DE3815614A1 - Druckluftgestuetzte fahrzeugfederung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer druckluftgestützten Fahrzeugfede­ rung nach der Gattung des Hauptanspruchs.

In einer älteren Anmeldung (DE Aktz. P 37 24 696.8) ist die Rede von einer druckluftgestützten Fahrzeugfederung mit mehreren Luftfeder­ elementen. Gemäß dieser Anmeldung erfolgt die Druckänderung in den Druckräumen der Luftfederelemente zwecks Lastverteilung und Einstel­ lung des Niveaus für den Fahrzeugaufbau separat für die linke und die rechte Fahrzeugseite. Dabei kann es vorkommen, daß, nachdem das Soll-Niveau erreicht worden ist, der Regelungsvorgang abgeschlossen wird und dabei ein ungünstig sich auswirkender Druckunterschied zwi­ schen den Drücken in den Luftfederelementen, z. B. der linken und der rechten Fahrzeugseite, übrig bleibt. Auch bei relativ gleich­ mäßiger Beladung des Fahrzeuges kann ein Druckunterschied auftreten, z. B. durch eine Verspannung des Fahrzeugaufbaus. Dies kann das Fahrverhalten, insbesondere die Traktion, wesentlich verschlechtern.

Vorteile der Erfindung

Die eingangs genannte Fahrzeugfederung mit den kennzeichnenden Merk­ malen des Hauptanspruchs bietet demgegenüber den Vorteil, daß durch eine Verbindungsleitung zwischen zwei oder mehreren Luftfederelemen­ ten der Druckunterschied in den Druckräumen dieser Luftfederelemente auf einfache Weise reduziert werden kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Fahrzeugfederung möglich.

Besonders vorteilhaft ist, daß der Druckunterschied reduziert werden kann, ohne daß sich das Niveau des Fahrzeugaufbaus unzulässig stark verändert.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Ein Kraftfahrzeug ist mit einer Fahrzeugfederung ausgerüstet, die für jede Fahrzeugseite mindestens ein Luftfederelement besitzt, und zwar ein linkes Luftfederelement 1 und ein rechtes Luftfederele­ ment 2. Die Luftfederelemente 1 und 2 haben je ein oberes Ende 4, 4′ und ein unteres Ende 5, 5′. Die oberen Enden 4, 4′ sind z. B. an einem nicht dargestellten Fahrzeugaufbau angebracht, und die unteren Enden 5, 5′ sind z. B. an einer gemeinsamen, nicht dargestellten Fahrzeugachse befestigt.

Mit einer ersten Weg-Meßeinrichtung 9 kann die Länge des ersten Luftfederelementes 1 und mit einer anderen Weg-Meßeinrichtung 10 kann die Länge des zweiten Luftfederelementes 2 erfaßt werden. Die Längen der Luftfederelemente 1 und 2 bestimmen die jeweilige Höhe des Fahrzeugaufbaus über einem Fahruntergrund. Somit kann mit den Weg-Meßeinrichtungen 9 und 10 durch Erfassung der Längen der Luft­ federelemente 1 und 2 die Höhe und damit das Niveau des Fahrzeugauf­ baus ermittelt werden. Die Erfassung der Längen der Luftfederele­ mente kann auch indirekt geschehen, z.B. durch Messen des Abstandes zwischen dem Fahrzeugaufbau und der Fahrzeugachse oder durch Messen des Niveaus des Fahrzeugaufbaus über dem Fahruntergrund. Die Weg-Meßeinrichtungen 9 und 10 sind über je eine Meßleitung 11 und 12 mit einer Steuereinrichtung 15 verbunden, die in der Zeichnung mit einer strichpunktierten Umrandung dargestellt ist.

Die Steuereinrichtung 15 besteht im wesentlichen aus einem Elektro­ nikteil 20, einem Steuerblock 21 und einem Ventilblock 22. Das Elek­ tronikteil 20, der Steuerblock 21 und der Ventilblock 22 können, wie dargestellt, räumlich zusammengefaßt sein. Sie können aber auch ge­ trennt voneinander an verschiedenen Stellen des Fahrzeuges angeord­ net sein. Es kann aber auch das Elektronikteil 20, der Steuerblock 21 und der Ventilblock 22 in sich aus mehreren, räumlich getrennten Einzelteilen bestehen. Bei räumlicher Trennung der Teile geschieht die Verbindung untereinander durch entsprechende Leitungen.

In dem gezeichneten Ausführungsbeispiel besteht eine Leitungsverbin­ dung mittels einer Druckleitung 24 von einer Druckquelle 26 zu der Steuereinrichtung 15, und es gibt einen Auslaß 28 aus der Steuerein­ richtung 15 in die Atmosphäre. Über eine Elektroleitung 30 besteht eine Verbindung zwischen der Steuereinrichtung 15 und einer nicht dargestellten Spannungsversorgung. Über eine Leitung 32 ist der Druckraum des erste Luftfederelementes 1 mit der Steuereinrichtung 15 und weiter mit dem Steuerblock 21 verbunden. Der Druckraum des zweiten Luftfederelementes 2 ist über eine Leitung 33 an die Steuer­ einrichtung 15 und weiter an den Steuerblock 21 angeschlossen.

Die Leitungen 32 und 33 sind in verschiedene Abschnitte unterteilt. Die Kupplungsstellen zwischen den einzelnen Abschnitten werden in der Zeichnung durch kleine Kreise symbolisiert. Innerhalb des Ven­ tilblocks 22 zweigt eine Verbindungsleitung 35 von der Leitung 32 ab und führt zu der mit dem zweiten Luftfederelement 2 verbundenen Lei­ tung 33. In die Verbindungsleitung 35 sind eine Drosselstelle 37 und ein Ventil 38 mit veränderbarem Drosselquerschnitt eingesetzt. Das Ventil 38 hat eine symbolisch dargestellte Schließstellung 41 und eine ebenfalls symbolisch dargestellte Durchflußstellung 42. Das Ventil 38 kann ein relativ einfaches Ventil mit den beiden Stellun­ gen 41 und 42 sein, es kann aber auch ein Ventil sein, das zwischen diesen beiden Stellungen 41 und 42 mehrere Zwischenstellungen ein­ nehmen kann. An dem Ventil 38 ist einerseits eine Druckfeder 44 und andererseits ein Elektromagnet 45 angeordnet. Das Ventil 38 kann, wie dargestellt, ein elektromagnetisch direkt betätigtes Ventil sein. Es kann aber auch als ein elektromagnetisch vorgesteuertes, pneumatisch betätigtes Ventil ausgeführt werden. Zwischen dem Elek­ tromagneten 45 und dem Elektronikteil 20 besteht eine gestrichelt dargestellte Steuerverbindung 48. Auch zwischen dem Steuerblock 21 und dem Elektronikteil 20 besteht eine Steuerverbindung 49. Von der Steuereinrichtung 15, genauer gesagt von dem Steuerblock 21, führen weitere Leitungen 52 zu anderen, nicht dargestellten Luftfederele­ menten oder zu sonstigen ebenfalls nicht dargestellten pneumatischen Bauteilen. Eine weitere Steuerverbindung 54 führt von einem nicht dargestellten Sollwertgeber zu der Steuereinrichtung 15 und zu dem Elektronikteil 20. In der Steuereinrichtung 15, in dem Ausführungs­ beispiel z. B. innerhalb des Elektronikteils 20, ist ein Zeitglied 56 angeordnet.

Von der Druckquelle 26 werden die Steuereinrichtung 15 und der Steuerblock 21 über die Druckleitung 24 mit Druckluft versorgt. In der symbolisch dargestellten Druckquelle 26 sind sämtliche, für eine ordnungsgemäße Druckversorgung erforderlichen Bauteile, z. B. Motor, Pumpe, Druckregler usw., zusammengefaßt. Über die Elektroleitung 30 wird die Steuereinrichtung 15 und damit das Elektronikteil 20 mit elektrischer Energie versorgt. Über die Steuerleitung 54 werden von dem Sollwertgeber ausgehende Stellsignale an die Steuereinrichtung 15 und damit an das Elektronikteil 20 abgegeben. Über die Meßleitun­ gen 11 und 12 werden die Meßsignale von den Weg-Meßeinrichtungen 9 und 10 in die Steuereinrichtung 15 und damit in das Elektronikteil 20 übermittelt. Das Zeitglied 56 dient zur Erzeugung von Zeitsigna­ len, mit denen der Ablauf einzelner Zeitspannen kontrollierbar ist. In dem Elektronikteil 20 werden die Meßsignale, die Zeitsignale und die Stellsignale nach einem eingegebenen Programm verarbeitet und die daraus hergeleiteten Steuersignale werden über die Steuerverbin­ dungen 48 und 49 an den Steuerblock 21 und an den Ventilblock 22 und damit auch an den Elektromagneten 45 abgegeben. Je nach den über die Steuerverbindung 49 in den Steuerblock 21 gelangenden Steuersignalen wird der Druck in dem Druckraum eines Luftfederelementes 1 oder 2 entweder angehoben, gehalten oder gesenkt. Die Veränderung der Drücke in den Druckräumen der beiden Luftfederelemente 1 und 2 kann unabhängig voneinander geschehen. Während der Veränderung der Drücke in den Druckräumen der Luftfederelemente 1 und 2 ist die Verbin­ dungsleitung 35 zwischen den beiden Druckräumen geschlossen. Im we­ sentlichen dient der Steuerblock 21 und damit die Steuereinrichtung 15 dazu, die Drücke in den Druckräumen der Luftfederelemente 1 und 2 so einzustellen, daß die Längen der Luftfederelemente 1 und 2 und damit das jeweilige Niveau des Fahrzeugaufbaus auf der linken und der rechten Seite innerhalb vorwählbarer Toleranzgrenzen liegen.

Bei dieser Veränderung der Drücke in den Druckräumen der beiden Luftfederelemente kann es vorkommen, daß der Druck in dem Druckraum des einen Luftfederelementes 1 oder 2 erheblich von dem Druck in dem anderen Druckraum abweicht. Auch bei relativ gleichmäßiger Beladung des Fahrzeuges kann ein solcher Druckunterschied auftreten, z. B. durch eine Verspannung des Fahrzeugaufbaus. Dies wirkt sich aber auf das Fahrverhalten, insbesondere auf die Traktion, negativ aus. Des­ halb wird, je nach dem dem Elektronikteil 20 vorgegebenen Programm, nach jeder Niveauregelung der Druckunterschied zwischen den beiden Luftfederelementen 1 und 2 ausgeglichen beziehungsweise reduziert. Dazu wird, gegebenenfalls erst nach Ablauf einer gewissen Zeit­ spanne, das Ventil 38 in die Durchflußstellung 42 gebracht. Solange das Ventil 38 in der Durchflußstellung 42 ist, kann das Druckmedium aus dem Luftfederelement mit dem höheren Druck durch die Verbin­ dungsleitung 35 in das Luftfederelement mit dem niedrigeren Druck fließen. Damit die Längen der Luftfederelemente 1 und 2 während die­ ses Vorganges die vorwählbaren Toleranzgrenzen nicht verlassen, wer­ den diese durch die Weg-Meßeinrichtungen 9 und 10 laufend (analog) oder in vorgegebenen Schritten (digital) überwacht.

Damit sich der Druck in den Luftfederelementen 1 und 2 und damit das Niveau des Fahrzeugaufbaus nicht zu schnell ändert, ist in die Ver­ bindungsleitung die Drosselstelle 37 eingebaut. Anstatt die Drossel­ stelle 37 einzubauen, kann auch das Ventil 38 so ausgebildet sein, daß in der Durchflußstellung 42 der Durchfluß des Druckmediums innerhalb des Ventils 38 angedrosselt wird, was in der Zeichnung durch eine symbolisch dargestellte Drosselstelle 58 angedeutet ist. Damit der Querschnitt der Drosselstelle 37 oder 58 nicht zu eng ge­ wählt werden muß, können auch mehrere Drosselstellen 37 und/oder 58 hintereinander in der Verbindungsleitung 35 angeordnet sein. Gege­ benenfalls ist auch keine Drosselstelle 37, 58 erforderlich.

Sobald die Längen der Luftfederelemente 1 und 2 vorwählbare Tole­ ranzgrenzen erreichen, beziehungsweise überschreiten, wird das Ventil 38 in die symbolisch dargestellte Schließstellung 41 gebracht und dadurch wird die Verbindungsleitung 35 unterbrochen und ein wei­ terer Abbau des Druckunterschiedes verhindert. Auch wenn die Längen der Luftfederelemente 1 und 2 die vorwählbaren Toleranzgrenzen nicht erreichen oder überschreiten, wird das Ventil 38 nach Ablauf einer wählbaren Zeitspanne in die Schließstellung 41 gebracht. Bei einer einfacheren Version des Ausführungsbeispiels ist es auch möglich, daß entweder nur in Abhängigkeit von der Länge nur eines Luftfeder­ elementes oder nur in Abhängigkeit von den Längen beider Luftfeder­ elemente oder nur in Abhängigkeit von der Zeitspanne das Ventil 38 wieder in die Schließstellung 41 gebracht und damit die Verbindungs­ leitung 35 geschlossen wird.

Zur Überwachung der Drucke in den Druckraumen der Luftfederelemente 1 und 2 können zusätzlich nicht dargestellte Druck-Meßeinrichtungen so angeordnet werden, daß mit diesen die Drücke in den Druckräumen der beiden Luftfederelemente 1 und 2 und damit der Druckunterschied erfaßt werden kann. Bei Verbindung der Druck-Meßeinrichtungen mit der Steuereinrichtung 15 kann die Steuereinrichtung so gestaltet sein, daß die Verbindungsleitung 35 auch oder allein in Abhängigkeit von den Drücken geöffnet oder geschlossen wird.

In dem oben näher beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde von zwei Luftfederelementen 1 und 2 ausgegangen, zwischen denen durch eine Verbindungsleitung 35 mit einem Ventil 38 der Druckunterschied redu­ ziert werden kann. Ferner wurde davon ausgegangen, daß die beiden Luftfederelemente 1 und 2 mit derselben Achse verbunden sind und daß eines der beiden Luftfederelemente auf der einen, z. B. der linken Fahrzeugseite, und das andere Luftfederelement auf der anderen, z. B. der rechten Fahrzeugseite, angeordnet ist. Dies ist nicht als Einschränkung anzusehen. Es können mehr als zwei Luftfederelemente beteiligt sein, und die Luftfederelemente können auch an verschiede­ nen Achsen befestigt sein. Bei mehr als zwei Luftfederelementen kann je eine Verbindungsleitung 35 mit je einem Ventil 38 von dem ersten Luftfederelement zu dem zweiten Luftfederelement und dann von dem zweiten Luftfederelement zu einem dritten Luftfederelement geführt sein usw. Die Ventile können entweder einzeln ansteuerbar oder nur gemeinsam ansteuerbar sein. Bei drei oder mehr Luftfederelementen kann aber auch von einem gemeinsamen Ventil 38 je eine Verbindungs­ leitung 35 zu den einzelnen Luftfederelementen führen. Mit Öffnen des Ventils 38 werden dann die Druckräume aller Luftfederelemente miteinander verbunden.

Bei Vorhandensein von mehr als zwei Luftfederelementen 1 und 2 kön­ nen alle Luftfederelemente oder nur ein Teil der Luftfederelemente gemäß dem Ausführungsbeispiel miteinander verbunden sein.

Die Vorzüge der erfindungsgemäßen Fahrzeugfederung kommen besonders dann zur Geltung, wenn die Längen der Luftfederelemente 1 und 2 innerhalb vorwählbarer Toleranzgrenzen liegen sollen und wenn gleichzeitig der Druckunterschied zwischen diesen Luftfederelementen 1 und 2 ein gegebenes Maß nicht überschreiten darf. Zweckmäßig ist es, zuerst die Längen der Luftfederelemente 1 und 2 so einzustellen, daß sie innerhalb der gewünschten Toleranzgrenzen liegen und dann den Druckunterschied zu reduzieren. Damit sich an den Ausgleich des Druckunterschiedes nicht eine Nachregulierung der Längen der Luft­ federelemente anschließt, z.B. wegen einer sogenannten Nachexpansion eines Luftfederelementes, ist es günstig, wenn die Längen-Toleranz­ grenzen, bei denen das Ventil 38 wieder geschlossen wird, kleiner gewählt werden, als die Toleranzgrenzen, welche bei der Einregulie­ rung des Niveaus maßgebend sind.

Alle in irgendeiner Weise zusammengehörenden Luftfederelemente eines Fahrzeugs oder eines Verbandes von Fahrzeugen können in der be­ schriebenen Weise verbunden sein. Die Luftfederelemente können unterschiedlichster Bauart sein, z. B. Pneumatik-Zylinder, Luft­ bälge, Gasfedern usw.

Die erfindungsgemäße, druckluftgestützte Fahrzeugfederung bietet für den Druckausgleich zwischen mehreren Luftfederelementen eine Reihe von Vorteilen, unter anderem z.B. folgende: Geringer steuerungs­ technischer Aufwand, Druckausgleich ohne Verwendung von Druck-Meß­ einrichtungen möglich, Druckausgleich innerhalb einer kurzen Zeitspanne und ohne oder nahezu ohne Verbrauch von Druckluft durch­ führbar.

Claims (8)

1. Druckluftgestützte Fahrzeugfederung mit mehreren zwischen minde­ stens einem Fahrzeugaufbau und mindestens einer Fahrzeugachse ange­ ordneten Luftfederelementen, ferner mit den Luftfederelementen zuge­ ordneten Weg-Meßeinrichtungen zur Erzeugung von Meßsignalen, mit de­ nen die Längen der Luftfederelemente erfaßt werden, ferner mit min­ destens einer Druckguelle und mit mindestens einer Steuereinrichtung zur getrennten Druckänderung in Druckräumen mindestens zweier Luft­ federelemente, in Abhängigkeit von den Meßsignalen und einem der Steuereinrichtung vorgegebenen Programm, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen mindestens zwei Luftfederelementen (1 und 2) eine Verbin­ dungsleitung (35) vorgesehen ist, in die ein Ventil (38) mit verän­ derbarem Durchflußquerschnitt eingesetzt ist.

2. Druckluftgestützte Fahrzeugfederung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in die Steuereinrichtung (15) ein Zeitglied (56) zur Erzeugung von Zeitsignalen eingesetzt ist.

3. Druckluftgestützte Fahrzeugfederung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung (35) mindestens eine Drosselstelle (37, 58) vorgesehen ist.

4. Druckluftgestützte Fahrzeugfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (38) ein elektromagne­ tisch betätigbares Ventil ist.

5. Druckluftgestützte Fahrzeugfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (38) ein Zweistel­ lungsventil ist mit einer Durchflußstellung (42) und mit einer Schließstellung (41).

6. Druckluftgestützte Fahrzeugfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußquerschnitt in Ab­ hängigkeit von den Meßsignalen veränderbar ist.

7. Druckluftgestützte Fahrzeugfederung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußquerschnitt in Ab­ hängigkeit von den Zeitsignalen veränderbar ist.

8. Druckluftgestützte Fahrzeugfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Luftfeder­ elemente (1, 2) auf einer linken Fahrzeugseite und mindestens eines der Luftfederelemente (1, 2) auf einer rechten Fahrzeugseite ange­ ordnet ist.