DE3433918C1

DE3433918C1 - Selbstpumpendes,hoehenverstellbares Federbein fuer Fahrzeuge

Info

Publication number: DE3433918C1
Application number: DE3433918A
Authority: DE
Inventors: Hubert 5208 Eitorf Beck
Original assignee: Boge GmbH
Current assignee: ZF Boge GmbH
Priority date: 1984-09-15
Filing date: 1984-09-15
Publication date: 1986-03-13
Also published as: IT8521161A0; GB8522589D0; ES544121A0; FR2570457A1; GB2164417A; ES8608413A1; GB2164417B; IT1208552B

Description

Änderung der Dämpfungskraft möglich. Eine zusätzliche Höhenverstellung des Fahrzeugniveaus ist bei einer derartigen Ausführungsform nicht vorgesehen.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein sclbstpumpendes, höhenverstellbares Federbein so auszubilden, daß eine einfache elektrisch steuerbare Tragkraftänderung und eine hierzu parallel wirkende lastabhängige Verstellung der Zug- und Druckdämpfung möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vor- to gesehen, daß der Hebezylinder über einen das Rückschlagventil enthaltenden Kanal mit dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum verbunden ist und die Dämpfungsventile im Dämpfungskolben und die Bodenventile in ihrem öffnungsdruck derartig abgestimmt sind, daß beim Einfahrhub und auch beim Ausfahrhub jeweils nur ein Teil der vom Dämpfungskolben bzw. seiner Kolbenstange verdrängten Dämpfungsflüssigkeit in den Hebezylinder gepumpt wird.

Bei dieser Ausführungsform ist von Vorteil, daß der Kanal zwischen dem oberen Arbeitsraum und dem Ausgleichsraum einen Bypaß bildet, der mittels des Ventils geschlossen oder geöffnet werden kann. Wird das Ventil geschlossen, so wird das Öl über die Ausnehmung sowohl in der Zug- als auch in der Druckstufe in den Hebezylinder gepumpt und der Federteller nach einer gewissen Fahrzeit bis an einen Anschlag hochgepumpt. Da auf dem Federteller die Schraubenfeder ruht und sich diese oberhalb an der Karosse abstützt, bewirkt die erhöhte Federvorspannung ein entsprechendes Anheben des Fahrzeugaufbaus. Ist der Hebezylinder mit öl gefüllt, also der Fahrzeugaufbau geliftet, so stellt sich gleichzeitig auch eine der höheren Zuladung entgegenkommende härtere Dämpfung ein, da jetzt das Öl ausschließlich nur noch die Drosselorgane passieren kann. Auch während sich der Federteller auf dem Aufwärtsweg befindet, setzt bereits eine stetig ansteigende Dämpfung ein.

Beim Öffnen des Ventils sinkt der Fahrzeugaufbau wieder ab, das hat zur Folge, daß der Bypaß wieder parallel zur Dämpfung arbeitet und diese entsprechend weicher und damit komfortabler wird.

Nach einem wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß der Kanal ringförmig, koaxial zum Ausgleichsraum angeordnet ist und durch das Mantelrohr und ein weiteres Rohr gebildet wird. Hierbei wirkt der gesamte Ringraum als Bypaß bei entsprechend geschaltetem Ventil.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Abregelventil den über das Rückschlagventil mit dem Arbeitsraum und über eine ständig offene Ausnehmung mit dem Hebezylinder verbundenen Kanal mit dem Ausgleichsraum verbindet, bei unbelastetem Fahrzeug offen ist und dadurch einen Bypaß zu den Dämpfungsventilen und Bodenventilen freigibt.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß das Abregelventil den Hebezylinder mit dem Ausgleichsraum verbindet und zusätzlich ein Aufregelventil vorgesehen ist, das den in ständig offener Verbindung mit dem Arbeitsraum stehenden Kanal in seiner einen Stellung nur über das Rückschlagventil mit dem Hebezylinder und in seiner anderen Stellung über einen Durchlaß mit dem Ausgleichsraum verbindet und dadurch einen Bypaß zu den Dämpfungsventilen und Bodenventilen freigibt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Abregelventil und/oder das Aufregelventil in an sich bekannter Weise als Magnetventile ausgebildet sind. Dabei ist ein Elektromagnet bestehend aus Spule und Anker vorgesehen, wobei der Anker direkt mit dem Durchlaß zusammenarbeitet. Bei kegelförmiger Ausbildung des Ankers und einer Bohrung als Durchlaß entsteht ein entsprechender Ventilsitz für das Ventil. Als Ventilkörper kann auch ohne weiteres ein dem Anker vorgeschaltetes Element vorgesehen werden.

Eine günstige Ausführungsform sieht vor, daß das Abregelventil und/oder das Aufregelventil in an sich bekannter Weise durch eine angepaßte Elektronik ansteuerbar sind. Bevorzugt empfängt diese Elektronik in an sich bekannter Weise Signale von einem in den Stoßdämpfer integrierten Sensor.

Als weiteres Merkmal ist der Anker des Aufregelventils stufenförmig als Steuerschieber ausgebildet. Hierbei wird im Prinzip wiederum ein Bypaß gebildet, wobei eine unterschiedliche Gestaltung von Ventilkörper und Ventilsitz die gewünschte Pumpfunktion in den Hebezylinder bei geschlossenem Ventil ermöglicht.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Zweirohr-Stoßdämpfer mit einem Hebezylinder und einer Schraubenfeder im Schnitt,

Fig.2 einen Stoßdämpfer mit Schraubenfeder im Prinzip wie in F i g. 1 bereits dargestellt, mit dem Unterschied, daß ein integrierter Sensor vorgesehen ist,

F i g. 3 einen Stoßdämpfer mit Hebezylinder und Schraubenfeder im Schnitt, wobei ein Ventil zum Aufregeln und ein weiteres Ventil zum Abregein vorgesehen ist.

Der in F i g. 1 dargestellte Stoßdämpfer zeigt im wesentlichen den Arbeitszylinder 3, die Kolbenstange 1, an deren Ende der Dämpfungskolben 2 befestigt ist. Der Dämpfungskolben 2 teilt den Innenraum des Arbeitszylinders 3 in den oberen Arbeitsraum 4 und den unteren Arbeitsraum 5. Der Dämpfungskolben 2 besitzt Dämpfungsventile 21, die der Dämpfung von Schwingungen dienen. Zur Befestigung des Schwingungsdämpfers im Fahrzeug sind Befestigungsvorrichtungen am oberen und unteren Ende vorgesehen. Das verdrängte Flüssigkeitsvolumen der eintauchenden Kolbenstange 1 in den Arbeitszylinder 3 wird über das Bodenventil 22 in den Ausgleichsraum 7 geleitet. Der Ausgleichsraum 7 wird durch den Arbeitszylinder 3 und das Mantelrohr 6 gebildet.

Koaxial zum Mantelrohr 6 befindet sich der ringförmige Kanal 10, welcher über das Rückschlagventil 14 den oberen Arbeitsraum 4 mit dem Ausgleichsraum 7 verbindet. Der Kanal 10 besitzt eine Ausnehmung 11, welche die Verbindung zum Hebezylinder 9 freigibt, wobei dieser Hebezylinder mit Dämpfungsflüssigkeit versorgt wird und den Ringkolben 23 beaufschlagt. Der Ringkolben 23 ist direkt mit dem Federteller 24 einstükkig ausgebildet und trägt die Schraubenfeder 8. Bei Druckbeaufschlagung des Hebezylinders 9 verschiebt sich der Ringkolben 23 maximal bis zum Anschlag 25. Die Verbindung vom Kanal 10 zum Ausgleichsraum 7 wird über den Durchlaß 12 hergestellt. Dieser Durchlaß arbeitet mit dem Abregelventil 13 zusammen. Als Abregelventil 13 ist ein Elektromagnet, bestehend aus Spule 16 und Anker 17, vorgesehen.

Die in F i g. 1 gezeigte Ausführung wird über das Abregelventil 13 manuell gesteuert. Solange der Elektromagnet mit Strom beaufschlagt wird, verschließt er den Kanal 10 und der Ringkolben 23 zusammen mit dem Federteller 24 ist bestrebt, den oberen Anschlag 25 zu erreichen. Der Fahrzeugaufbau soll sich also anheben. Gleichzeitig erhöht sich automatisch die Dämpfung, was

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sich bei erhöhter Zuladung des Fahrzeuges als günstig gleichsraum 7 und dem Hebezylinder 9 dar, welche über

erweist. Der erforderliche Hebedruck im Hebezylinder das Abregelventil 19 geöffnet oder verschlossen werden

9 für den Federteller 24 resultiert aus der Einstellung kann.

der Dämpfungsventile 21 und 22. In Zug- und Druckstu- Bei dieser Ausführung werden die Dämpfungsventile fe werden relativ kleine Ölmengen in den Hebezylinder 5 21 und 22 stark federbelastet, so daß das System eine 9 gefördert, so daß ein Hochregeln je nach Fahrbahnbe- schnelle Aufregelung, d. h. Anhebung des Fahrzeuges schaffenheit eine gewisse Zeit in Anspruch nimmt. ausführen kann. Wird das Aufregelventil 28 mit Strom Durch eine entsprechende Einstellung der Dämpfungs- beaufschlagt, werden größere Ölmengen in den Hebeventile 21 sowie der Bodenventile 22 wird beim Eintau- zylinder 9 befördert. Die Dämpfung ist zwar beim Aufchen der Kolbenstange 1 in den Arbeitsraum 3 das 10 regeln des Fahrzeuges extrem hart, wird dann aber nach Dämpfungsmittel teilweise in den Ausgleichsraum 7 Erreichen des Niveaus entsprechend reduziert. Diese aber auch in den Hebezylinder 9 gefördert. Ebenfalls Reduzierung erfolgt durch das Öffnen des Bypasses wird beim Herausziehen der Kolbenstange 1 Dämp- über das Aufregelventil 28, wobei der stufenförmig ausfungsmittel durch die Dämpfungsventile 21 sowie in den gebildete Anker des Elektromagneten die Strömungs-Hebezylinder 9 gedrückt. Da es sich um relativ kleine 15 verbindung über den Durchlaß 12 freigibt, jedoch die ölmengen handelt, aber Öl bei Zug- und Druckbean- Ausnehmung 11 weiter verschließt. Über eine angepaßspruchung in den Hebezylinder gefördert wird, wird ein te Elektronik wird das Niveau des Fahrzeuges durch besonders gleichmäßiges und sanftes Anheben des entsprechende Steuerung des Aufregelventils 28 und Fahrzeuges erreicht. Gleichzeitig wird auch die Zug- des Abregelventils 19 eingehalten, und Druckdämpfung angehoben. Dies geschieht da- 20 Die Abregelung des Fahrzeuges erfolgt durch Betätidurch, daß der durch das Abregelventil 13 verschlossene gung des Abregelventils 19, so daß die Dämpfungsflüs-Durchlaß 12 den Kanal 10 verschließt und somit keinen sigkeit aus dem Hebezylinder 9 über die Ablaßbohrung Bypaß zu den Dämpfungsventilen 21 und 22 freigibt. Die 18 vorbei am Abregelventil 19 in den Ausgleichsraum 7 Dämpfung läuft daher ausschließlich über die Dämp- gelangt. Ober die Elektronik ist es beispielsweise auch fungsventile 21 und 22 ab. 25 möglich, daß z. B. ab einer bestimmten Fahrgeschwin-

Nach Öffnen des Durchlasses 12 durch das Abregel- digkeit der Fahrzeugaufbau abgesenkt werden kann,

ventil 13 senkt sich der Fahrzeugaufbau wieder ab, in- um den Luftwiderstand zu verringern und das Fahrzeug

dem das Dämpfungsmittel aus dem Hebezylinder 9 durch Schwerpunktverlegung fahrdynamisch zu stabili-

durch den Kanal 10 in den Ausgleichsraum 7 zurück- sieren.

strömt. Dabei ist parallel zu den Dämpfungsventilen 21 30 Unterhalb dieser Geschwindigkeit wird dann, wie beder Bypaß wirksam, so daß die Dämpfung weicher und schrieben, wieder vollautomatisch aufgeregelt, also gekomfortabler wird. liftet.

Bei Verwendung eines Elektromagneten als Abregel-

ventil 13, welcher aus einer Spule 16 und einem Anker Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

17 besteht, bedarf es keines Rückholsystems, da der 35 ~

Druck des Dämpfungsmittels den Anker stets auf einer

Ringfläche beaufschlagt und in die Offenstellung bewegt.

In F i g. 2 ist im Prinzip der in F i g. 1 dargestellte
Stoßdämpfer gezeigt, mit dem Unterschied, daß in der 40
hohl ausgebildeten Kolbenstange 1 ein Sensor 20 aufgenommen ist, welcher über eine angepaßte Elektronik
das Abregelventil 13 steuert, so daß die Stellung des
Ringkolbens 23 stufenlos der jeweiligen Belastung des
Fahrzeuges angepaßt werden kann. Es ändert sich dabei 45
die Vorspannung der Schraubenfeder 8. Bei Ausschalten
der Elektronik wird der Ringkolben 23 wieder in die
untere Normalstellung gebracht, da durch den Systeminnendruck der Anker 17 des Elektromagneten in die
Endstellung gebracht wird und der Durchlaß 12 freige- 50
geben wird.

In F i g. 3 ist eine Ausführung gezeigt, bei der wiederum der Kanal 10 durch das weitere Rohr 15 gebildet ist.
Zwischen dem Kanal 10 und dem Ausgleichsraum 7 befindet sich der Durchlaß 12, der die Verbindung vom 55
oberen Arbeitsraum 4 über den Kanal 10 in den Ausgleichsraum 7 herstellt. Vom Kanal 10 abzweigend verläuft die Ausnehmung 11 in den Hebezylinder 9, wobei
auch hier der Ringkolben 23 über die Dichtung 26 abgedichtet ist. Der aus Spule 16 und Anker 17' bestehende 60
Elektromagnet eines Aufregelventils 28 verschließt
oder öffnet den Bypaß, wobei bei verschlossenem Bypaß der Ölstrom in den Hebezylinder 9 umgelenkt wird.
In der Ausnehmung 11 ist zusätzlich ein Rückschlagventil 27 vorgesehen, das das Ablassen der Dämpfungsflüs- 65
sigkeit aus dem Hebezylinder 9 über die Ablaßbohrung

18 und das Abregelventil 19 erfolgen soll. Die Ablaßbohrung 18 stellt eine Verbindung zwischen dem Aus-

Claims

1 2 zeichnet, daß das Abregelventil (13 oder 19) und/ Patentansprüche: oder das Aufregelventil (28) in an sich bekannter Weise durch eine angepaßte Elektronik ansteuerbar

1. Selbstpumpendes, höhenverstellbares Feder- sind.

bein für Fahrzeuge, bestehend aus einem hydrauli- 5 7. Federbein nach Anspruch 6, dadurch gekennschen Teleskop-Stoßdämpfer der Zweirohrbauwei- zeichnet, daß die Elektronik in an sich bekannter se, bei dem ein von einer Kolbenstange getragener Weise Signale von einem in den Stoßdämpfer inte- und mit Dämpfungsventilen versehener Dämpfungs- grierten Sensor (20) empfängt,
kolben einen mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Ar- 8. Federbein nach Anspruch 5, dadurch gekennbeitszylinder in einen kolbenstirnseitigen und einen io zeichnet, daß der Anker (17') des Aufregelventils kolbenstangenseitigen Arbeitsraum unterteilt und (28) stufenförmig als Steuerschieber ausgebildet ist.
zwischen dem Arbeitszylinder und einem Mantelrohr ein Ausgleichsraum für das in den Arbeitszylin-

der eintauchende Kolbenstangenvolumen vorgesehen ist, einer einerseits an der Kolbenstange und i5

andererseits am Mantelrohr des Teleskop-Stoß- Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstpumpendes, dämpfers abgestützten Schraubenfeder und einem höhenverstellbares Federbein für Fahrzeuge, bestehend zwischen dem Mantelrohr und einem Federteller der aus einem hydraulischen Teleskop-Stoßdämpfer der Schraubenfeder vorgesehenen Hebezylinder, der Zweirohrbauweise, bei dem ein von einer Kolbenstange über ein Rückschlagventil mit einem Arbeitsraum 20 getragener und mit Dämpfungsventilen versehener des Teleskop-Stoßdämpfers derart verbunden ist, Dämpfungskolben einen mit Dämpfungsflüssigkeit gedaß durch die vom Arbeitskolben bei den Federbe- füllten Arbeitszylinder in einen kolbenstirnseitigen und wegungen erzeugten Druckschwankungen beim einen kolbenstangenseitigen Arbeitsraum unterteilt und Einfahrhub Dämpfungsflüssigkeit in den Hebezylin- zwischen dem Arbeitszylinder und einem Mantelrohr der gepumpt werden kann, welche über ein den He- 25 ein Ausgleichsraum für das in den Arbeitszylinder einbezylinder mit dem Ausgleichsraum verbindendes tauchende Kolbenstangenvolumen vorgesehen ist, einer Abregelventil in den Ausgleichsraum ableitbar ist, einerseits an der Kolbenstange und andererseits am dadurch gekennzeichnet, daß der Hebezy- Mantelrohr des Teleskop-Stoßdämpfers abgestützten linder (9) über einen das Rückschlagventil (14 oder Schraubenfeder und einem zwischen dem Mantelrohr 27) enthaltenden Kanal (10) mit dem kolbenstangen- 30 und einem Federteller der Schraubenfeder vorgeseheseitigen Arbeitsraum (4) verbunden ist und die nen Hebezylinder, der über ein Rückschlagventil mit Dämpfungsventile (21) im Dämpfungskolben (2) und einem Arbeitsraum des Teleskop-Stoßdämpfers derart die Bodenventile (22) in ihrem Öffnungsdruck derart verbunden ist, daß durch die vom Arbeitskolben bei den abgestimmt sind, daß beim Einfahrhub und auch Federbewegungen erzeugten Druckschwankungen beim Ausfahrhub jeweils nur ein Teil der vom 35 beim Einfahrhub Dämpfungsflüssigkeit in den Hebezy-Dämpfungskolben (2) bzw. seiner Kolbenstange (1) linder gepumpt werden kann, welche über ein den Heverdrängten Dämpfungsflüssigkeit in den Hebezy- bezylinder mit dem Ausgleichsraum verbindendes Ablinder (9) gepumpt wird. regelventil in den Ausgleichsraum ableitbar ist.

2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Es sind Stoßdämpfer bekannt (z. B. DE-OS 25 27 530), zeichnet, daß der Kanal (10) ringförmig, koaxial zum 40 welche über Hebezylinder eine Schraubenfeder so vor-Ausgleichsraum (7) angeordnet ist und durch das spannen, daß wechselnde Belastungen automatisch ausMantelrohr (6) und ein weiteres Rohr (15) gebildet geglichen werden. Dabei wird das gewünschte Niveau wird. des Fahrzeuges bei Abweichungen auf einen bestimm-

3. Federbein nach Anspruch 2, dadurch gekenn- ten Wert hergestellt. Nachteilig ist, daß durch die Anzeichnet, daß das Abregelventil (13) den über das 45 Ordnung der Steuerungsaggregate im Bodenbereich des Rückschlagventil (14) mit dem Arbeitsraum (4) und Stoßdämpfers gegenüber einem Zweirohr-Schwinüber eine ständig offene Ausnehmung (11) mit dem gungsdämpfer bei gleichbleibender Baulänge keine Hebezylinder (9) verbundenen Kanal (10) mit dem Ausnutzung des gesamten Hubes des Kolbens möglich Ausgleichsraum (7) verbindet, bei unbelastetem ist. Des weiteren ist von Nachteil, daß der Hebezylinder Fahrzeug offen ist und dadurch einen Bypaß zu den 50 ausschließlich durch das durch die eintauchende KoI-Dämpfungsventilen (21) und den Bodenventilen (22) benstange verdrängte Flüssigkeitsvolumen beauffreigibt. schlagt wird. Eine Pumpfunktion ist somit nur in der

4. Federbein nach Anspruch 2, dadurch gekenn- Druckstufe wirksam und eine höhere Dämpfung ist Iezeichnet, daß das Abregelventil (19) den Hebezylin- diglich in der Druckstufe für die Dauer des Pumpvorder (9) mit dem Ausgleichsraum (7) verbindet und 55 gangs möglich. Nach Abschluß des Pumpvorgangs stellt zusätzlich ein Aufregelventil (28) vorgesehen ist, das sich die Normaldämpfung wieder ein. Ein derartiges Syden in ständig offener Verbindung mit dem Arbeits- stern ist in radführenden Federbeinen kaum anwendbar, raum (4) stehenden Kanal (10) in seiner einen Stel- da die aufzufangende Biegebeanspruchung eine im lung nur über das Rückschlagventil (27) mit dem Durchmesser dickere Kolbenstange erfordert und auf-Hebezylinder (9) und in seiner anderen Stellung über 60 grund der großen Ölfördermenge ein entsprechend groeinen Durchlaß (12) mit dem Ausgleichsraum (7) ver- ßer Reserveraum bzw. Hebezylinderraum vorgesehen bindet und dadurch einen Bypaß zu den Dämpf ungs- werden muß.

ventilen (21) und Bodenventilen (22) freigibt. Des weiteren sind Stoßdämpfer bekannt (z. B. DE-OS

5. Federbein nach Anspruch 3 oder 4, dadurch 33 03 293), bei denen ausgehend vom oberen kolbengekennzeichnet, daß das Abregelventil (13 oder 19) 65 stangenseitigen Arbeitsraum ein Kanal in den Aus- und/oder das Aufregelventil (28) in an sich bekann- gleichsraum verläuft, wobei ein einen Durchlaß verter Weise als Magnetventile ausgebildet sind. schließendes Ventil zwischen dem Kanal und dem Aus-

6. Federbein nach Anspruch 5, dadurch gekenn- gleichsraum angeordnet ist. Es ist dabei lediglich eine