DE3643310C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydropneumatische Federung mit Dämpfungssteuerung für 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 Ventilein­ richtung für die Zug- und Druckdämpfung konstante, mit federbelasteten Ventilen bestückte Durchlässe für das Druckmittel aufweist.

Es sind Dämpfungsvorrichtungen für hydropneumatische Federn von Kraftfahrzeugen bekannt (z. B. DE-OS 34 06 032), bei denen 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. Eine Steuereinrichtung für den Drosselquer­ schnitt wird durch das Druckmittel und den äußeren Atmosphärendruck so beaufschlagt, daß durch axiale Ver­ schiebung des Steuerschiebers der wirksame Drosselquer­ schnitt des Drosselelementes im unteren Kolbengeschwin­ digkeitsbereich geregelt werden kann. Mit dem Verschieben des Steuerschiebers wird zusätzlich die Federkraft des Zugdämpfungsventiles beeinflußt, die ebenfalls die last­ abhängige Dämpfungsänderung unterstützt. Die Drossel­ stelle wird dabei ständig vom Dämpfungsmittel durch­ strömt, und die zusätzliche Erhöhung der Dämpfungskraft erfolgt selbständig und lediglich in der Zugstufe.

Des weiteren sind Dämpfungsvorrichtungen 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. Durch den Systeminnendruck wird die Vorspannung der Ventilfeder verändert, wobei jedoch in der Zug- und Druckstufe des Federzylinders eine dem Systeminnendruck überlagerte Veränderung der Vor­ spannung erfolgt. Eine steuernde Beeinflussung von außen ist bei diesem System nicht vorgesehen.

Darüber hinaus sind hydropneumatische Federungen mit Niveauregelung für Fahrzeuge (z. B. DE-OS 33 46 660) bekannt. Diese hydropneumatische Federung ist so gestaltet, daß eine einfache und sichere Niveauregelung geschaffen wird, die zur Verbesserung des Fahrkomforts eine selbsttätige Erhöhung der Fahrzeugdämpfung bei Zuladung und eine Verringerung der Fahrzeugdämpfung bei Entladung des Fahrzeuges gewährleistet. Dabei wird ein Teleskop-Federzylinder einerseits zur Steuerung eines Sollniveaus mit einer Druckmittelpumpe und einem Regelelement und andererseits mit einem Druckspeicher verbunden. Dem Teleskop-Federzylinder ist ein Drossel­ element vorgeschaltet, welches durch ein Druckmittel und einen unabhängigen Druck beaufschlagt wird, so daß durch axiale Verschiebung eines Kolbens der wirksame Drossel­ querschnitt des Drosselelementes geregelt wird. Über einen Schalter kann von außen nur eine Beeinflussung des Drosselquerschnittes vorgenommen werden. Dies führt jedoch zu einem Dämpfungskraftverlauf, wie er in der Praxis nicht erwünscht ist.

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 zwei Ventile über jeweils einen, in einer gemeinsamen Bohrung angeordneten, axial beweglichen Steuerschieber beaufschlagt werden, wobei die Steuerschieber mit einem Absatz ineinander geführt sind, und daß die ent­ gegengesetzt angeordneten Stirnseiten über Bohrungen der Steuerschieber mit dem gleichen Systeminnendruck beauf­ schlagt werden und die einander zugewandten Stirnseiten der Steuerschieber einen Ringraum bilden, in dem ein veränderbarer Steuerdruck wirkt.

Vorteilhaft ist bei einer derartigen Ausführungsform, daß die Fahrzeugdämpfung mittels der Ventileinrichtung selbsttätig geregelt werden kann, und zwar werden bei Zu­ ladung, also bei Druckerhöhung, die Ventile straffer vor­ gespannt, so daß sich durch die Dämpfungserhöhung bei Zuladung des Fahrzeuges die großen Fahrzeugmassen während des Fahrbetriebes leichter beruhigen lassen. Es tritt da­ mit eine wesentliche Verbesserung des Fahrverhaltens ein. Außerdem werden z. B. übermäßge Wandbewegungen des Fahr­ zeugaufbaus schneller abgebaut. Durch das Stellorgan ist eine weitere variable Beeinflussung der Dämpfungskraft möglich, so daß verschiedene gewünschte oder vorgegebene Dämpfungskraftkennlinien je nach Fahrzeugbeladung ein­ stellbar sind.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Steuerdruck über ein Stellorgan bestimmt wird.

Zur Einstellung einer bestimmten Grunddämpfung für das Ventil, sowohl der Zug- als auch der Druckdämpfung, ist der äußeren Stirnfläche jedes Steuerschiebers eine Justiereinrichtung zugeordnet.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vor­ gesehen, daß der Ringraum über eine Drosselbohrung mit einem Systeminnendruck aufweisenden Raum verbunden 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 ein 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 Teilen 7 a und 7 b eines Steuerschiebers 7 verbunden. Einander gegen­ überliegende Steuerflächen 16 und 17 an den Teilen 7 a und 7 b des Steuerschiebers 7 bilden zusammen mit der zylin­ drischen Innenwandung einer Bohrung des Grundkörpers 20, in der die Teile 7 a und 7 b gedichtet geführt sind, einen Ringraum 21, der über eine Bohrung 26 durch das Stell­ organ 2 mit einem Steuerdruck beaufschlagt werden kann.

Entgegengesetzt zu diesem Steuerdruck werden die Stirn­ flächen 18 und 19 an den Teilen 7 a und 7 b des Steuer­ schiebers 7 durch den Systeminnendruck beaufschlagt, so daß bei hohem Systeminnendruck die federbelasteten Ventile 12 und 13 höher vorgespannt werden als bei niedrigem Systeminnendruck. Die Übertragung des System­ innendruckes von einer Stirnfläche 19 auf die zweite Stirnfläche 18 erfolgt über die Bohrungen 24 a und 24 b der Teile 7 a und 7 b, die über einen in eine Bohrung 22 des Teiles 7 b ragenden zylindrischen Ansatz 23 des Teiles 7 a ineinander geführt und so gegen den Steuerdruck im Ring­ raum abgeschlossen sind, auf die gegenüberliegende Stirn­ fläche 18, die als Kolbenfläche in einer in einem Ge­ häuseteil ausgebildeten Zylinderbohrung wirkt, die gegen den Arbeitsdruck des Teleskop-Federzylinders 11 abge­ sperrt ist. Zur Erzielung einer Mindestvorspannung auf die federbelasteten Ventile 12 und 13 sind die Justier­ vorrichtungen 8 und 9 in Form von Stellschrauben in das Gehäuse 25 eingebracht und gewährleisten ständig einen nicht unterschreitbaren Mindestdruck auf den federbe­ lasteten Ventilen 12 und 13.

Das Dämpfungsmittel strömt vom Federzylinder 11 über die Druckmittelleitung und die Durchlässe 14 und 15 zum Druckspeicher 5 und zurück. Die federbelasteten Ventile 12 und 13 erzeugen einen entsprechenden Dämpfungsdruck. Wird der Druck im Ringraum 21 erhöht, so bewirkt dies eine weichere Einstellung der federbelasteten Ventile 12 und 13, wird dagegen der Druck im Ringraum 21 abgesenkt, 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 Ringraumes 21 über eine entsprechende mechanische Übersetzung die Teile 7 a und 7 b des Steuer­ schiebers 7 relativ gegeneinander verspannt werden können.

In der Fig. 2 ist bei ansonsten gleichem Aufbau der Anordnung ein zusätzlicher Anschluß 27 an eine Niveau­ regelanlage vorgesehen. Als Stellorgan wirkt hier eine Drossel 2 a, die den Ringraum 21 mit einem Tank 6 ver­ bindet. Die Ventileinrichtung 1 arbeitet in der Weise, daß der Druck des Druckspeichers 5 den für die Druckstufe zuständigen 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 sinnvolle weiche Vorspannung der federbe­ lasteten Ventile 12 und 13 eingestellt.

Wird die verstellbare Drossel 2 a geringfügig geöffnet, so wird ein Druck im Ringraum 21 abgebaut. Ist der System­ innendruck höher als der Druck im Ringraum 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 Dämpfungskrafterhöhung ein­ stellt. Wird die verstellbare Drossel 2 a geschlossen, so wird über eine Drosselbohrung 10 ein Druckausgleich geschaffen, der die Teile 7 a und 7 b des Steuerschiebers 7 unter der Wirkung des Systeminnendruckes in ihre Grund­ stellung zurückbringt.

Wird die verstellbare Drossel 2 a weit geöffnet, so fällt der Druck im Ringraum 21 bis auf den im Tank 6 herr­ schenden Atmosphärendruck ab, und der Systeminnendruck bewirkt über die Stirnflächen 18 und 19 die lastabhängig 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 Er­ haltung des Druckniveaus notwendig.

In Fig. 3 ist schematisch eine Gesamtanlage gezeigt, bei der im einzelnen die Teleskop-Federzylinder 11 über je­ weils eine Ventileinrichtung 1 mit einem entsprechenden Druckspeicher 5 verbunden sind. Die Niveauregelein­ richtung 3 enthält eine Pumpe, die über den 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.

Claims (4)

1. Hydropneumatische Federung mit Dämpfungssteuerung für 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, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ventile (12; 13) über jeweils einen, in einer gemeinsamen Bohrung angeordneten, axial beweglichen Steuerschieber (7 a; 7 b) beaufschlagt werden, wobei die Steuerschieber (7 a; 7 b) mit einem Absatz ineinander geführt sind, und daß ihre entgegengesetzt angeordne­ ten Stirnseiten (18; 19) über axiale Bohrungen (24 a; 24 b) in den Steuerschiebern (7 a; 7 b) mit dem gleichen Systeminnendruck beaufschlagt werden und die einander zugewandten Stirnseiten (16; 17) der Steuerschieber (7 a; 7 b) einen Ringraum (21) bilden, in dem ein ver­ änderbarer Steuerdruck wirkt.

2. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruck über ein Stellorgan (2) bestimmt wird.

3. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußeren Stirnfläche (18; 19) jedes Steuer­ schiebers (7 a; 7 b) eine Justiereinrichtung (8; 9) zu­ geordnet ist.

4. Federung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (21) über eine Drosselbohrung (10) mit einem Systeminnendruck aufweisenden Raum verbunden ist und als Stellorgan (2) eine mit einem Tank (6) verbundene, verstellbare Drossel (2 a) vorgesehen ist.