SE468889B - Fjaedringsanordning foer fordon - Google Patents

Description

J>~ Ci*- OO 10 15 20 25 30 35 om C23 43 En sådan aktiv fjädringsanordning erbjuder därigenom å ena sidan de mest långtgående påverkningsmöjligheterna på en fjäderkonstruktion men erfordrar å andra sidan mycket höga hydrauliska prestanda som också kräver komplicerade styr- element.

Uppgiften som ligger till grund för uppfinningen är därför att åstadkomma ett fjäderben omfattande en fjädringsanordning för fordon, vilken kombinerar en aktiv fjädringskonstruktion med en passiv fjädringsgrunddel.

Fördelar med uppfinningen Fjädríngsanordningen enligt uppfinningen löser uppgiften en- ligt huvudkravets kännetecknande del och har den fördelen att alternativt, såväl vid aktiv som vid semiaktiv fjädring, bil- das en kombination av en praktiskt aktivt verksam fjädríngs- anordning och en på särskilt sätt utformad passiv fjädrings- anordning. Därvid har de aktiva och de passiva fjädrings- delarna företrädesvis ett gemensamt strukturellt byggelement, nämligen ett fjäderben eller en hydraulisk cylinder, genom vilken i en föredragen utföringsform av uppfinningen dessutom en nivåreglering är möjlig.

Vidare är företrädesvis den passiva grunddelen utformad med mjuk fjädringskaraktäristik och en valfri anpassning av dämp- ningsegenskaperna är möjlig i båda riktningarna. På samma sätt är den aktiva fjädringsdelen godtyckligt utformbar, t ex kan _denna överföra 20% av de dynamiska krafterna eller 70% av de dynamiska krafterna, varvid visserligen kraven på hydrauliken, regleranordningen och elektroniken likaså stiger med ökande procentuell andel av den aktiva fjädringen.

Vidare kan systemkostnaderna sänkas betydligt genom upp- finningen, dä förutom fjäderbenet, som samtidigt både tjänar som passiv grundfjäder och inställningscylinder för den aktiva kraftdelen, endast ytterligare en snabb omkopplingsventil och med denna anordnade mekaniska och elektroniska styrorgan erfordras samt en lämpligt utförd tryckförsörjning. 10 15 20 25 30 35 Genom de i underkraven angivna kännetecknen är föredragna utvecklingar och förbättringar av den i huvudkravet angivna fjädringsanordningen möjliga. En särskilt föredragen utfö- ringsform av omkopplingsventilen är som manöverslid, vilken genom en högfrekvent in- respektive urkopplad magnetventil kan styras under utnyttjande av det från tryckförsörjníngsanord- ningen härrörande trycket.

Det är därigenom möjligt att med den aktiva kraftdelen inte bara genomföra operationer som åstadkommer en variation, d v s förändring av dämpningen respektive fjäderstyvheten, utan det är också möjligt att i den angivna bemärkelsen uppta yttre krafter mellan karosseri och axel, för utökande och påskyn- dande av funktionsmöjligheterna.

Ett av uppfinningens utföringsexempel framgår av ritningen och kommer att förklaras närmare i den efterföljande beskriv- ningen. Ritningen visar i delvis schematiserad framställning grundutförandet av en aktiv fjädringsanordning med passiv huvuddel.

Föreliggande uppfinnings huvudkännetecken består däri att ett fjäderben som samtidigt utgör den passiva huvudfjädern och inställningscylindern till den aktiva fjädringsanordningen, som vid varje tillfälle beror på det aktuella fjädringsför- loppet, därför styrs av en lämplig central logikenhet som t ex mottar rörelse och hastighetsvärden, varvid båda arbetskam- rarna samtidigt åsätts ett förhöjt arbetstryck. Eftersom en av arbetskamrarna emellertid för möjliggörande av förskjutning av inställningscylinderns kolv exponerar en mindre yta för det inverkande trycket, naturligtvis genom den utåt genomförda tätade kolvstången, framkommer vid framställning av fjäder- benet i kombination med fjädringsanordningens passiva huvuddel en mångfald styrpåverkningsmöjligheter, så att en optimal anpassning uppnås till det aktuella fjädringsförloppet.

På ritningen är de väsentliga detaljerna hos den aktiva fjäd- ringsanordningen med passiv huvuddel enligt uppfinningen sche- matiskt åtskilda från varandra genom streckade linjer, därvid 4.:. 10 15 20 25 30 35 OC) OC) Go \D I är fjädringsanordningens passiva delområde, som samtidigt också omfattar inställningscylindern till den aktiva kraft- delen, betecknat med a, den snabba omkopplingsventilens område betecknas med b och tryckförsörjningsanordníngen betecknas med c.

Fjäderbenet 10 som tjänar som passiv huvudfjädring omfattar en arbetscylinder 11, i vilken en kolv 12 med kolvstång 13 är tätt glidande förskjutbart införd. Utgår man mot bättre vetande från att arbetscylindern 11 är ledat stationärt upp- hängd vid 14, uppstår på en förutbestämd plats av kolvstången 13, t ex i fästhålet 15, en infjädring som motsvarar det aktu- ella momentana fjådringsförloppet, d v s i riktning av rörel- sen +s respektive en utfjädring i riktning av rörelsen -s. Åtminstone en sensor 16 är anordnad som t ex upptar och omvandlar motsvarande styrvärden för rörelse, hastighet och andra storheter som alstras, och tillför dessa till en logik- enhet 17.

Genom tätningen av kolvstången 13 i arbetscylindern uppstår en övre tryckkammare eller arbetskammare 18 och en nedre tryck- eller arbetskammare 19, varvid kolvarean som begränsar den övre arbetskammaren 18 med en vägg är betecknad med F3, och kolvstångsarean är betecknad med F4. De övre och nedre arbetskamrarna 18 och 19 står via förbindningskanaler 20 och 21 och mot varandra kopplade backventiler 22 och 23 í förbin- delse med varandra och med en tryckkammare, som bildar en ackumulatorfjäder 24. Parallellt med backventílerna 22 och 23 är vidare strypdon 25 och 26 med strypningsareorna F2 och F3 anordnade. som likaså med sina andra ändanslutningar står i förbindelse med ackumulatorfjädern 24. Dessa detaljer utgör det passiva delområdet av fjädringsanordningen och består således av fjäderben, ackumulatorfjäder. strypdon och de mot- svarande backventilerna. vilka först och främst är fullstän- digt opåverkade av det aktiva delområdet, så att också den fördelen uppstår att vid fel hos den aktiva fjädringsanord- ningens delområden inklusive tryckförsörjningsanordningen, kan 10 15 20 25 30 35 den passiva fjädringsanordningen upprätthålla sin funktion.

Härvid är då förutbestämt att omkopplingsventilens område b) befinner sig i utgångs- eller viloläge, i vilket de tre häri- från vidaregående kanalanslutningarna I som mittanslutning till ackumulatorfjädern, liksom de sammanförda anslutningarna till backventilerna 22 och 23 och strypdonen 25 och 26 samt kanalanslutningarna II och III, som var och en står i förbin- delse med fjäderbenets övre respektive nedre tryckkammare 18 och 19, inte har någon förbindelse med varandra. Detta avbrott av kanalanslutningarna I, II och III uppstår i detta mellan- eller viloläge hos omkopplingsventilen, vilket är betecknat med 27 i fig. 1 och i konstruktionshänseende kan ha en godtycklig utföríngsform. Den bör visserligen vara av det slaget att den kan styra förhållandevis stora tvärsnitt, och visas i den i ritningen föredragna utföringsformen som en 5/3-vägsventil med en i ett ventilhus glidande förskjutbart styrd manöverslid 27a. som stänger av de respektive mynning- arna från varandra eller förbinder dem med varandra. vilket nedan kommer att beskrivas närmare.

Huvudfunktionen hos den snabba omkopplingsventilen 27 är i varje fall sådan att utanför ventilkroppens mittläge, d v s här manöversliden 27a, åtminstone kanalanslutningarna II och III står i förbindelse med ett tryck pl. som är högre än det ömsesidiga fjäderbensmellantrycket psm, eller kanalerna II och III och företrädesvis också alltid kanalen I sätts i för- bindelse med avlastningssidan (tryck po). Dessa förbindelser utförs företrädesvis kontinuerligt med bestämd övergång, d v s vid varje tillfälle från fullt stängt läge till slutligen helt öppet läge enligt styranordningen.

En möjlighet att utföra en sådan snabb omkopplingsventil är att de från varandra åtskilda tre kanalanslutningarna I, II och III är jämnt fördelade runt ventilhusets axel och mynnar i ventilhålet 27b, som detta framställs i den fjäderanordningens passiva delområde angränsande avbildningen, sedd uppifrån.

.En Ch.

CO 10 15 20 25 30 35 O ) CO Ovanför kanalernas I, II och III mynningsomräde befinner sig sedan den från tryckförsörjningsanordningen ankommande kana- lens 28 mynning, därunder är anslutningen 29 anordnad till avlastningssidan med tryck po. Framställningen enligt fig. 1 sedd uppifrån, som till vänster gränsar mot det passiva del- området. visar ett snitt längs linjen X - X'.

Uppbyggnaden av kopplingsventilen 27 fullständigas av en från den centrala styrenheten företrädesvis genom högfrekventa in- och urkopplingar via en anslutningsledning l7a styrd 2/2-vägsmagnetventil 30, en servoventil 31 för tryckutjämning och en återföringsanordning 32, som via servoventilens styr- organ inverkar stabiliserande på huvudkolven eller manöver- sliden 27a.

Det högre försörjningstrycket pl härrörs från en central tryckförsörjningsanordning som omfattar en pump 34, en ackumu- lator 33 och en tryckregulator 35. På sugsidan är pumpen 34 ansluten till avlastningssidan t ex en lämplig tryckbehållare med trycket po. Därvid måste försörjningstrycket pl vara större än det i fjäderbenet erforderliga mellantrycket psm för utjämning av den statiska axelbelastningen. Enligt ett föredraget utföringsexempel är tryckregulatorn 35 inställd så att den styr in trycket pl till att vara pl ungefär 'f å-- psm. vid ett sådant utförande står hälften av fjäder- bensmellantrycket pßm till förfogande vid fjäderbenet för acceleration. vilket närmare kommer att belysas nedan.

Kopplingsventilens huvudfunktion är att vid påverkan av 2/2- -vägsmagnetventilen 30 från den centrala styrenheten 17 för varje aktuellt fjädringsförlopp kontinuerligt förändra det på en yta 27c hos manöversliden 27a inverkande reglertrycket pr, då magnetventilen 30 antingen genom motsvarande stor öppning kan sänka det från försörjningstrycket pl avtappade (variabla) trycket pr i motsvarande grad genom öppning till avlastningssidan med trycket po, varvid denna verkan möjlig- görs genom ett vidare strypdon 36 med stryparean fl, eller höjer trycket på kolvytan 27c hos manöversliden 27a vid till- 10 15 20 25 30 35 468 889 sluten eller näst intill tillsluten magnetventil 30 så långt, att manöversliden ur det visade mellan- eller vilolåget i detta fall konstant, d v s kontinuerligt rör sig nedåt igen, medan i det första fallet en förskjutning av manöversliden 27a äger rum uppåt, sett i ritningsplanet.

Beroende på manöverslidens 27a rörelseriktning ansluts kana- lerna II och III utanför mittläget därför i varje fall först med varandra och sedan antingen med det högre försörjnings- trycket pl eller med avlastníngssidan po. Därvid inverkar reglertrycket pr på manöverslidens 27a tvärsnittsyta Fl, medan på reglerorganets eller inställningskolvens 31a nedre yta F2 = Fl/2 i servoventilen 31, försörjningstrycket pl fortlöpande inverkar via förbindningsledningen 37.

Det är därigenom möjligt att aktivera de båda tryckytorna F3 och F3-F4 hos fjäderbenet 10 och samtidigt också omedelbart ställa in ackumulatorfjädern 24 på en ny från den centrala styrenhetens 17 regulator angiven trycknivå pa.

Härigenom förstås att förloppet i reglerarean hos kanalanslut- ningarna I, II och III i kopplingsventilen 27 kan genomföras i tur och ordning var för sig t ex så att vid kanalmynningen I, som är direkt ansluten med ackumulatorfjâdern 24 och backven- tilernas 22, 23 anslutningssidor samt strypdonen 25, 26, upp- står en strypeffekt. I gränsfallet kan kanalanslutningen 1 också bortfalla fullständigt, vilket betyder att tryckanpass- ningen i ackumulatorfjädern 24 då genomförs över strypningarna 25. 26 respektive backventílerna 22, 23. Det är också möjligt att efter behov utföra övertäckningar eller överkorsningar mellan uppstyrningarna eller avtäckningarna i kanalmynningarna I, II eller III.

Eftersom vid ändring av fordonets belastning också mellan- trycket psm som motsvarar den statiska axelbelastningen för- ändras, kommer också trycket pl att åtminstone i det när- maste återföras av en då ytterligare anbringad, på ritningen icke visad nivåregulator, när systemet år anpassat för nivå- ,_[_*.'>. 10 15 20 25 30 35 <3» CU CO CO reglering, för att i varje fall ha ett för den dynamiska, aktiva påverkningen jämförbart övertryck. Nivåregleringen kan också vara en del av den centrala styrenheten 17. så att denna sedan via en styrledning 35a utövar en lämplig påverkan på tryckregulatorn 35. Därvid är den från tryckförsörjníngsanord- ningen tillförda energin bl a avhängig av det önskade över- trycket, styrareorna i kopplingsventilen och tryckkamrarnas tvärsnitt i fjäderbenet.

Som redan nämnts kan driftsomständigheter uppstå då fjädrings- anordningen arbetar uteslutande passivt, nämligen så länge de svängningstillståndet beskrivande signalerna rörelsesträcka, hastighet och andra storheter kan avkännas i sensorn 16 i den elektroniska styrenheten 17, så att fjädringshuvudutförandet på så sätt optimalt anpassas till det aktuella fjädringsför- loppet. Därvid är detta grundutförande (passiv grunddel) så beskaffat att en mycket mjuk fjädringskaraktäristik erhålls så att ett brett spektrum av påfyllningsmöjligheter genom den aktiva tryckregleringsanordningen tillhandahålles.

När kopplingsventilen 27 då beroende av det aktuella fjäd- ringsförloppet förs till sitt mittläge, förhåller sig den av omkopplingsventilen 27 och fjäderbenet 10 bildade delstyr- sträckan som en integrerad sådan. Fjäderbenet rör sig tills det når ett av sina båda ändanslag om inte en annan rörelse- karaktäristik påtvíngas via en rörelsesignal till fjäderbenet från den anslutna styrkretsen.

Styrstrategin som ligger till grund för den centrala elektro- niska styrenheten 17 kan huvudsakligen vara av godtyckligt slag, varvid det för övrigt förstås att styrenheten antingen kan vara uppbyggd med analog, digital eller även hybridteknik, eller också helt eller delvis sammanfogade motsvarande delar av programstyrda, digitala system, d v s mikroprocessorer, mikrodatorer och liknande. Huvudprincipen hos den aktiva fjäd- ringsanordningen med passiv huvuddel enligt uppfinningen kan i synnerhet också vara lagrad som styrsekvens i den centrala styrenheten 17.

Alla de i beskrivningen, de efterföljande kraven och ritningen beskrivna kännetecknen är såväl enskilt som i godtycklig kom- bination med varandra av betydelse för uppfinnníngen.

Claims (11)

10 15 20 25 30 35 OK CCI! CO CO 10 Patentkrav

1. Fjädringsanordning för motorfordon omfattande ett mellan karosseri och axel anordnat fjäderben med en arbetscylinder och en i denna glidande kolv försedd med en kolvstång, samt med avseende på kolven, övre och nedre tryckkammare som via mot varandra kopplade backventiler står i förbindelse med var- andra och med en tryckackumulator (ackumulatorfjäder), k ä n n e t e c k n a d av att parallellt med backventilerna (22, 23) och likaså i förbindelse med ackumulatorfjädern (24), är strypdon (25, 26) anordnade (fjädringsanordningens passiva delområde) och att i kombination härmed som aktiv fjädrings- andel står arbetscylinderns (11) tryckkamrar (18, 19) via en snabb omkopplingsventil (27) i förbindelse antingen med ett försörjningstryck (pl). som är högre än det för utjämning av den statiska axelbelastningen erforderliga mellantrycket (psm), eller med avlastníngssidan (tryck po).

2. Fjädringsanordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den har en sensor (16) som åtminstone känner av fjäd- ringsrörelsen (+s, -s) i båda riktningarna, vars utgångssig- naler matas till en central elektronisk styrenhet (17), som styr omkopplingsventilen (27).

3. Fjädringsanordning enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d av att arbetskamrarnas (18, 19) båda anslut- ningskanaler (20, 21) med hjälp av omkopplingsventilen (27) samtidigt är anslutbara med varandra och kontinuerligt ökande eller minskande med det högre, axelbelastningstrycket översti- gande försörjningstrycket (pl) respektive avlastningssidan (po).

4. Fjädringsanordning enligt krav 1-3, k ä n n e t e c k - n a d av att ventilen (27) har en tryckstyrd manöverslid (27a), som åtminstone står i förbindelse med de på samma höjd mynnande kamrarnas (18, 19) kanalanslutningar II, III samt försörjningstrycket respektive avlastningssidan, och att en av 10 15 20 25 30 35 468 889 ll den elektroniska styrenheten (17) högfrekvent in- respektive urkopplad magnetventil (2/2-vågsmagnetventil 30) år anordnad för manöverslidens (27a) kontinuerliga förskjutningsrörelse, vilken ventil i beroende av sin mittre öppningsarea kontinuer- ligt förändrar det på manöverslidens (27a) yta (27c) inver- kande trycket (pa).

5. Fjädringsanordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att som tryckutjämning på andra sidan av manöversliden (27a), inverkar försörjningstrycket (pz) på en mindre tryckyta.

6. Fjädringsanordning enligt kraven 1-5, k ä n n e t e c k - n a d av att den har en servoventil (31), vilken med ett, av försörjningstrycket (pl) fyllt, styrorgan (31a) inverkar på manöverslídens (27a) från det kontinuerligt varierbara arbets- trycket (pR) vända sida, och att ventilfunktionen vidare har en återföringsanordning (32), som styrs av den elektroniska styrenheten (17).

7. Fjädringsanordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att återföringsanordningen omfattar en på servoventilens (31) styrdel (31a) inverkande magnetdel (32).

8. Fjädringsanordning enligt ett av kraven 1-7. k ä n n e - t e c k n a d av att ackumulatorfjâdern (24) är anslutbar med de mot varandra vända backventilernas (22, 23) anslutningar och de parallellt inkopplade strypdonen (25, 26) är anslutbara till kamrarna (18, 19), genom kanalmynningen I via ventilen (27) och likaså med de båda andra kanalanslutningarna (II, III) till kamrarna (18, 19), liksom var och en av dessa. bero- ende på manöverslidens läge, är anslutbara med antingen för- sörjningstrycket (pl) eller avlastningssidan.

9. Fjädringsanordning enligt ett av kraven 1-8, k å n n e - t e c k n a d av att de i ventilen (27) mynnande kanalanslut- ningarnas (I, II, III) styrareor, i förekommande fall är utförda med sinsemellan olika strypverkan. 10 12

10. Fjädringsanordning enligt ett eller flera av kraven 1-9, k ä n n e t e c K n a d av att tryckförsörjningsanordningen som alstrar försörjningstrycket (pl), förutom en ackumulator (33) och en pump (34). omfattar en tryckregleranordning (35) som reglerar försörjníngs- eller arbetstrycket (pl) till ett värde som ligger över värdet för det, den statiska axelbelast- ningen utjämnande, mellantrycket.

11. ll. Fjädringsanordning enligt krav 10, k ä n n e t e c k - n a d av att försörjningstrycket är pl: å-.p8m.