-
Titel der Anmeldung:
-
Niveauregeleinrichtung, insbesondere für Fahrzeuge ie Erfindung bezieht
sich auf eine selbstpumpende Niveauregeleinrichtung, insbesondere für Fahrzeuge.
Insbesondere für hycrcneumatische Federungen sind zahlreiche selbstpumpende Niveaugelreinrichtungen
bekannt, bei denen beim Einfedern der Feder in Pumpenkolben in einem Zylinder eintaucht
und bei den ab zur federnden Schwingungen des Fahrzeuges aus einem Vorratsbehälter
Drucköl in die Feder pumpt, so dass sich der Druck in der Feder erhöht und damit
das Niveau des Fahrzeuges während der Fahrt angehoben wird bis das Niveau die gewünschte
Soll-oder Konstruktionslage erreicht hat.Diese Niveauregeleinrichtung hat den Nachteil,
dass im ungünstigen Falle das Fahrzeug mit bis zum Anschlag zusammengedrückten Federn
los fahrern muss, bevor nach einer ehr oder weniger langen Fahrstrecke der normale
Betriebszustand es Fahrzeuges bzw. das Sollniveau erreicht wird.
-
Dies kann dazu führen, dass beispielsweise ein voll beladenes Fahr
zeug nicht aus einer Tiefgarage herausfahren kann, weil die Fahrt strecke in der
Garage zum Anheben des Fahrzeugniveaus nicht aus reicht und das Fahrzeug am Anfang
oder am Ende der Rampe, das neisst, dort wo die Neigung der Rampe in eine Horizontale
übergeht, wegen zu geringer Badenfreiheit aufsetzt.
-
Es sind auch Niveauregeleinrichtungen, die mit Luftfedern zus ammenarbeiten
bekannt, bei denen das Anheben des Fahrzeugniveaus auch im Stand erfolgt. Bei diesen
Einrichtungen ist am Fahrzeughauptteil ein Regelventil befestigt, dessen Betätigungsglied
beispielsweise über ein Gestänge den Abstand der Achse vo Fahrzeughauptteil abgreift.
Wird das Fahrzeug beladen und äadurch der Abstand zwischen Aufbau und Achse vermindert,
dann öffnet sich das Niveauregelventil so, dass Luft aus einem Druc.-.-luftbehälter
solange in die Luftfeder einströmt, bis der Sollabstand wieder hergestellt ist.
Vergrössert sich durch Entladung der Abstand zwischen Achse und Aufbau, dann lässt
das .ivLau-! regelventil Luft aus der Luftfeder ab. Diese Niveauregeleinric:tunF
gen haben den Nachteil, dass sie einen relativ hohen Energiebedarf haben und der
Druckluftspeicher von einem Kompressor aof ein bestimmtes Druckniveau gehalten werden
nuss. Ausserdem arbeiten sie mit einem offenen Luftkreislauf, was wegen der ;;itterungs-
und temperaturabhängigen Luftfeuchtigkeit zu Vereisungsproblemen und Korrosionsschäden
führt.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine selbstpumpen Niveauregeleinrichtung
zu schaffen, die ohne fremdes Arbext;-mittel in einem geschlossenen System arbeitet
und es erlaubt, auch im Stillstand das Niveau des abzufedernden Teiles bzw. a-s
Fahrzeuges auf einen Sollwert anzuheben.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass mindestens
ein Raum, der zu beiden Seiten der Drosselorgane eiro Dämpfers liegenden Räume über
eine mit einem Rückschlagventi.
-
versehene Pumpleitung mit einem Hochdruckspeicher verbunden ist, von
dem eine Rückführleitung zu einem Niveauregelventil führt.
-
dass über eine Regelleitung mit einem Raum des Dämpfers verL.
-
den ist und mittels eines Betätigungsgliedes in eine Schlie3-stellung
und in eine den Hochdruckspeicher über die Rückführleitung und die Regel leitung
mit einem Raum des Dämpfers erbindende Schaltstellung schaltbar ist.
-
Die Druckschwankungen zu beiden Seiten der Drosselorgane ein-Dämpfers
sind erheblich grösser als die Druckschwankungen innerhalb einer Gasfeder. Deshalb
reicht im allgemeinen auch die r i Fahrt über eine relativ gute Strasse auftretenden
Schwingungen aus, den Hochdruckspeicher auf einen Druck zu bringen, der grösser
ist als der statische Druck in der Feder bei der grössten vorgesehenen Belastung.
Im Stillstand eines Fahrzeuges steht beim Beladen stets eine ausreichende Druckdifferenz
zur Verfügung, um durch Luft bzw. Flüssigkeitszufuhr aus dem Hochdruckspeicher das
Fahrzeugniveau in die Sollstellung zu bringen.
-
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist @ ist
destens ein Raum des Dämpfers über eine mit einem Rucsscl'aventil versehene Saugleitung
mit einem Niederdruckbehälter verbunden, von dem eine Leitung zum Niveauregelventil
führt, dessen Betätigungsglied in eine den Niederdruckbehälter mit einem Raum des
Dämpfers verbindende Schaltstellung schaltbar ist. ji dieser Ausführungsform kann
ein Fahrzeug, das durch Entlastung auf ein zu hohes Niveau gehoben wurde, durch
Abfuhr von Luft oder Flüssigkeit aus dem Dämpfer in den Niederdruck speicher in
die Sollstellung abgesenkt werden.
-
Zweckmässigerweise bildet jede Gasfederung eine Achse oder cne einzelne
Gasfeder (oder die Gasfedern einer Achse) mit ihrer.
-
pneumatischen oder hydraulischen Dämpfer und dem dazugehörIn Hochdruckspeicher
und dem Niveauregelventil eine in sich geschlossene Einheit, die von den übrigen
Federungs- und Dämpfungsvorrichtungen mit Niveauregeleinrichtungen unabhängig sind.
-
Weil die erfindungsgemässe Regeleinrichtung völlig geschlossen ist,
ergibt sich die vorteilhafte Möglichkeit, das Niveauregelventil nicht durch Abgriff
eines Relativweges zwischen Rad bz-w.
-
Achse und Aufbau, sondern durch die Drücke im Hochdruckspeicher, im
Feder- bzw. Dämpfer-Raum und gegebenenfalls im Niederdruzkspeicher zu steuern, in
dem diese auf Steuerelemente, beispielsweise Steuerkolben oder Membranen wirken,
die derart mit de Betätigungsglied des Regelventils gekoppelt sind, dass sich nie
von den Steuerelementen ausgeübten Kräfte addieren. Steht was
Fahrzeug
in Sollstellung, dann hält eine Rückstellfeder das - -tätigungsglied des Regelventils
in Schließstellung. Je nach n auf die Steuerelemente wirkenden Drücke wird das Si-veaurecel~-til
gegen die Wirkung der Rückstellfeder in Öffnungsstellung @ebracht, um beispielsweise
ein Fahrzeug wieder auf Sollnivea zu heben. Sofern die Regeleinrichtung auch einen
Nieaerdruc -hälter aufweist, muss auch der Druck dieses Behälters über ei.
-
Steuerelement, auf das Betätigungsglied des Regelventils gebracht
werden, so dass nun das Regelventil in verschiedene Schaltstellungen gebracht werden
kann, beispielsweise in die Schaltstellung "Füllen", "Schliessen", "Ablassen".
-
Die Niveaureguliereinrichtung nach der Erfindung hat die folgenden
Vorteile: 1. Sie arbeitet ohne Zufuhr von Fremdenergie und benötigt keinen Kompressor
und keine ölpumpe.
-
2. Eine Niveauregulierung ist auch im Stillstand eines Fahrzeuges
möglich.
-
3. Die Maximalkraft bleibt begrenzt, wenn Hochdruckspeicher und/ oder
Niederdruckspeicher immer über Rückschlagventile angeschlossen sind. Wenn der Hochdruckspeicher
über ein RLCE-schlagventil mit dem Dkmpferraum verbunden ist, der zwischen Drosselorgan
und Achse sitzt, ist die maximale Dämpferkraft begrenzt.
-
4. Der Bauaufwand ist gering, weil keine besonderen Pumpenteile erforderlich
sind.
-
5. Auch bei der Ausführung nur mit Hochdruckspeicher ist eine getrennte
Regelung jeder einzelnen Feder oder Federung einer Achse möglich, da im Stand des
Fahrzeuges nur ein Anheben, aber kein Absenken möglich ist. Das Absenken erfolgt
während der anschliessenden Fahrt. Deshalb ist es möglich, 7eae Feder bzw. Federung
einer Achse mit ihrem hochdruckspeicher una ihrer Niveauregeleinrichtung als eine
in sich geschlossene Einheit auszubilden.
-
6. Geringe Undichtigkeiten sind unkritisch, weil sie nur zu einem
Anheben des Fahrzeugaufbaues ftlhren, wobei das Fahrzeug fahrbereit bleibt und sich
bei der anschliessenden Fahrt wieder auf Normalniveau abpumpt.
-
7. Weil die Niveauregeleinrichtung als ein geschlossenes System ausgebildet
ist, ergibt sich die Möglichkeit, ein Niveaurecelventil zu verwenden, das keinen
Abgriff des Relativweges benötigt.
-
Die während der Schwingungsvorgänge im Dämpfer anfallende Arbeit in
Form von Druckschwankungen wird zum Teil dazu benutzt aus einem Niederdruckspeicher
Gas oder Flüssigkeit abzusaugen und in einen Hochdruckspeicher zu pumpen.
-
Dabei ist der Druck im Hochdruck speicher höher als der statische
Druck in der Feder bei der grössten vorgesehenen Belastung. Der Druck im Niederdruck
speicher ist niedriger als der statische Druck in der Feder bei der kleinsten vortx
sehenen Belastung. -Dadurch steht im Stillstand beim Be- oder Entladen eine ausreichende
Druckdifferenz zur Verfügung, um durch Zufuhr von Luft oder Flüssigkeit aus dem
Hochdruckspeicher oder Abfuhr in den Niederdruckspeicher die Feder in die Mittelstellung
zu bringen.
-
Man kann also bei einem Kraftfahrzeug die während der Fahrt anfallende
Arbeit zum Teil speichern, um sie im Stillstand des Fahrzeuges zur Anhebung oder
Absenkung des Fahrzeugni- -veaus zu benutzen.
-
In einfacher Ausführung besitzt die erfindungsgemässe Regeieinrichtung
nur einen Hochdruckspeicher. In diesem Fall wird während der Fahrt Arbeit gespeichert
und steht im Stillstand
zum Anheben des Fahrzeugniveaus zur Verfügung.
Das Absenken js Fahrzeugniveaus kann dabei jedoch nur während der Fahrt durch Zurückpumpen
in den Hochdruckbehälter erfolgen.
-
Das Zurückpumpen kann auch unter Beibehaltung aller übrigen Eigenschaften
durch eine fremdangetriebene Hilfspl=!pe erfoln.
-
Diese Hilfspumpe kann entweder gezielt an- bzw. abgeschaltet werden,
oder aber kontinuierlich arbeiten.
-
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den UnteransF=üchen
und der folgenden Beschreibung, in welcher mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung
unter Bezugnahme auf die Zeicvlnungen näher erläutert werden.
-
Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Gas-Federungs-und
Dämpfungsvorrichtung mit erfindungsgemässer Niveaureguliereinrichtung, die einen
Hochdruckbehälter und einen Niederdruckbehälter aufweist, Fig. 2 eine schematische
Darstellung einer Niveaureguliereinrichtung, die von der in Figur 1 gezeigten abgeändert
ist, Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Gas-Federungs-und Dämpfungsvorrichtung
mit einer keinen Relativweg zwischen Aufbau und Rad oder Achse abgreifenden Niveaureguliervorrichtung,
Fig.
4 eine schematische Darstellung einer Gas-Federungs-und Dämpfungsvorrichtung mit
einer vereinfachten t.siJeaureca reinrichtung, die nur mit einem Hochdruckbehälter
arbeitet, Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Niveaureguliereinrichtung,
die der in Figur 4 gezeigten entspricht und rit einer selbständigen Regelung versehen
ist, Fig. 6 eine schematische Darstellung einer hydrcrneumatirc; arbeitenden Federungs-
und Dämpfungsvorrichtung mit einer ti ; aureguliervorrichtung nach Figur 4, Fig.
7 eine Darstellung einer hydropneumatischen Federungs-und Dämpfungsvorrichtung mit
Regulierventil, Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Gas- Federungs-und Dämpfungsvorrichtung
mit Hilfspumpe, Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Gas- Federung-und Dämpfungsvorrichtung
mit einem Druckverstärker zum Pumpen in dem Hochdruckbehälter.
-
Die in der Figur 1 dargestellte mit Druckgas oder Druckluft arbeitende
Federungs- und Dämpfungsvorrichtung weist einen Federungsraum 1 auf, dessen Volumen
mittels einer beweglichen Wand 3 veränderbar ist und einen Dämpferraum 2, dessen
Volumen mittels einer beweglichen Wand 4 veränderbar ist und der über in zwei Richtungen
wirkende Drosselorgane 5 mit dem Federungsraum 1 verbunden ist. Diese Vorrichtung
ist derart zwischen den gegeneinander zu federnden Teilen 6 und 7 des Fahrzeuges
angeordnet, dass beim Einfedern das Volumen des Federungsraumes 1 verkleinert und
gleichzeitig das Volumen des Dämpferraumes
2 vergrössert wird und
beim Ausfedern das Volumen des Federungs- sraumes 1 vergrössert und das Volumen
des Dämpferraumes 2 ver einert wird. Zu beiden Seiten des eine Trennwand 6 bildenden,
zufedernden Teils sind im Querschnitt verschieden grosse Faltel1-bälge angeordnet,
die an ihren Enden mittels Platten 3 und 4 verschlossen sind. Die Platten 3,4 sind
über eine durch die Trennwand 6 gleitend geführte Stange 8 starr miteinander verbunden.
Die Trennwand 6 ist starr mit dem abzufedernden Fahrzeugteil, zum Beispiel ein Fahrzeugrahmen
oder eine Fahrzeugachse, verbunden, während das Teil 7 starr mit der Nabe eines
Races, zum Beispiel über einen Querlenker verbunden ist.
-
An dem zum Federungsraum 1 führenden Anschlußstutzen 9 ist eine zum
Niveauregelventil 10 führende Regelleitung 11 angeschlossen.
-
Diese Regelleitung 11 kann - wie die gestrichelt gezeichnete Leitung
11' zeigt - auch an den Raum 2 des Dämpferteils angeschlossen sein. Eine von der
Regelleitung 11 abgezweigte Pumpleitung 12 führt zu einem Hochdruckbehälter 13.
In dieser Purpleitung 12 ist ein zur Gas-Feder- und Dämpfungsvorrichtung 1 bis 5
bzw. zur Regelleitung 11 hin sperrendes Rückschlagventii 14 angeordnet. Von dem
Regelventil 10 führt eine Rückstro.leitung 15 zum Hochdruckbehälter 13. Ferner ist
an dem Raum 2 des Dämpfungsteils eine Saugleitung 16 angeschlossen, die zum Niveau
regelventil 10 führt und über die Leitung 17 mit einet Nieäerdruckbehälter 18 verbunden
werden kann. Diese Saugleitung 16 kann - wie die gestrichelt gezeichnete Leitung
16' zeigt -auch am Raum 1 angeschlossen sein. In der Saugleitung 16 ist
ein
zum Niederdruckbehälter 18 hin sperrendes Rückschlagventi; 19 angeordnet. Zwischen
Leitung 16 und Leitung 12 kann noch e;n Rückschlagventil 14' angeordnet sein, über
das beim. Ausfedern in den Hochdruckspeicher gepumpt wird. Ausserder. kann zwischen
Leitung 11 und Leitung 16 ein Rückschlagventil 19' angeordna sein, das beim Ausfedern
aus dem Niederdruckspeicher absaugt.
-
Das Niveauregelventil 10 wird von einem Schalt- oer Reeih: 1 20 betätigt.
In der Pumpleitung 12 ist noch ein Druckbegrenzungsventil 21 und in dem in das Regelventil
10 einmünöenden Teil der Regelleitung eine Drossel 22 angeordnet. Obgleich es sich
bei dieser Federungs- und Dämpfungsvorrichtung mit Niveauregullsreinrichtung um
ein geschlossenes System handelt, können auf Dauer Leckverluste auftreten, die über
ein Füllventil 23 ausgeglichen werden können.
-
Bei den Feder-Dämpfer-Vorrichtungen nach den Figuren 1, 3, 4, 6, 7
und 8 treten wegen der Wirkung der Drosselorgane 5 im Fahrt betrieb in den Räumen
1 und 2 Druckschwankungen auf, die wesentlich grösser sind als in einer üblichen
Gasfeder. Bei der erfindungsgemässen Niveau-Regeleinrichtung werden diese Druck
schwankungen benutzt, um während des Fahrbetriebes den ilcc;neruckspeicher 19 auf
einen hohen Druck aufzupumpen und en Niederdruckspeicher 18 bis auf einen Mindestdruck
abzusaugen. Der Druck im Hochdruckspeicher 13 ist grösser als der statische Druck
in Mittellage bei grösster Belastung des Fahrzeugs. Der:'-entsprechend ist der Druck
im Niederdruckspeicher 18 kleiner als der statische Druck in Mittellage bei geringster
Belastung
der Feder bzw. des Fahrzeuges. Dadurch stehen beim Be-
und Entladen eines Fahrzeuges stets ausreichende Druckdifferenzen für die Niveauregulierung
zur Verfügung.
-
Bei der Niveau-Regeleinrichtung nach Figur 1 wird die Infor-ation
über das Fahrzeugniveau durch eine "niederfrequente" Arkoppelung des Relativweges
zwischen Aufbau und Rad oder Achse auf das Niveauregelventil 10 übertragen. In der
Konstruktior.slage des Fahrzeugs steht der Regelhebel 20 des Niveauregelventils
10 in Nullstellung 0, das heisst, die Leitungen 11, 15, 16 und 17 sind abgesperrt.
Uberschreitet beim Federn der dinmische Druck im Raum 1 den Druck im Hochdruckspeicher
13, so wird bei geöffnetem Druckbegrenzungsventil 21 über die Regelleitung 11 und
die Pumpleitung 12 dem Hochdruckspeicher 13 Ja zugepumpt. Sobald der Druck im Raum
1 der Gasfeder unter den Druck im Hochdruckspeicher 13 sinkt, verschliesst das Rückschlagventil
14 die Pumpleitung 12. Entsprechendes gilt für Raum 2 in Verbindung mit dem Rückschlagventil
14'. Durch da vom Federraum 1 in den Hochdruckspeicher 13 geförderte Gasolmen sinkt
das Fahrzeugniveau geringfügig ab und das Niveaure:jventil 10 geht in Schaltstellung
III. Sinkt nun beim Federn .er dynamische Druck im Raum 2 des Dämpferteils unter
den Druck 1.
-
Niederdruckspeicher 18, dann wird über die Saugleitung 16 in den Raum
2 des Dämpferteils 2 angesaugt. Steigt der Druc: Raum 2 über den Druck im Niederdruckspeicher
an, wird durch das Rückschlagventil 19 diese Verbindung gesperrt. Entsprechenres
gilt für Raum 1 in Verbindung mit dem Rückschlagventil 19'.
-
Durch das aus dem Niederdruckspeicher 18 der Gas-Federungs- u.u Dämpfungsvorrichtung
zugeführte Gasvolumen steigt das Fahrt niveau wieder an. Das Niveauregulierventil
geht wieder in Stellung 0.
-
Ist der Nenndruck im Hochdruckspeicher 13 erreicht, verschlic;-st
das Druckbegrenzungsventil 21 die Verbindung zwischen der P -leitung 12 und dem
Hochdruckspeicher 13. Hat die Federungs- ild Dämpfungsvorrichtung aus dem Niederdruckspeicher
18 genügen; Gasvolumen angesaugt, so dass die Konstruktionslage des Failrzeuges
erreicht ist, verschliesst das Niveauregelventil 1C in Nullage des Regelhebels 20
die Verbindung zwischen der Saugleitung 16 und. dem Niederdruckspeicher 18. In diesem
"Normalzustand" hat die Niveauregeleinrichtung keinen Einfluss auf i e Feder-Dämpfer-Charakteristik
der Gas-Federungs- und Dämpfunc vorrichtung.
-
Beim Beladen des Fahrzeuges steigt die auf die Gas- oder Luft feder
wirkende Radkraft, der statische Druck in den Räumen und 2 steigt und das Volumen
in diesen Räumen 1 und 2 verringert sich, wodurch das Fahrzeugniveau absinkt. Der
Regelhebel 2C des Niveauregelventils 10 geht in die Schaltstellung I. Dadurch werden
die Rückströmleitung 15 und die Regelleitung 11 miteinanker verbunden. Dies hat
zur Folge, daß aus dem Hochdruckspeicher 13 Gas über die Regelleitung 11 in die
Räume 1 unc 2 der Federungs- und Dämpfungsvorrichtung strömt. Durch diese
Gaszufuhr
steigt das Fahrzeugniveau wieder an, bis der Regslhebel 20 in die Schaltstellung
III schaltet und die Verbindung zwischen dem Hochdruckspeicher 13 und Regelleitung
11 unterbricht Das weitere Anheben des Fahrzeugniveaus bis zur aestruktionslage
erfolgt im Fahrbetrieb durch Ansaugen von Gas aus dem Niederdruckspeicher 18q Beim
Entladen des Fahrzeugs sinkt der Druck in den Räumen 1 und 2 der Federungs- und
Dämpfungsvorrichtung, das Volumen vergrößert sich und bewirkt ein Anheben des Fahrzeugniveaus.
-
Dadurch geht der Regelhebel 20 des Niveauregelventils 10 in die Stellung
II. Dadurch wird die Regelleitung 11 mit der zum Niederdruckspeicher 19 führenden
Leitung 17 verbunden.
-
Aus den Räumen 1 und 2 strömt nun Gas über die Regelleitunp 11 in
den Niederdruckspeicher 18. Dadurch sinkt das Fahrze-.gni veau, bis der Regelhebel
20 bei Erreichen der Konstruktionslage in die Nullstellung 0 geht und die Verbindung
zwiscl.e.n der Regelleitung 11 und dem Niederdruckspeicher 18 absperrt.
-
Die Einrichtung wird über das Füllventil 23 mit Druckgas oder Druckluft
23 gefüllt und zwar unmittelbar in den Hochdruckspeicher 13. Vom Hochdruckspeicher
13 strömt Gas beim Füllen über das Niveauregelventil lo in die Regelleitung 11 und
von dort in die Räume 1 und 2. Sobald sich das Fahrzeug soweit gehoben hat, dass
der Regelhebel 20 in die Schaltstellung III geht, sperrt das Niveauregelventil 10
die
Verbindung zwischen dem Hochdruckspeicher 13 und der Regelleitung 11 ab, so daß
nur noch der Hochdruckspeicher 1 bis auf einen festgelegten Fülldruck weitergefüllt
wird.
-
Der Niederdruckspeicher 18 bleibt bei dieser wErstfüllung" drucklos.
-
Geringfügige Leckverluste haben keinen Einfluß auf das Falarzeugniveau,
da die Niveauregeleinrichtung mit einem gewissen Gasüberschuss arbeitet. Eventuell
auftretende größere Gasverluste können über das Füllventil 23 durch Nachfüllen ausgeglichen
werden, Im Fahrbetrieb kann mit Nachfüllintervallen gerechnet werden, die im Bereich
der Reifenfüllintervalle liegen.Die Funktionsfähigkeit der Regeleinrichtung bleibt
erhalten, wenn die Pumpleitung 12 durch das Niveauregelventil lo und nicht durch
das Druckbegrenzungsventil 21 geregelt wird und die Saugleitung 16 mit einem auf
Minimaldruck ansprechenden Druckbegrenzungsventil ausgestattet ist.
-
Auch beliebige Anschlüsse der Regelleitung 11 sowie der SaJ?-leitung
16 an die Räume 1 und/oder 2 wird an der grundsätzlichen Funktion nichts ändern
Der günstigste Anschluß ist von der 3weiligen Auslegung der Gas- oder Luftfeder
undes Dämpferteils abhängig.
-
Die Drossel 22 in dem in das Niveauregelventil lo einmünd.r..en Teil
der Regelleitung hat die Wirkung, daß durch Drossel des Transports des Arbeitsmediums
die Regelvorgänge weich ablaufen,
Die Einrichtung nach Figur 1
hat die folgenden charakteristischen Eigenschaften: Anheben und Absenken des Niveaus
des Fahrzeugs ist sox-ohl während der Fahrt als auch im Stand möglich. Der dynamische
Druck in der Gas-Federungs- und Dämpfungsvorrichtung kann einen maximalen Druck
nicht überschreiten, weil jederzeit die Druckspitzen durch Pumpen in den Hochdruckbehälter
abgebaut werden. Im 'Normalbetrieb", das heißt, wenn das Niveau des Fahrzeugs sich
in Konstruktionslage befindet und der Regel- oder Schalthebel 20 in Nullstellung
0 steht, ist ein Saugen aus dem Niederdruckspeicher 18 und damit eine Minimalkraftbegrenzung
nicht möglich. Die Feder-Dämpfer-Charakteristik ist durch Maximalkraftbegrenzung
21 beeinflussbar. Ein relativ geringer Gasverlust ist unproblematisch.
-
Für ein schnelles Aufpumpen des Hochdruckspeichers 13 ist es zweckmässig,
wenn die Pumpleitung 12 über je ein Rückschlagventil 14 und 14' an beide Räume 1,
2 angeschlossen ist. Entsprechendes gilt für das Absaugen aus dem Niederdruckspeicher.
-
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich dadurch, daß
die Pump- undfoder Saugleitung mit Druckbegrenzungsventilen ausgerüstet sind und
die Pump- und/oder Sa gleitung über je ein Absperrventil, das im Niveauregel-rentil
lo
enthalten sein kann, geführt sind, Bei den folgenden Ausführungsbeispielen erhalten
gleiche oder gleichwirkende Vorrichtungen oder Organe die gleichen Bezugszeichen
wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1, Die Niveauregeleinrichtung nach Figur
2 ist gegenüber der Einrichtung nach Figur 1 tereinfachtt Hier sind die Regelleitung
11 und die Saugleitung 16 an denselben Raum 1 oder 2 der Federungs- und Dämpfungsvorrichtung
angeschlossen.
-
Die Saugleitung 16 ist - wie dargestellt - von der Regelleitung 11
abgezweigt und wird nicht vom Niveauregulierventil 10 geregelt. Die Räume 1 und
2 der Federungs- und Dämpfungsvorrichtung können bei entsprechend niederen dynamischen
Drücken laufend Gas aus dem Niederdruckspeicher 18 ansaugen.
-
Der Schalt- oder Regelhebel 20, der - wie bei dem Aus; rungsbeispiel
nach Figur 1 Bodenden Relativweg zwischen A@@@@ und Aufbau des Fahrzeugs abgreift
und als Regel- oder SZ: t- S größe verwendet, arbeitet in dieser Ausführung deshalb
rwiegend im Bereich zwischen der Nullage 0, in der alle Zuleitungen zum Ventil 10
gesperrt sind und der Schaltstellung II, in der die Regelleitung 11 mit der zum
Niederdruckbehälter 18 führenden Leitung 17 miteinander verbundn sind. In der Schaltstellung
II wird von den Räumen 1 ur
zuviel angesaugtes Gas wieder in den
Niederdruckspeicher i 1 abgelassen. Bei dieser Niveauregeleinrichtung mit ungeregelter
Pump- oder Druckleitung 12 kann der dynamische Druck in den Räumen 1 und 2 der Federungs-
und Dampfungsvorrichtung einen Mindestwert nicht unterschreiten. Die Feder-Dämpfer-Charakteristik
wird dadurch geringfügis bceinflußt, was in bestimmten Fällen von Vorteil ist.
-
Die Drossel 24 in der vom Hochdruckbehälter 13 zum Regelventil 10
führenden Rückführleitung 15 sowie die Drossel 25 in der vom Regelventil 10 zum
Niederdruckbehälter 18 führenden Leitung 17 dämpfen hier den Ablauf der Regelvorgänge.
-
Bei der Ausführungsform nach Figur 2 ist auch ein Saugen aus dem Niederdruckspeicher
18 möglich, wenn der Schalthebel 20 sich in Nullstellung 0 befindet. Dadurch wird
eine Begrenzung des minimalen Druckes in der Gas-Federungs- und Dämpfungsvorrichtung
erreicht Eine andere Art der Betätigung des Niveauregelventils 10 wird in den Niveau-Regeleinrichtungen
nach der Figur 3 vcrwendet. Bei dieser Niveauregeleinrichtung wirkt der Druck im
Hochdruckspeicher 13 über die Leitung 30 auf einen Ste--rerkolben 31 und der Druck
im Niederdruckspeicher 18 wirkt auf einen Steuerkolben 32. Schließlich wirkt auf
einen Steuerkolben 33 über die Leitung 34 und die Regelleitung 11 der Druck im Raum
1 der Gasfeder. Die Steuerkolben 31,32,33
- die auch als Membranen
ausgebildet sein können - werd bei dieser Einrichtung von den Drücken in der Reqellcit::r
11, im Hochdruckspeicher 13 und im Niederdruckspeicher eo beaufschlagt. Die daraus
entstehenden Kräfte werden addiert und wirken auf den Regelhebel 20 des Regelventils
10. An dem Hebel 20 greift ausserdem eine Feder 35 an, die den Hebel 20 in Schließstellung
O hält, wenn das Fahrzeugnivesl Konstruktionslage hat. Denn unabhängig von Belast:szustand
ist die Summe der durch die Steuerkolben 31, 32, 33 erzeugten Kräfte konstant, wenn
sich die Fahrzeugfeder in Mittellage befindet und das Volumen des in dem System
befindlichen Arbeitsmediumskonstant geblieben ist.
-
Wird von der Gas-Federungs- und Dämpfungsvorrichtung aus den Räumen
1 und/oder 2 über die Regelleitung 11, 11' und über die Pumpleitung 12 Gas in den
Hochdruckspeicher 13 gepumpt, sinkt das Volumen in der Gas-Federungs- und Dämpfungsvorrichtung.
Der statische Druck bleibt wegen der konstanten statischen Radlastjedoch gleich,
Der Druck im Hochdrucspeicher 13 steigt wegen des zugepumpten Volumens geringfügig
an und hat dadurch ein Anwachsen der vom Steuerkolben 31 auf den Regelhebel 20 ausgeübten
Kraft zur Folge, der dadurch in die Schaltstellung III geht. Die Federungs- u..l-Dämpfungsvorrichtung
kann in dieser Schaltstellung III Gas aus dem Niederdruckspeicher 3 ansaugen. Durch
das angesaugte Volumen steigt das Niveau des Fahrzeugs an, der Druck
in
der Gas feder mit Dämpfungsteil bleibt konstant und wird kleiner im Niederdruckspeicher
18, das heißt, die Kraft des Steuerkolbens 32 auf den Regelhebel 20 nimmt ab. Dieser
geht in Stellung 0. Die in der Zuleitung zum Zylinder des Steuer-36 sowie die Drossel
kolbens 32 befindliche Drossel37 in der Leitung 34 bewirken eine Milderung des Einflusses
hochfrequenter Druckschwankungen auf das Regelventil 1a.
-
Beim Beladen des Fahrzeugs steigt der Druck in der Federunqs-und Dämpfungsvorrichtung,
die Kraft des Steuerkolbens 33 wird größer und der Regelhebel 20 geht in die Schaltstellung
r. Beim Zuströmen von Gas aus dem Hochdruckspeicher 2 in die Gasfeder steigt das
Fahrzeugniveau an, der statische Druck in der Federungs- und Dämpfungsvorrichtung
bleibt konstant, während er im Hochdruckspeicher 13 abnimmt, das heißt, die Kraft
des Steuerkolbens 31 wird kleiner. Die Vorgänge bei.
-
Entladen des Fahrzeuges laufen entsprechend ab.
-
Durch Leckverluste sinkt das Fahrzeugniveau ab, erreicht jedoch je
nach der Größe des verlorengegangenen Gewichtes eine neue stabile Lagew in der es
dann,wie oben beschrie, wieder arbeitet.
-
Figur 4 zeigt die erfindungsgemäße Niveauregeleinrichtung in einfacher
Ausführung mit nur einem Druckspeicher 13.
-
Das vom Schalthebel 20 gesteuerte Niveauregelventil 1C kann je nach
Fahrzeugniveau in zwei Schaltstellungen gebracht werden, nämlich in die Schaltstellung
O,in der das Niveau regelventil 10 die Rückführleitung 15 von der Regelleitung 11
trennt und in die Schaltstellung I, in der das Niveaureoelventil 10 die Rückführlietung
15 mit der Regelleitung 11 verbindet.
-
Während der Fahrt wird der Hochdruckbehälter 13 über die Pur..pleitung
12 mit Druckgas gefüllt, wenn der Druck im Federungsraum 1 und/oder im Dämpfungsraum
2 grösser ist als der Widerstand des Rückschalgventils 14. Das Absenken des Fahrzeugniveaus
auf Konstruktionslage nach dem Entladen findet nur im darauffolgenden Fahrbetrieb
durch den Volumentransport des Arbeitsmitteis von der Federungs- und Dämpfungsvorrichtung
1,2 über die Regelleitung 11 und die Pumpleitung 12 in den Druckspeicher 13 statt.
Durch das Niveau-Regelsystem mit ungeregelter Pumpleitung 12 kann der dynamische
Druck in der Federungs-und Dämpfungsvorrichtung einen Maximalwert nicht überschreiten.
-
Spitzenkräfte werden dadurch vermieden.
-
Figur 5 zeigt eine Niveau-Regeleinrichtung nach der Erfindung, die
sich aus einer Kombination der aus Figur 4 ersichtlichen
Einrichtung
mit der aus Figur 3 ersichtlichen ohne äusseren Abgriff einer Steuergrösse arbeitenden
Einrichtung ergibt.
-
Die Figur 6 zeigt eine erfindungsgemässe Niveau-Regeleinrichtung in
Verbindung mit einer hydropneumatischen Feder-Dämpfer-Einheit. In ihrer Funktion
besteht kein grundsätzlicher Untcrschied zu der in Figur 4 gezeigten Ausführung
in Verbindung mit einer Gas-Feder-Dämpfer-Einheit, ausser, dass hier Drus öl statt
Gas gepumpt wird.
-
Figur 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines mit einer hydropneumatischen
Feder- und Dämpfungsvorrichtung zusarmenarbeitendes Niveauregulierventil 10, bei
dem die Steuerung im wesentlichen entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Figur
3 erfolgt.
-
Ein Steuerkolben 41 wird vom Druck des Druckspeichers 13 beafschlagt.
Eine Drosselleitung 30 verhindert, dass die Drucksc?.an kungen aus dem Bereich des
Rückschlagventils 14 der Steuerkolben 41 beeinflussen. Eine Nut 42 im Führungsbereich
des Kolbens 41 ermöglicht ein drosselfreies Strömen bis zur.
-
Ventilsitz 44. Dieser Sitz 44 ist so ausgebildet, dass die vom Druck
beaufschlagte Fläche bei geschlossenem Ventil 10 etwas kleiner ist als bei geöffnetem-Ventil,
so dass sich eindeutige Schaltzustände ergeben.
-
Durch die Tellerfedern 35, die der Kraft des Kolbens 41 u der Membran
43 entgegenwirkt, wird der Kolben 41 auf dem Vr.-tilsitz 44 in Schließstellung gehalten.
Die eDran 43 wird vom mittleren Druck aus Raum 1 bzw, 2 beaufschlagt. Die Dr: schwankungen
aus dem Raum 1 bzw, 2 werden durch die Drossel.
-
45 und 46 und dem dazwischenliegenden Windkessel 47 und dcw Trennkolben
48 ausgefiltert.
-
Befindet sich das Fahrzeug in Sollniveau, dann ist das Ventil AO geschlossen.
Die Rücks.tellfeder 35 hält den Kolben 41 entgegen der Druckkraft aus dem Hochdruckspeicher
13 und der Druckkraft der Membran 43 aus dem Raum 1 bzw. 2 ir, Schlieestellung.
Durch Vergrößerung der Zuladung vergrößert sich der Druck im Raum 1 und 2 und damit
auch auf die Membran 43.
-
Dadurch wird der Steuerkolben 41 von seinem Sitz 44 gehoben und es
strömt bl vom Hochdruckbehälter 13 in die Räume 1 und 2 Dadurch nimmt der Druck
im Hochdruckspeicher 13 und dait d.-r Druck auf den Steuerkolben 41 ab und die Rückstellfeder
35 drückt den Steuerkolben 41 wieder gegen den Sitz 44.
-
Die Drossel 49, die als Ringspalt ausgebildet ist, hat eine stärkere
Drosselwirkung als die Drosseln 30, 45, 46. Sie bewirkt, daß auch bei geöffnetem
Ventil 10 der Druck des 13 auf den Steuerkolben 41 wirksam ist, Dadurch wird ein
Schnarren des Ventils vermieden.
-
Sollten bei extremen Fahrzuständen die Druckschwankungen z .m Füllen
des Speichers 13 nicht ausreichen, so muß ein Drucverstärker
undZoder
eine kleine Kolbenpumpe innerhalb des Verdrängerraumes 1 montiert werden, die während
der Fahrt laufend Drucköl in den Speicher 13 for-rt.
-
Diese Pumpe besteht zum Beispiel aus einer Pumpenstange, die innerhalb
des Verdrängers mit der Achse verbunden ist und in einer Kolbenbohrung eintaucht,
die innerhalb des Verdrängers mit dem Aufbau verbunden ist. Der so gebildete Pum..pcnraun.
ist über Rückschlagventile mit dem Verdrängerraum und dem Druckspelcher verbunden.
-
In Figur 8 ist in den Räumen 1 und 2 einer Gas-Feder- und Dämpfervorrichtung
eine Pumpe 50 angeordnet, die dazu dient, cen auch ochdruckspeicher 13(bei Fahrt
über eine sehr gute Strasse, das heisst, bei kleinen Hüben der Gas-Feder-Dämpfervorrichtunc,
bei denen sich in den Räumen 1 und 2 noch kein ausreichender Druck aufbaut, zu füllen.
-
Beim Ausfedern saugt die Pumpe 50 über das Rückschlagventil 51 Gas
aus dem Raum 2. Wegen der Wirkung der Drosselventile 5 ist beim Ausfedern der Druck
im Raum 2 grösser als der Druck in der Feder- und Dämpfervorrichtung in Ruhelage,
das heisst, die Pumpe 50 kann auch aus dem Niederdruckspeicher 18 ansaugen.
-
Beim Einfedern verdichtet die Pumpe 50 im Raum 52 das durch das Rückschlagventil
51 angesaugte Gas wegen ihres höheren Verdichtungsverhältnisses stärker als der
sie umgebende Raum und fördert das Gas über das Rückschlagventil 53 und die Regelleitung
11 in den Hochdruckspeicher 13.
-
Beim weiteren Ein federn der Gas feder setzt der elastische Anschlag
54 auf den unteren Rand des Zylinders 35 auf und verschiebt ihn gegen die Kraft
der vorgespannten Feder 56 in den Raum 2. Die Zylinderführung 57 ist so ausgelegt,
dass die Pumpe 50 Schwenkbewegungen der Teile 3 und 6 zueinander mitmachen kann.
-
Wegen der nachgiebigen Ankoppelung des Pumpenzylinders 55 über eine
vorgespannte Feder 56, lässt sich der Arbeitsbereich cer Pumpe, das heisst, der
Bereich, in dem der Kolben 56 relativ zum Zylinder 55 verschoben wird, je nach Auslegung
es Niveau-Regelsystems frei wählen. So ist es bei der Ausführung des .iveau-Regelsystems
mit nur einem Hochdruckspeicher 13 vcrteilhaft, wenn die Pumpe 50 sich bei ausgefederter
Feder in ihr Arbeitsbereich befindet, um somit auch bei kleinen hüuen nach dem Entlasten
ein schnelles Absinken des Fahrzeugs auf Normalniveau durch Zurückpumpen zu erreichen.
-
Bei grösseren Bewegungen der Feder- und Dämpfervorrichtung wird die
Leistung der Pumpe 50 unterstützt durch den beim Ausfedern im Dämpferraum 2 entstehenden
Druck, der das Arbeitsmittel durch d«e Rückschlagventile 51, 53 über die Regelleitung
11 in die Pumpleitung 12 und in den Hochdruckbehälter 13 drückt.
-
In Figur 9 ist ein Druckverstärker 60 dargestellt, der die Druckschwankungen
aus den Räumen 1 und 2 zu beiden Seiten der Drosselorgane 5 zum Antrieb des Stufenkolbens
59 benutzt und dabei den Druck aus einem der beiden Räume 1 oder 2 verstärkt und
über das Rückschlagventil 14 den Druck speicher 13 füllt.
-
Der Druckverstärker wird vorteilhafterweise so angeschlossen, daß
die Kolbenfläche 61 vom Druck aus dem Raum 1 beaufschlagt wird, während die Kolbenfläche
62 vom Druck aus Raum 2 beaufschlagt wirdt Der Raum-Uber der Kolbenfläche 63 wird
über das Rückschlagventil 64 vom Raum 2 befüllt, Ist der Druck im Raum 2 größer
als im Raum 1, so wandert der Stufenkolben 59 auf der Zeichnung nach links, Der
Raum oberhalb der Kolbenfläche 63 wird gefüllt. Wenn sich die Druckverhältnisse
ändern und der Druck im Raum 1 größer wird als im Raum 2, so wird der Stufenkolben
59 im Bild nach rechts wandern, das Gas über der Kolbenfläche 63 verdichten und
über das Rückschlagventil 14 in den Speicher 13 drucken.
-
Leerseite