DE10338534B3

DE10338534B3 - Vorrichtung zur Steuerung des Federungsverhaltens von Fahrzeugen mit wechselnden Achslasten

Info

Publication number: DE10338534B3
Application number: DE10338534A
Authority: DE
Inventors: Walter Brandenburger
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2003-08-19
Filing date: 2003-08-19
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2023-08-20
Also published as: US7357395B2; US20050040610A1

Abstract

Vorrichtung zur Regelung und Steuerung des Federungsverhaltens von Fahrzeugen mit wechselnden Achslasten, insbesondere der Vorderachse, mit einer Niveauregelung und mit hydropneumatischen Federungseinrichtungen zwischen ungefederten und gefederten Massen mit doppelt wirkenden Hydraulikzylindern, deren Druckräume - Zylinderräume und Ringräume - über Druckleitungen mit einer Pumpe verbunden sind, wobei das Druckniveau in den Ringräumen in Abhängigkeit vom Druckniveau in den Zylinderräumen eingeregelt wird und bei niedrigem Druck in den Zylinderräumen der Druck in den Ringräumen angehoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Niveauregelung über zwei 2/2-Wegeventile (1, 2), die in die Zu- und Abflussleitungen (21, 30) zu bzw. von den Zylinderräumen der Hydraulikzylinder eingesetzt sind und dass die Regelung des Druckniveaus in den Ringräumen der Hydraulikzylinder über ein in die Zulaufleitung (23) zu den Ringräumen der Federzylinder eingefügtes Zweistufen-Druckregelventil (4) erfolgt, das einem Vorsteuerventil (5) nachgeschaltet ist, welches eine Abhängigkeit von dem Druckniveau in der Zulaufleitung (21) aufweist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des Federungsverhaltens von Fahrzeugen mit wechselnden Achslasten, insbesondere der Vorderachse, mit einer Niveauregelung und mit hydropneumatischen Federungseinrichtungen zwischen den ungefederten und den gefederten Massen sowie mit doppelt wirkenden Hydraulikzylindern, deren Druckräume – Zylinderräume und Ringräume – über Druckleitungen mit einer Pumpe verbunden sind, wobei das Druckniveau in den Ringräumen in Abhängigkeit vom Druckniveau in den Zylinderräumen eingestellt wird und bei niedrigem Druck in den Zylinderräumen der Druck in den Ringräumen angehoben wird.

In der DE 41 20 758 A1 wird eine hydropneumatische Federung für Kraftfahrzeuge mit großen Achslastspreizungen beschrieben, bei der doppelt wirkende Hydraulikzylinder eingesetzt werden, deren Zylinderräume mit einem ersten Speicher und deren kolbenstangenseitige Ringräume mit einem zweiten Speicher verbunden sind, wobei ein Niveauregelventil die Höhenlage regelt und ein druckgesteuertes Ventil ein vorgegebenes Druckverhältnis zwischen den Drücken des ersten und des zweiten Speichers in Abhängigkeit von der Belastung der hydropneumatischen Stellglieder stetig regelt. Darüber wird das Drucksteuerventil sowohl vom Druck in der Druckleitung zu den Zylinderräumen als auch von Druck in der Druckleitung zu den Ringräumen betätigt.

Eine einfachere Ausführungsform ist in der DE 42 42 448 C1 enthalten, mit dem Vorteil, dass Load-Sensing-Pumpen eingesetzt werden können. Nach Belastungsänderungen und anschließenden Auf- oder Abregelvorgängen werden statische Belastungsänderungen auch geregelt. Dabei kommt ein Druckregelventil zum Einsatz, welches das Druckniveau im Ringraum-Federkreis konstant hält.

Eine Verbesserung der Verhältnisse hinsichtlich des Komforts wird bei der Einrichtung nach der DE 197 19 077 A1 erreicht, in der als Druckregelventil ein lastangepasstes Zwei-Stufen-Druckregelventil verwendet wird. Hierdurch ist es möglich, die Federung den Belastungswellen besser anpassen zu können.

Durch die DE 101 07 631 A1 ist des weiteren eine Vorrichtung bekannt, bei der ein Druckregelventil durch ein Vorsteuerventil gesteuert wird, das vom Zulaufdruck zu den Kolbenräumen betätigt ist und das bei Unterschreiten eines vorgegebenen Zulaufdrucks in der Zulaufleitung zu den Kolbenräumen das Druckventil auf eine höhere Regelstufe schaltet. Dadurch kann im niedrigen Belastungsbereich an der Vorderachse der Druck in den Ringräumen der Federzylinder angehoben werden.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung geht von der DE 101 07 631 A1 aus und hat die Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen, die bei niedrigem Zylinderdruck ein hohes Druckniveau in die Ringräume einregelt und bei mittlerem und hohem Druckniveau dieses Druckniveau absenkt. Die Vorrichtung soll möglichst einfach in ihrem Aufbau und preiswert herzustellen sein.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Niveauregelung über zwei 2/2-Wegeventile erfolgt, die in die Zu- und Ablaufleitung zu und von den Zylinderräumen der Hydraulikzylinder eingesetzt sind und dass die Steuerung des Druckniveaus in den Ringräumen der Hydraulikzylinder über ein in die Zulaufleitung zu den Ringräumen der Hydraulikzylinder eingefügtes Zweistufen-Druckregelventil erfolgt, das einem Vorsteuerventil nachgeschaltet ist, welches in Abhängigkeit von dem Druckniveau in der Zulaufleitung beaufschlagt wird. Durch diese Maßnahmen ist es möglich, eine Vorrichtung zu schaffen, welche die gestellten Anforderungen erfüllt und in ihrem Aufbau äußerst preisgünstig ist.

Die Pumpe wird so ausgelegt, dass sie bei jedem Regelvorgang der Niveauregelung ihre maximale Förderleistung erbringt, das heißt, mit einem maximalen Druck arbeitet.

Zur Regelung der Volumenströme in den Leitungen werden in die Zulaufleitung und in die Ablaufleitung zu und von den Zylinderräumen Durchlassdrosseln unterschiedlichen Querschnitts eingefügt.

In die von der Zulaufleitung zu den Ringräumen der Hydraulikzylinder zwischen dem Zweistufen-Druckregelventil und den Ringräumen wird ein entsperrbares Rückschlagventil eingesetzt. Dieses Rückschlagventil hält den Druck in den Ringräumen aufrecht bis über eine Steuerleitung eine Entsperrung erfolgt. Mit der Steuerleitung, die zur Pumpe führt ist ein Steuerschieber verbunden, welcher einen Durchlass zur Ablaufleitung öffnet.

Nach der Durchlassdrossel in der Zulaufleitung ist eine zum Vorsteuerventil führende Steuerleitung angeschlossen. Hierdurch wird erreicht, dass das Vorsteuerventil bei niedrigem Druck in der Zulaufleitung in seiner Ausgangsstellung geschlossen ist, bei mittlerem Druck seine Mittelstellung einnimmt und bei hohem Druck seine Endstellung erreicht.

Kurzbeschreibung der Zeichnung
Anhand eines in der beiliegenden Figur dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Vorrichtung nachstehend näher erläutert.
Ausführung der Erfindung
In der Figur ist das Schaltschema der Vorrichtung dargestellt. Dabei ist die Vorrichtung nicht näher gezeichnet sondern ihr Umriss lediglich durch die strichpunktierte Linie 20 angedeutet. An die Vorrichtung anschließbar sind eine Pumpe, ein Ablauftank sowie die Federzylinder mit den damit in Verbindung stehenden hydropneumatischen Druckspeichern. Der zur Pumpe führende Anschluss ist mit P bezeichnet, der Anschluss zum Tank mit T und die Anschlüsse zu den Ringräumen bzw. Zylinderräumen der Federzylinder mit R und mit Z. In die von der Pumpe kommende Leitung 21 ist das 2/2-Wegeventil 1 eingesetzt. In der eingezeichneten Stellung ist das Wegeventil 1 stromlos und die Leitung 21 abgesperrt. Diese Lage nimmt das Ventil ein, wenn die Kolben der Federzylinder sich in ihrer Neutralstellung befinden. Es sei bemerkt, dass die Figur mit allen darin eingefügten Ventilen, Schiebern und dergleichen diese neutrale Stellung wiedergeben.
Wenn der Fahrzeugaufbau abgesenkt ist, und eine Aufregelung vorgenommen werden soll, wird das Ventil 1 bestromt und dadurch die Sperrung der Zulaufleitung 21 aufgehoben. Die von der Pumpe kommende Druckflüssigkeit fließt sodann durch die Düse 11 und das Rückschlagventil 10 zu den Zylinderräumen der Federzylinder. Hinter der Düse 11 ist an die Zulaufleitung 21 die Steuerleitung 22 angeschlossen, die mit dem Vorsteuerventil 5 in Verbindung steht. Durch den erhöhten Druck in der Steuerleitung 22 wird das Vorsteuerventil 5 in Stellung a bzw. b gedrückt und das 2/2-Stufendruckregelventil 4 über die Leitung 23 mit der Zulaufleitung 21 verbunden. In Mittelstellung – Stellung a – bei niedrigem Druckniveau erhält das Druckregelventil 4 über das Rückschlagventil 16 den Speisedruck und den Steuerdruck zum Einregeln eines hohen Druckniveaus. Vor dem Rückschlagventil 16 ist in die Leitung 23 die Steuerleitung 24 angeschlossen, welche über die Leitung 25 mit dem entsperrbaren Rückschlagventil 6 verbunden ist. Das Rückschlagventil 6 wird entsperrt und der Zufluss aus den Ringräumen zum Druckregelventil 4 geöffnet. An die Leitung 25 ist die weitere Steuerleitung 26 angefügt, die zum Steuerschieber 7 führt, und die Druckentlastung der LS-Steuerleitung gesperrt. Ein weiterer Druckanstieg in der Steuerleitung 24 führt zur Öffnung des Rückschlagventils 13 und in der Steuerleitung 27 wird der Druck erhöht, welcher die Pumpe auf ihr maximales Druckniveau aufregelt. Die Düse 11 bestimmt die Druckölmenge, die in die Zylinderräume der Federzylinder einfließt. Das sich bei mittlerer und hoher Achslast einstellende Druckniveau führt dazu, dass das Vorsteuerventil 5 seine dritte Schaltstellung – Stellung b – erreicht und dadurch eine Absenkung des Steuerdrucks am Druckregelventil 4 bewirkt. Hierdurch wird ein niedriges Druckniveau in den Ringräumen eingeregelt. Nach Erreichen der Soll-Lage des Fahrzeugs wird das Wegeventil 1 stromlos geschaltet. Damit die im Federkreis der Ringräume enthaltenen Leitungen schnell abgesperrt werden und der Steuerdruck in der LS-Leitung sich abbauen kann, sind die Überbrückungsleitungen 28 und 29 vorgesehen, in denen die Düsen 14 und 15 eingesetzt sind und eine Druckentlastung erfolgen kann. Die Überbrückungsleitung 28 verbindet die Zulaufleitung 21 mit der Abflussleitung 30 zum Tank und die Überbrückungsleitung 29 verbindet die Steuerleitung 25 ebenfalls zum Tank. Sobald die Steuerleitungen 24 und 26 drucklos sind öffnet der Steuerschieber 7 die Verbindung zum Tank und die LS-Steuerleitung 27 kann entlastet werden.
Für den Abregelvorgang wird das 2/2-Wegeventil 2 bestromt und dadurch die Zylinderräume der Federzylinder über die Leitung 30 mit dem Tank verbunden. Das Drucköl strömt durch das geöffnete Ventil 2 zur Düse 12, wo es sich auf das Druckniveau der Zylinderräume aufstaut. Durch den aufgestauten Druck gelangt Drucköl über die Düse 14 und die Düse 11 zum Vorsteuerventil 5.
Hierdurch wird der Pumpendruck in die LS-Steuerleitung geschaltet, so dass die Pumpe den Maximaldruck fördert und die Druckregelfunktion des Zweistufen-Druckregelventils 4 erfolgt in Abhängigkeit von der Ventilstellung des Vorsteuerventils 5, welches in Abhängigkeit vom Druckniveau in Stellung a bzw. b geschaltet wird. Der Querschnitt der Düse 12 bestimmt die Abregelmenge. Nach Erreichen der Soll-Lage wird das 2/2-Wegeventil 2 stromlos geschaltet und der Druckölabfluss vom Anschluss Z unterbrochen. Über die Düsen 14 und 15 baut sich der Druck in den Steuerleitungen 24, 25 und 26 ab und das Rückschlagventil 6 schließt. Das Vorsteuerventil 5 geht in seine Ausgangslage zurück und sperrt die Druckölzufuhr zum Ventil 4 ab. Über den Steuerschieber 7 kann sich der Druck in der LS-Steuerleitung 27 abbauen. In den Federkreis ist das Druckbegrenzungsventil 3 eingefügt, welches zur Absicherung der Federspeicher dient. Die am Zweistufen-Druckregelventil 4 angebrachte Düse 31 bestimmt die Ringraum-Regelmengen für Zu- und Ablauf. Die Serviceschrauben 8 und 9 sind für Arbeiten an der Vorrichtung für den Druckabbau gedacht.

Claims

Vorrichtung zur Steuerung des Federungsverhaltens von Fahrzeugen mit wechselnden Achslasten, insbesondere der Vorderachse, mit einer Niveauregelung und mit hydropneumatischen Federungseinrichtungen zwischen ungefederten und gefederten Massen sowie mit doppelt wirkenden Hydraulikzylindern, deren Druckräume – Zylinderräume und Ringräume –über Druckleitungen mit einer Pumpe verbunden sind, wobei das Druckniveau in den Ringräumen in Abhängigkeit vom Druckniveau in den Zylinderräumen eingestellt wird und bei niedrigem Druck in den Zylinderräumen der Druck in den Ringräumen angehoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Niveauregelung über zwei 2/2-Wegeventile (1; 2) erfolgt, die in die Zu- und Ablaufleitungen (21; 30) zu und von den Zylinderräumen der Hydraulikzylinder eingesetzt sind und dass die Steuerung des Druckniveaus in den Ringräumen der Hydraulikzylinder über ein in die Zulaufleitung (23) zu den Ringräumen der Hydraulikzylinder eingefügtes Zweistufen-Druckregelventil (4) erfolgt, das einem Vorsteuerventil (5) nachgeschaltet ist, welches in Abhängigkeit von dem Druckniveau in der Zulaufleitung (21) beaufschlagt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe bei jedem Regelvorgang der Niveauregelung ihre maximale Förderleistung erbringt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Zulaufleitung (21) und in die Ablaufleitung (30) zu und von den Zylinderräumen Durchlassdrosseln (11; 12) unterschiedlichen Querschnitts eingefügt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Zulaufleitung (23) zu den Ringräumen der Hydraulikzylinder zwischen dem Zweistufen-Druckregelventil (4) und den Ringräumen ein entsperrbares Rückschlagventil (6) eingesetzt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in die von der Zulaufleitung (23) zu den Ringräumen abzweigende LS-Steuerleitung (27) zur Pumpe ein Steuerschieber (7) eingefügt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die LS-Steuerleitung (27) über den Steuerschieber (7) zum Tank entlastet werden kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufleitung (21) nach der Durchlassdrossel (11) eine zum Vorsteuerventil (5) führende Steuerleitung (22) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuerventil (5) bei druckentlasteter Zulaufleitung (21) seine Nullstellung einnimmt, bei niedrigem Druck seine Mittelstellung a einnimmt und bei mittlerem und hohem Druck seine Endstellung b erreicht.