeitsraumes 4 des
Teleskop-Federzylinders 1 auf einander gegenüberliegenden
Flächen. Die Fläche A 1 ist mit dem Druck des Arbeits
raumes 4, die Fläche A 5 mit dem Druck des Druckspeichers
7 und die Fläche A 4 mit dem Druck der Atmosphäre beauf
schlagt. Der Steuerelement 10 unterliegt dabei der
Gesetzmäßigkeit, daß der Öffnungsdruck im Zylinder
P Zylinder = P Druckspeicher × A 5/A 1 ist, unter
der Bedingung, daß A 5 = A 1 - A 4 ist.
Die Fig. 4 zeigt eine weitere Variante des Ventiles 9,
bei dem sich der Ventilsitz 15 des Ventiles 9 an einem
über eine Feder 11 mit dem Steuerelement 10 verbundenen
Schließkörper 12 befindet. Durch die konstruktionsgemäße
Lage der druckbeaufschlagten Flächen A 2, A 3, A 5 liegt der
Öffnungspunkt des Steuerelementes 10 des Ventiles 9 so,
daß
P Zylinder = P Druckspeicher × (A 2 - A 5) /A 2 ist.
Dabei wird die Fläche A 2 durch den Druck des Druck
speichers 7, die Fläche A 3 durch den Druck der Atmosphäre
und die Fläche A 5 wiederum durch den Druck des Druck
speichers beaufschlagt. Beim Öffnen des Schließkörpers 12
strömt das Dämpfungsmittel über den Kanal 23, den Hohl
raum 24 vorbei am Ventilsatz 15 in den Hohlraum 25 und
durch den Kanal 26 zum Arbeitsraum 4 des Teleskop-Feder
zylinders 1. Bei Inkaufnahme eines geringen Leckölstroms
zwischen dem Steuerelement 10 und dem Schließkörper 12
ermöglicht diese Ausführungsform des Ventiles 9 Reibungs-
und damit hysteresefreies Öffnungs- und Schließverhalten.
Fig. 5 zeigt die Integration eines Dämpfungselementes
zusammen mit einem Ventil in einem gemeinsamen Bauteil
27. Dabei ist der Druckspeicher 7 mit dem Teleskop-Feder
zylinder 1 über die Druckmittelleitung 16 verbunden. Der
Kanal 23 ist druckspeicherseitig und der Kanal 26
arbeitsraumseitig angeordnet. Bei geschlossenem Bypaß 17
verläuft das Dämpfungsmittel zwischen den Kanälen 23 und
26 über die Ventile 29 und/oder Drosselbohrungen 18.
Sinkt jedoch der Druck im Arbeitsraum 4 des Zylinders 1
unter den Wert
P Zylinder = P Speicher × A 2/A 1
ab, so verschiebt sich das Steuerelement 10 axial und
gibt den Bypaß 17 zwischen den Kanälen 23 und 26 frei.
In Fig. 6 ist der schematische Aufbau einer hydropneu
matischen Federung dargestellt, wobei der Teleskop-Feder
zylinder 1 mit seinem Arbeitsraum 4 über die Druck
mittelleitung 16 einerseits über das Dämpfungselement 8
mit dem Druckspeicher 7, und andererseits über das
Ventil 9 mit dem Vorratsbehälter 13 verbunden ist. Bei
Unterschreitung des Druckes im Arbeitsraum 4 gegenüber
dem Druck im Druckspeicher 7 öffnet das Ventil 9 und, das
entsprechend benötigte Dämpfungsmittel im Arbeitsraum 4
kann direkt aus dem Vorratsbehälter 13 nachfließen. Das
Ventil 9 entspricht ansonsten im Prinzip (bis auf die
speicherdruckbeaufschlagte Fläche) den in den Fig. 3
bis 5 dargestellten Ausführungsbeispielen.
Claims (8)
1. Hydropneumatische Federung für 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 ver
bunden sind und ein an einer Kolbenstange befestigter
Dämpfungskolben den Teleskop-Federzylinder in zwei
Arbeitsräume unterteilt und wobei weiter der Durch
flußquerschnitt der Druckmittelleitung über ein Dämp
fungselement beeinflußbar ist und in einem Bypaß
parallel zum Dämpfungselement ein Ventil angeordnet
ist, welches einen Ventilsitz und ein axial verschieb
bares, mit dem Ventilsitz zusammenarbeitendes Steuer
element aufweist, an dem vom Druck beaufschlagte
Flächen ausgebildet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß durch die Beaufschlagung der Flächen (A 1; A 2; A 3;
A 4; A 5) bei Unterschreitung eines vorgegebenen Druckes
in einem der beiden Arbeitsräume (4; 5) das Steuer
element (10) so axial verschoben wird, daß der Bypaß
(17) öffnet.
2. Hydropneumatische Federung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Dämpfungselement (8) die Druckmittelleitung
(16) einen einer Drossel entsprechenden Querschnitt
aufweist.
3. Hydropneumatische Federung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Dämpfungselement (8) ein Ventil vorgesehen
ist, welches federbelastete Drosselbohrungen (18)
aufweist.
4. Hydropneumatische Federung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Dämpfungselement (8) eine variabel veränder
bare Dämpfungseinrichtung vorgesehen ist.
5. Hydropneumatische Federung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuerelement (10) des Ventiles (9) minde
stens eine durch den Druck eines der Arbeitsräume (4;
5) beaufschlagte Fläche (A 1) und mindestens eine durch
den Druck des Druckspeichers (7) beaufschlagte Fläche
(A 2; A 5) aufweist.
6. Hydropneumatische Federung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuerelement (10) eine durch den Atmosphären
druck beaufschlagte Fläche (A 3; A 4) aufweist.
7. Hydropneumatische Federung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuerelement (10) eine in Schließposition
wirkende Feder (11) aufweist.
8. Hydropneumatische Federung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Dämpfungselement (8) und das Ventil (9) in
einem gemeinsamen Bauteil angeordnet sind.
Priority Applications (4)
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1987
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- 1987-09-24 FR FR8713214A patent/FR2604401A1/fr not_active Withdrawn
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: MANNESMANN SACHS AG, 97422 SCHWEINFURT, DE |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |