DE3643310A1

DE3643310A1 - Hydropneumatische federung mit lastabhaengiger daempfungssteuerung

Info

Publication number: DE3643310A1
Application number: DE19863643310
Authority: DE
Inventors: Hubert Beck
Original assignee: Boge GmbH
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1986-12-18
Filing date: 1986-12-18
Publication date: 1988-06-30
Also published as: DE3643310C2; FR2608519A1; BR8706874A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydropneumatische Federung mit lastabhängiger Dämpfungssteuerung für Fahr zeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit im Bereich der Fahrzeugräder zwischen Fahrzeugaufbau und Radachse ange ordneten Teleskop-Federzylindern, die über eine Druck mittelleitung mit einem Druckspeicher verbunden sind, wobei in der Druckmittelleitung eine Ventileinrichtung für die Zug- und Druckdämpfung konstante, mit federbe lasteten Ventilen bestückte Durchlässe für das Druck mittel aufweist, und daß mindestens ein Ventil über einen axial verschiebbaren Steuerschieber beaufschlagt wird.

Es sind Dämpfungsvorrichtungen für hydropneumatische Federn von Kraftfahrzeugen bekannt (z. B. DE-OS 34 06 032), bei der außer den herkömmlichen Dämpfungs mitteln ein Bypass mit einem Drosselquerschnitt parallel geschaltet ist. Diese Drosselstelle ist Bestandteil eines separaten Bauteiles und dem Teleskop-Federzylinder vorge schaltet. Der Drosselquerschnitt wird durch das Druck mittel und den äußeren Atmosphärendruck so beaufschlagt, daß durch eine axiale Verschiebung des Steuerschiebers der wirksame Drosselquerschnitt des Drosselelementes im unteren Kolbengeschwindigkeitsbereich geregelt werden kann. Mit dem Verschieben des Steuerschiebers wird zusätzlich die Federkraft des Zugdämpfungsventiles beein flußt, die ebenfalls die lastabhängige Dämpfungsänderung unterstützt. Die Drosselstelle wird dabei ständig vom Dämpfungsmittel durchströmt, und die zusätzliche Erhöhung der Dämpfungskraft erfolgt selbständig und lediglich in der Zugstufe.

Des weiteren sind Dämpfungsvorrichtung für hydropneu matische Federn von Kraftfahrzeugen bekannt (z. B. DE-AS 15 75 191), bei der 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 je weiligen Feder vorgegeben.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydropneumatische Federung so zu gestalten, daß zur Verbesserung des Fahr komforts eine selbsttätige Erhöhung der Fahrzeugdämpfung bei Zuladung und eine Verringerung der Fahrzeugdämpfung bei Entladung des Fahrzeuges gewährleistet ist, wobei zur variablen Gestaltung von Dämpfungskraftkennlinien die Ventile der Zug- und Druckstufe steuerbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Steuerchieber aus zwei axial relativ zueinander beweglichen Teilen besteht, wobei jeweils eine Steuer fläche der Teile einander benachbart angeordnet und von einem gemeinsamen Stellorgan und jeweils die den Steuer flächen entgegengesetzt angeordneten Stirnflächen der Teile des Druckmittels beaufschlagt werden, und daß jedem Teil ein Ventil zugeordnet ist.

Vorteilhaft ist bei einer derartigen Ausführungsform, daß die Fahrzeugdämpfung mittels der Ventileinrichtung selbsttätig geregelt werden kann, und zwar bei Zuladung, also auch bei Druckerhöhung, werden die Ventile straffer vorgesapnnt, so daß sich durch die Dämfpungserhöhung bei Zuladung des Fahrzeuges die großen Fahrzeugmassen während des Fahrbetriebes leichter beruhigen lassen. Es tritt damit eine wesentliche Verbesserung des Fahrverhaltens ein. Außerdem werden z. B. übermäßige Wankbewegungen des Fahrzeugaufbaus schneller abgebaut. Durch das Stellorgan ist eine weitere variable Beeinflussung der Dämpfungs kraft möglich, so daß verschiedene gewünschte oder vorge gebene Dämpfungskraftkennlinien je nach Fahrzeugbeladung einstellbar sind.

Zur Erzielung einer pneumatischen oder hydraulischen Ansteuerung des Steuerkörpers ist nach einem weiteren wesentlichen Merkmal vorgesehen, daß die einander zuge wandten Steuerflächen zusammen mit dem Grundkörper der Ventile einen Steuerflüssigkeit aufnehmenden Steuerraum bilden.

Eine fertigungstechnisch günstige Einheit des Steuer schiebers sowie eine einwandfreie Führung wird erreicht, indem ein Teil des Steuerschiebers eine Bohrung aufweist, in der ein zylindrischer Ansatz des anderen Teiles des Steuerschiebers geführt ist.

Eine weitere erfindungswesentliche Ausführungsform sieht vor, daß beide Teile des Steuerschiebers je eine Bohrung aufweisen, die gemeinsam eine Verbindung des Druckmittels zu den Stirnoberflächen bilden.

In Ausgestaltung der Erfindung sind die Ventile als Federscheiben ausgebildet, und jeweils ein Teil weist ein Ventil für die Zug- und das zweite Teil das Ventil für die Druckdämpfung auf. Diese Ausführung gestattet eine fertigungstechnisch günstige Lösung, indem jedes Teil des Steuerschiebers direkt mit einer Federscheibe verbunden ist, und die Teile brauchen lediglich in der Montage zu sammengesteckt zu werden. Als weiteres zusätzliches Teil ist dann nur noch der Grundkörper der Ventile mit den entsprechenden konstanten Durchlässen notwendig.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Stellorgan mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder über die Pumpe einer Niveauregelanlage betätigt wird.

Zur Einstellung einer bestimmten Grunddämpfung für das Ventil, sowohl der Zug- als auch der Druckdämpfung ist jeder Stirnfläche des Steuerschiebers eine Justierein richtung zugeordnet.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß bei Anwendung in einer Niveauregelanlage der Steuer raum über eine Drosselbohrung mit einem Systemdruck auf weisenden Raum verbunden ist und als Stellorgan eine mit einem Tank verbundene Drossel vorgesehen ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Ventileinrichtung im Schnitt, zusammen mit einer schematischen Darstellung eines Teleskop-Federzy linders, eines Druckspeichers und eines Stellorgans,

Fig. 2 eine Ventileinrichtung im Schnitt in einer Niveauregelanlage angewendet,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Systems mit entsprechenden Ventileinrichtungen in einem Fahrzeug.

In der Fig. 1 ist eine Ventileinrichtung 1 gezeigt, an deren Anschlüssen ein Teleskop-Federzylinder 11, ein Druckspeicher 5 und ein Stellorgan 2 angeschlossen sind. Die Ventileinrichtung 1 besteht im wesentlichen aus dem Gehäuse 25, in dem der Grundkörper 20 den Druckspeicher 5 vom Teleskop-Federzylinder 11 trennt. Der Grundkörper 20 enthält die konstanten Durchlässe 14 und 15, welche je weils für die Zug- und Druckdämpfung durch die federbe lasteten Ventile 12 und 13 verschlossen sind. Die feder belasteten Ventile 12 und 13 sind direkt mit den Teilen 7 a und 7 b des Steuerschiebers 7 verbunden. Die Steuer flächen 16 und 17 des Steuerschiebers 7 bilden zusammen mit der zylindrischen Innenwand des Grundkörpers 20 einen Steuerraum 21, der über die Bohrung 26 mit einem Steuermedium durch das Stellorgan 2 beaufschlagt werden kann. Entgegengesetzt diesem Steuerdruck werden die Stirnflächen 18 und 19 des Steuerschiebers 7 durch den Systeminnendruck beaufschlagt, so daß bei hohem System innendruck die federbelasteten Ventile 12 und 13 höher vorgespannt werden als bei niedrigem Systeminnendruck. Zur Erzielung einer Mindestvorspannung auf die federbe lasteten Ventile 12 und 13 sind die Justiervorrichtungen 8 und 9 in Form von Stellschrauben in das Gehäuse 25 eingebracht und gewährleisten ständig einen nicht unter schreitbaren Mindestdruck auf den federbelasteten Ventilen 12 und 13. Die Übertragung des Systeminnen druckes von einer Stirnfläche 19 auf die zweite Stirn fläche 18 erfolgt über die Bohrung 24 a des Teiles 7 a und die Bohrung 24 b des Teiles 7 b auf die gegenüberliegende Stirnfläche 18. Eine einwandfreie Führung der beiden Teile 7 a und 7 b des Steuerschiebers 7 wird über die Bohrung 22 und den zylindrischen Ansatz 23 gewährleistet.

Das Dämpfungsmittel strömt vom Federzylinder 11 über die Druckmittelleitung und den Durchlässen 14 und 15 zum Druckspeicher 5 und zurück. Die federbelasteten Ventile 12 und 13 erzeugen einen entsprechenden Dämpfungsdruck. Wird der Druck im Steuerraum 21 erhöht, so bewirkt dies eine weiche Einstellung der federbelasteten Ventile 12 und 13, wird dagegen der Druck im Steuerraum 21 abge senkt, so erhöht sich bedingt durch den Systeminnendruck auf die Stirnflächen 18 und 19 des Steuerschiebers 7 die Einstellung der federbelasteten Ventile 12 und 13.

Es ist ohne weiteres denkbar, daß als Stellorgan 2 ein mechanisches Element vorgesehen werden kann, so daß an stelle des Steuerraumes 21 über eine entsprechende mechanische Übersetzung die Teile 7 a und 7 b des Steuer schiebers 7 relativ gegeneinander verschoben werden können.

In der Fig. 2 ist ein zusätzlicher Anschluß 27 an eine Niveauregelanlage vorgesehen, wobei als Stellorgan eine Drossel 2 a den Steuerraum 21 mit einem Tank 6 verbindet. Die Ventileinrichtung 1 arbeitet in der Weise, daß der Druck des Druckspeichers 5 den für die Druckstufe zu ständigen Teil 7 a des Steuerschiebers 7 sowie den für die Zugstufe zuständigen Teil 7 b beaufschlagt. Beide Teile 7 a und 7 b werden über die Justiereinrichtung 8 und 9 auf eine maximal mögliche weiche Vorspannung der federbe lasteten Ventile 12 und 13 justiert.

Wird die verstellbare Drossel 2 a geringfügig geöffnet, so stellt sich ein bestimmter Druck im Steuerraum 21 ein. Ist der Systeminnendruck höher als der Druck im Steuer raum 21, so bewegen sich die beiden Teile 7 a und 7 b des Steuerschiebers 7 aufeinander zu, und die federbelasteten Ventile 12 und 13 werden fester gegen den Ventilsitz des Grundkörpers 20 gepreßt, so daß sich eine Dämpfungskraft erhöhung einstellt. Wird die verstellbare Drossel 2 a ge schlossen, so wird über die Drosselbohrung 10 ein Druck ausgleich geschaffen, der die Teile 7 a, 7 b des Steuer schiebers 7 in ihre Grundstellung zurückbringt.

Wird die verstellbare Drossel 2 a weit geöffnet, so fällt der Druck im Steuerraum 21 bis auf den im Tank 6 herr schenden Atmosphärendruck ab, und der Systeminnendruck bewirkt über die Stirnflächen 18 und 19 die maximal mögliche härteste Vorspannung der federbelasteten Ventile 12 und 13. Da ständig Dämpfungsmittel über die Drossel 2 a in den Tank 6 fließen, ist über den Anschluß 27 an eine zur Niveauregelanlage gehörigen Pumpe die Erhaltung des Druckniveaus notwendig.

In Fig. 3 ist schematisch eine Gesamtanlage gezeigt, bei der im einzelnen die Teleskop-Federzylinder 11 über jeweils eine Ventileinrichtung 1 mit einem entsprechenden Druckspeicher 5 verbunden sind. Die Niveauregelein richtung 3 enthält eine Pumpe, die mit dem Motor des Kraftfahrzeuges betrieben wird und ständig Dämpfungs mittel im System bewegt. Über den Höhenregler 4 wird er mittelt, ob Dämpfungsmittel aus dem Tank 6 in das System eingespeist werden muß; ansonsten wird das Dämpfungs mittel drucklos umgepumpt. Der Druck eines jeden Druck speichers 5 wird stets dem Belastungszustand des Fahr zeuges angepaßt. Über die Drossel 2 a werden die Ventil einrichtungen 1 zentral gesteuert. Da bereits aus Kom fortgründen die Fahrzeuge zu ca. 70% der gesamten Fahr dauer auf eine weiche Dämpfung eingestellt sind, so wird in diesem Zustand bei geschlossener Drossel 2 a die Pumpe der Niveauregelanlage 3 nicht zusätzlich belastet.

Um die einzelnen Achsen des Fahrzeuges aufgrund des Be lastungszustandes, insbesondere bei zusätzlicher Koffer raumbeladung auch unterschiedlich in der Dämpfung ein stellen zu können, besteht die Möglichkeit, die Drossel bohrungen 10 an der Hinter- und Vorderachse entsprechend unterschiedlich groß auszubilden. Es kann aber auch jede Achse für sich über eine separate Drossel 2 a geregelt werden.

Bezugszeichenliste 1 - Ventileinrichtung
2 - Stellorgan
2 a - Drossel
3 - Niveauregelanlage
4 - Höhenregler
5 - Druckspeicher
6 - Tank
7 - Steuerschieber
7 a, 7 b - Teile des Steuerschiebers
8 - Justiereinrichtung
9 - Justiereinrichtung
10 - Drosselbohrung
11 - Teleskop-Federzylinder
12 - Federbelastetes Ventil
13 - Federbelastetes Ventil
14 - Durchlaß
15 - Durchlaß
16 - Steuerfläche
17 - Steuerfläche
18 - Stirnfläche
19 - Stirnfläche
20 - Grundkörper
21 - Steuerraum
22 - Bohrung
23 - Zylindrischer Ansatz
24 - Bohrungen
24 a, 24 b - Bohrungen
25 - Gehäuse
26 - Bohrung
27 - Anschluß

Claims

1. Hydropneumatische Federung mit lastabhängiger Dämpfungssteuerung für Fahrzeuge, insbesondere Kraft fahrzeuge, mit im Bereich der Fahrzeugräder zwischen Fahrzeugaufbau und Radachse angeordneten Teleskop- Federzylindern, die über eine Druckmittelleitung mit einem Druckspeicher verbunden sind, wobei in der Druckmittelleitung eine Ventileinrichtung für die Zug- und Druckdämpfung konstante, mit federbelasteten Ventilen bestückte Durchlässe für das Druckmittel auf weist, und daß mindestens ein Ventil über einen axial verschiebbaren Steuerschieber beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (7) aus zwei axial relativ zu einander beweglichen Teilen (7 a, 7 b) besteht, wobei jeweils eine Steuerfläche (16, 17) der Teile (7 a, 7 b) einander benachbart angeordnet und von einem gemein samen Stellorgan (2) jeweils die den Steuerflächen (16, 17) entgegengesetzt angeordneten Stirnflächen (18, 19) der Teile (7 a, 7 b) vom Druckmittel beauf schlagt werden, und daß jedem Teil 67 a, 7 b) ein Ventil (12, 13) zugeordnet ist.

2. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Steuerflächen (16, 17) zusammen mit dem Grundkörper (20) der Ventile (12, 13) einen Steuerflüssigkeit aufnehmenden Steuerraum (21) bilden.

3. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (7 b) des Steuerschiebers (7) eine Bohrung (22) aufweist, in der ein zylindrischer Ansatz (23) des anderen Teiles (7 a) des Steuerschiebers (7) ge führt ist.

4. Federung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Teile (7 a, 7 b) des Steuerschiebers (7) je eine Bohrung (24 a, 24 b) aufweisen, die gemeinsam eine Verbindung des Druckmittels zu den Stirnflächen (18, 19) bilden.

5. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (12, 13) als Federscheiben ausgebildet sind und jeweils ein Teil (7 b) einVentil (13) für die Zug- und das zweite Teil (7 a) das Ventil (12) für die Druckdämpfung aufweist.

6. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (2) mechanisch, pneumatisch, hy draulisch oder über die Pumpe einer Niveauregelanlage (3) betätigt wird.

7. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stirnfläche (18, 19) des Steuerschiebers (7) eine Justiereinrichtung (8, 9) zugeordnet ist.

8. Federung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung in einer Niveauregelanlage der Steuerraum (21) über eine Drosselbohrung (10) mit einem Systemdruck aufweisenden Raum verbunden ist und als Stellorgan (2) eine mit einem Tank (6) verbundene Drossel (7 a) vorgesehen ist.