DE4014466A1 - Fahrzeugfederung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Fahrzeugfederung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist bereits eine Fahrzeugfederung bekannt, bei der zwischen einer Fahrzeugmasse und einer Radmasse ein zwischen den beiden Massen liegendes Federbein eingebaut ist.

Die bekannte Fahrzeugfederung enthält neben dem Federbein als wesentliche Bauteile eine Druckquelle, ein Drucksteuergerät und einen hydro-pneumatischen Speicher. Mit Hilfe der Druckquelle wird im Zulauf zu dem Drucksteuergerät ein erforderlicher Druck bereitge­ halten. Von dem Drucksteuergerät führt eine Leitung zu einem Ar­ beitsraum des Federbeines. Der Speicher ist ebenfalls mit dem Ar­ beitsraum des Federbeines verbunden. Je nach Erfordernis oder nach Wunsch kann über das Drucksteuergerät der Druck in dem Arbeitsraum beeinflußt werden. Der Speicher hat die Funktion einer Feder und dient zur Aufnahme von Druckmedium bzw. zur Abgabe von Druckmedium beim Ein- und Ausfedern des Federbeines.

Bei großer Belastungskraft durch die Fahrzeugmasse auf das Federbein wird über das Drucksteuergerät der Druck in dem Arbeitsraum des Federbeines erhöht und bei kleiner Belastungskraft auf das Federbein wird der Druck in dem Arbeitsraum abgesenkt. Die Belastungskraft enthält statische und dynamische Kraftanteile. Bei Fahrzeugen mit leichtem Fahrzeugaufbau, aber stark schwankender Beladung kann die Belastungskraft auf das Federbein erheblich schwanken. Eine beson­ ders starke Schwankung der Belastungskraft ergibt sich bei Kurven­ fahrt. Hier kann z. B. auf ein kurvenäußeres Federbein eine sehr hohe Belastungskraft einwirken und auf ein kurveninneres Federbein kann z. B. eine sehr geringe Belastungskraft einwirken. Im Extrem­ fall kann die Belastungskraft auf das kurveninnere Federbein auf den Wert Null absinken.

Aufgrund der starken Änderung der Belastungskraft auf das jeweilige Federbein, ändert sich auch der Druck in dem Arbeitsraum und in dem Speicher in entsprechender Weise. Bei hohem Druck in dem Arbeitsraum bzw. in dem Speicher ist die Federsteifigkeit groß und bei kleinem Druck ist die Federsteifigkeit klein, aufgrund der druckvariablen Kompressibilität des Gases im Speicher. D. h. bei großer Beladung bzw. an dem kurvenäußeren Federbein ist die Federung des Fahrzeuges sehr hart und bei geringer Beladung bzw. am kurveninneren Federbein ist die Federung weich. Dies ist ein sehr unangenehmer Effekt bei der bekannten Fahrzeugfederung. Wesentlich günstiger wäre es, wenn die Härte der Fahrzeugfederung weitgehend unabhängig von der Be­ lastungskraft, d. h. vom Beladungszustand und von Fahrzeugbe­ wegungen, wie z. B. Kurvenfahrt, Beschleunigung oder Bremsung, ist.

Vorteile der Erfindung

Demgegenüber weist die mit den kennzeichnenden Merkmalen des Haupt­ anspruchs ausgestattete Fahrzeugfederung den Vorteil auf, daß die Härte der Fahrzeugfederung weitgehend unabhängig von der Belastungs­ kraft ist.

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

Durch Wahl der Zusatzkraft kann die Änderung der Härte der Fahrzeug­ federung zwischen maximaler Belastungskraft und minimaler Be­ lastungskraft vorteilhafterweise frei gewählt werden. D. h. durch die Zusatzkraft erhält man die Möglichkeit auf die Änderung der Härte der Fahrzeugfederung infolge Änderung der Belastungskraft Ein­ fluß zu nehmen.

Durch Erzeugen der Zusatzkraft über einen Druck in einem zweiten Arbeitsraum des Federbeines und/oder durch Vorsehen eines Feder­ elementes zwischen den abzufedernden Massen, kann man in vorteil­ hafter Weise sehr einfach die Zusatzkraft bereithalten und man er­ hält gleichzeitig ein einfach aufgebautes Federbein.

Durch Vorsehen einer Drossel zwischen dem Arbeitsraum des Feder­ beines und dem angeschlossenen Speicher, bzw. zwischen dem zweiten Arbeitsraum und dem verbundenen Speicher, kann das Federbein vor­ teilhafterweise auf einfache Weise auch die Funktion eines Dämpfers annehmen.

Durch Verbinden des zweiten Arbeitsraumes des Federbeines mit einer Druckquelle bzw. mit einem Speicher, kann der notwendige Druck in dem zweiten Arbeitsraum sehr vorteilhaft bereitgehalten werden.

Umfaßt das Federbein einen Zylinder mit einer Kolbenstange und mit einem Kolben, der den Zylinder in zwei Räume unterteilt, wobei der eine Raum als Arbeitsraum und der andere Raum als zweiter Arbeits­ raum zur Erzeugung der Zusatzkraft dient, ergibt sich in vorteil­ hafter Weise eine besonders einfache Konstruktion.

Eine besonders vorteilhafte, einfache Konstruktion ergibt sich, wenn man das Federelement zur Erzeugung der Zusatzkraft innerhalb des Zylinders des Federbeines anordnet. Damit läßt sich das Federelement besonders einfach vor Umwelteinflüssen schützen.

Wird die Zusatzkraft allein durch das Federelement erzeugt, so bietet dies den Vorteil, daß bei der erfindungsgemäßen Fahrzeug­ federung keine zusätzliche Dichtung erforderlich ist, was unter anderem den Vorteil bietet, daß bei der erfindungsgemäßen Ausführung keine erhöhte Reibung gegenüber der bekannten Fahrzeugfederung auf­ tritt.

Zeichnung

Vier Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung ver­ einfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Fig. 1 bis 3 je ein Systembild der Er­ findung, die Fig. 4a und 4b auftretende Kräfte bei der bekannten Fahrzeugfederung, die Fig. 5a und 5b auftretende Kräfte bei der erfindungsgemäßen Fahrzeugfederung und die Fig. 6 bis 9 je ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Fahrzeugfederung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Fahrzeugfederung in einem ersten Systembild. Dieses zeigt im wesentlichen folgende symbolisch dargestellte Einzelheiten: Eine Druckquelle 2, ein Drucksteuergerät 4, ein Stromventil 6, ein Stromventil 8, einen Speicher 10, ein Steuergerät 12, einen Sensor 14, eine erste Masse 16, eine zweite Masse 18, ein Federbein 20, einen Speicher 22 und ein Strom­ ventil 24. Das Federbein 20 umfaßt ein erstes Federbeinelement 26 mit einem Arbeitsraum 28, ein zweites Federbeinelement 30 mit einem zweiten Arbeitsraum 32, einen Dämpfer 34 mit einer Drosselstelle 36 und ein Federelement 38.

Die Druckquelle 2 ist über eine erste Hydroleitung 41 mit dem Druck­ steuergerät 4 verbunden. Das Drucksteuergerät 4 ist mit dem Arbeits­ raum 28 des ersten Federbeinelements 26 über eine zweite Hydro­ leitung 42 verbunden. Von dem Speicher 10 führt eine dritte Hydro­ leitung 43 zu dem Arbeitsraum 28 des ersten Federbeinelements 26. Der zweite Arbeitsraum 32 des zweiten Federbeinelements 30 ist über eine vierte Hydroleitung 44 mit der Druckquelle 2 verbunden. Die vierte Hydroleitung 44 mündet in die erste Hydroleitung 41. Die dritte Hydroleitung 43 mündet in die zweite Hydroleitung 42. Das Stromventil 6 befindet sich im Verlauf der dritten Hydroleitung 43 und das Stromventil 8 befindet sich im Verlauf der zweiten Hydro­ leitung 42. Der Arbeitsraum 28 des ersten Federbeinelementes 26 und der zweite Arbeitsraum 32 des zweiten Federbeinelements 30 sind mindestens teilweise mit einem Druckmedium gefüllt. Der Speicher 10 enthält ebenfalls das Druckmedium und daneben noch ein kompressibles Medium. Das Stromventil 6 und das Stromventil 8 sind in den Hydro­ leitungen 42, 43 so angeordnet, daß das zwischen dem Arbeitsraum 28 und dem Speicher 10 sich austauschende Druckmedium über die Strom­ ventile 6, 8 strömt. Der Speicher 22 ist über die vierte Hydro­ leitung 44 mit dem zweiten Arbeitsraum 32 des zweiten Federbeinele­ mentes 30 verbunden. Das Stromventil 24 ist so angeordnet, daß das zwischen dem zweiten Arbeitsraum 32 und dem Speicher 22 sich aus­ tauschende Druckmedium über das Stromventil 24 strömt. Die beiden Stromventile 6, 8 haben weitgehend dieselbe Funktion, so daß nor­ malerweise eines der Stromventile 6, 8 genügt. Der Speicher 22 und das Stromventil 24 sind vollständigkeitshalber dargestellt. Die erfindungsgemäße Fahrzeugfederung kann auch ohne den Speicher 22 und das Stromventil 24 auskommen.

Die Druckquelle 2, das Drucksteuergerät 4, die Stromventile 6, 8, der Sensor 14 und die Drosselstelle 36 sind über in der Zeichnung punktiert dargestellte elektrische Steuerleitungen 48 mit dem elektrischen Steuergerät 12 verbunden.

Das Federbein 20 ist z. B. zwischen einem Fahrzeugaufbau und einem Radträger bewegungsmäßig vorgesehen. In diesem Fall ist die zweite Masse 18 ein Radträger mit einem Fahrzeugrad oder mit einer Gruppe von Fahrzeugrädern und die erste Masse 16 ist in diesem Beispiels­ fall ein Teil des Fahrzeugaufbaus.

Herrührend von der ersten Masse 16 wirkt eine Belastungskraft 50 auf das Lastbein 20. Die Belastungskraft 50 ist symbolhaft durch einen Pfeil dargestellt. Mit gleichem Betrag wie die Belastungskraft 50, aber in entgegengesetzter Richtung wirkt das Lastbein 20 auf die erste Masse 16. Die auf die erste Masse 16 wirkende Kraft des Last­ beines 20 setzt sich in dem für Fig. 1 beispielhaft gewählten Systembild zusammen aus einer Gegenkraft 52, einer ersten Zusatz­ kraft 54, einer zweiten Zusatzkraft 55 und einer Dämpfungskraft des Dämpfers 34. Aus Vereinfachungsgründen wird in der nachfolgenden Betrachtung der Dampfer 34 und damit auch die Dämpfungskraft des Dämpfers 34 außer Acht gelassen. Die Gegenkraft 52 wird erzeugt von dem in dem Arbeitsraum 28 unter Druck stehenden Druckmedium. Die erste Zusatzkraft 54 entsteht aus dem in dem zweiten Arbeitsraum 32 unter Druck stehenden Druckmedium. Die zweite Zusatzkraft 55 wird von dem Federelement 38 erzeugt. Die erste Zusatzkraft 54 und die zweite Zusatzkraft 55 wirken in dieselbe Richtung. Die Summe der ersten Zusatzkraft 54 plus der zweiten Zusatzkraft 55 kann als eine Zusatzkraft 56 betrachtet werden.

Die Druckquelle 2 kann je nach Bedarf verschieden realisiert sein. Die Druckquelle 2 besteht z. B. aus einem Tank für das Druckmedium, aus einer steuerbaren Pumpe oder aus einer Konstantpumpe und aus einem oder mehreren Druckventilen. Die erste Hydroleitung 41 besteht z. B. aus einer Zuleitung 58 und aus einer Rücklaufleitung 59. Die Pumpe der Druckquelle 2 fördert das Druckmedium aus dem Tank in die Zuleitung 58 der ersten Hydroleitung 41. Mit Hilfe eines der Druck­ ventile der Druckquelle 2 kann der Druck in der Zuleitung 58 auf einem konstanten Wert gehalten werden. Über die Rücklaufleitung 59 der ersten Hydroleitung 41 kann das Druckmedium aus dem Drucksteuer­ gerät 4 in den Tank der Druckquelle 2 zurückströmen. Über ein weiteres Druckventil ist es bei Bedarf möglich, den Druck des Druck­ mediums in der Rücklaufleitung 59 auf einem konstanten Wert zu halten. Je nach Zweckmäßigkeit führt die vierte Hydroleitung 44 ent­ weder in die Zuleitung 58 der ersten Hydroleitung 41 oder in die Rücklaufleitung 59 der ersten Hydroleitung 41.

Je nach Anwendungsfall kann es insbesondere aus Gründen der Energie­ einsparung vorteilhaft sein, wenn die Pumpe der Druckquelle 2 das Druckmedium von einem bereits gegenüber Tankdruck angehobenen Druck­ niveau aus der Rücklaufleitung 59 in die Zuleitung 58 fördert. Somit liegt eine zweistufige Druckversorgung vor, wobei die zweite Stufe das Druckmedium innerhalb eines geschlossenen Kreislaufs fördert und die erste Stufe das Druckniveau in der Rücklaufleitung 59 erzeugt.

Die bisher bekannte Fahrzeugfederung weist keinen dem Arbeitsraum 32 funktionsmäßig entsprechenden Raum und keine dem Federelement 38 entsprechende Feder auf. Somit ist bei der bisher bekannten Fahr­ zeugfederung die Gegenkraft 52 betragsmäßig gleich wie die Be­ lastungskraft 50. Die Belastungskraft 50 kann sehr erheblich schwanken. In gleichem Maße schwankt bei der bekannten Fahrzeug­ federung auch die Gegenkraft 52. Die Belastungskraft 50 bzw. die Gegenkraft 52 schwankt in Abhängigkeit von einem Beladungszustand des Fahrzeugaufbaus, sowie in Abhängigkeit von Längs- und Querbe­ schleunigungen des Fahrzeuges. Bei Querbeschleunigungen infolge einer Kurvenfahrt ist eine kurvenäußere Belastungskraft 50 wesent­ lich höher als eine kurveninnere Belastungskraft 50. Bei Längsbe­ schleunigungen infolge zunehmender Geschwindigkeit des Fahrzeuges ist eine hintere Belastungskraft 50 wesentlich größer als eine vordere Belastungskraft 50. Bei einer Verzögerung des Fahrzeuges infolge Abbremsens ist es umgekehrt.

Das Federbein 20 dient u. a. zur Abfederung der ersten Masse 16. Die erste Masse 16 entspricht einem Teil des Fahrzeugaufbaus. Eine Federsteifigkeit der Fahrzeugfederung wird im wesentlichen bestimmt von dem Druck des Druckmediums in dem Arbeitsraum 28 und von der Größe eines Gasvolumens im Speicher 10, von dem Druck in dem Speicher 10, sowie vom Durchmesser eines Kolbens im Federbein 20. Da der Speicher 10 mit dem Arbeitsraum 28 verbunden ist, herrscht in dem Speicher 10, abgesehen von einer Beeinflussung durch die Strom­ ventile 6, 8, der gleiche Druck wie in dem Arbeitsraum 28.

Bei maximaler Belastungskraft 50 herrscht in dem Arbeitsraum 28 ein maximaler Druck und die Fahrzeugfederung arbeitet mit maximaler Federsteifigkeit. Bei minimaler Belastungskraft 50 herrscht in dem Arbeitsraum 28 ein minimaler Druck und die Fahrzeugfederung arbeitet mit minimaler Federsteifigkeit. Der Quotient maximale Federsteifig­ keit zu minimale Federsteifigkeit hängt ab von dem Quotienten maximaler Druck zu minimalem Druck. Der Druck in dem Arbeitsraum 28 bestimmt die Gegenkraft 52. Damit gilt auch: Der Quotient maximal auftretende Federsteifigkeit (C max) zu minimal auftretende Federsteifigkeit (C min) hängt ab von dem Quotienten maximal auftretende Gegenkraft 52 (F max) zu minimal auftretender Gegenkraft 52 (F min). Das Gleiche in einer Formel:

C max/C min=f (F max/F min).

Die Fig. 4a, 4b, 5a und 5b zeigen Schaubilder auftretender Kräfte. Die Fig. 4a zeigt mit einem nach unten weisenden Pfeil die minimal auftretende Belastungskraft 50 und ein gleich langer zweiter Pfeil zeigt die Gegenkraft bei einer bereits bekannten Fahrzeug­ federung. Die Fig. 4b zeigt mit einem nach unten weisenden Pfeil die maximal auftretende Belastungskraft 50 und ein gleich langer nach oben weisender Pfeil zeigt die Gegenkraft bei derselben bereits bekannten Fahrzeugfederung. Die Fig. 5a zeigt, symbolisiert durch Pfeile, die Belastungskraft 50, die Gegenkraft 52 und die Zusatz­ kraft 56 beispielhaft bei minimal auftretender Belastungskraft 50 bei der erfindungsgemäßen Fahrzeugfederung. Die Fig. 5b zeigt die gleichen Kräfte entsprechend der Fig. 5a, jedoch in 5b für eine angenommene maximal auftretende Belastungskraft 50 bei der erfin­ dungsgemäß ausgebildeten Fahrzeugfederung.

In allen Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die Fig. 4a, 4b, 5a und 5b zeigen je eine gestrichelt darge­ stellte Nullinie 66, eine parallel zu der Nullinie 66 verlaufende Linie 67 und eine zweite durchgezogene Linie 68. Die Linie 68 verläuft auf der der Nullinie 66 abgewandten Seite der Linie 67 ebenfalls parallel zu der Nullinie 66. In den Fig. 4a und 5a verläuft von der Linie 67 zur Nullinie 66 je ein kurzer Pfeil mit dem Bezugszeichen 50. Dieser Pfeil symbolisiert die minimale Belastungskraft 50. In den Fig. 4b und 5b verläuft von der Linie 68 zur Nullinie 66 ein längerer Pfeil ebenfalls mit dem Bezugszeichen 50. Dieser Pfeil symbolisiert die maximale Belastungs­ kraft 50. Ausgehend von der Nullinie 66 verläuft in der Fig. 4a ein kurzer Pfeil bis zur Linie 67. Dieser Pfeil symbolisiert die bei der bekannten Fahrzeugfederung bei minimaler Belastungskraft 50 auf­ tretende Gegenkraft. Ebenfalls ausgehend von der Nullinie 66 ver­ läuft in der Fig. 4b ein längerer Pfeil bis zur Linie 68. Dieser Pfeil symbolisiert die bei der bekannten Fahrzeugfederung bei maximaler Belastungskraft 50 auftretende Gegenkraft.

Bei der erfindungsgemäßen Fahrzeugfederung ist in gleiche Richtung wirkend wie die Belastungskraft 50 die Zusatzkraft 56 vorgesehen. Die Zusatzkraft 56 ist von der Belastungskraft 50 unabhängig. Diese Zusatzkraft 56 verläuft entgegen der Gegenkraft 52 und damit in den Fig. 5a und 5b, ausgehend von der Nullinie 66, weg von den Linien 67 und 68 in Richtung einer Linie 69. Um Kraftgleichgewicht zu er­ halten, muß die Gegenkraft 52 um den Betrag der Zusatzkraft 56 größer sein als die Belastungskraft 50. In der Fig. 5a symbolisiert ein von der Linie 69 bis zur Linie 67 verlaufender Pfeil die Gegen­ kraft 52 bei minimaler Belastungskraft 50 und in der Fig. 5b symbolisiert ein von der Linie 69 ausgehender größerer, bis zur Linie 68 verlaufender Pfeil die Gegenkraft 52 bei maximaler Be­ lastungskraft 50. Ein Vergleich der Fig. 5a, b mit den Fig. 4a, b ergibt, daß bei der erfindungsgemäßen Fahrzeugfederung (Fig. 5a, b) der Quotient aus der Gegenkraft 52 bei maximaler Belastungskraft 50 zur Gegenkraft 52 bei minimaler Belastungs­ kraft 50 deutlich kleiner ist als bei der bisher bekannten Fahrzeug­ federung (Fig. 4a, b).

Die Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Fahrzeugfederung ebenfalls in symbolhafter aber etwas abgewandelter Form. Je nach Anlenkung des Radträgers an dem Fahrzeugaufbau wirkt die erste Masse 16 entweder drückend (Fig. 1) oder ziehend (Fig. 2) auf das Lastbein 20. In der Fig. 1 ist die Belastungskraft 50 bestrebt, einen Abstand zwischen den beiden Massen 16, 18 zu verkleinern und in Fig. 2 ist die Belastungskraft 50 bestrebt, den Abstand zwischen den beiden Massen 16, 18 zu vergrößern. Daraus ergibt sich die jeweilige Richtung der Gegenkraft 52 und die jeweilige Richtung der Zusatz­ kraft 56. D. h. es gibt Fahrzeugfederungen, bei denen die auftreten­ den Kräfte so umgelenkt werden, daß ein Absenken des Fahrzeugaufbaus eine Längung der Federung bedeutet. Um die bekannten Umlenkungen einer derartigen Fahrzeugfederung nicht darstellen zu müssen, ist in der Fig. 2 die erste Masse 16 (Fahrzeugaufbau) unterhalb der zweiten Masse 18 (Radträger mit Fahrzeugrad) angeordnet. Dem Fach­ mann ist es ein Leichtes, in Fig. 2 eine bekannte Umlenkung hinzu­ zudenken, so daß sich der Fahrzeugaufbau in üblicher Weise oberhalb des Radträgers und des Fahrzeugrades befindet.

Anstatt den zweiten Arbeitsraum 32 mit der Druckquelle 2 (Fig. 1) zu verbinden, ist es beispielsweise auch möglich, den zweiten Ar­ beitsraum 32 über eine separate Druckquelle 73 (Fig. 2) mit einem mehr oder weniger konstanten Druck zu versorgen. Anstatt den zweiten Arbeitsraum 32 an der Druckquelle 2 oder 73 anzuschließen, ist es auch möglich, den Druck in dem zweiten Arbeitsraum 32 allein mit Hilfe des Speichers 22 auf einem mehr oder weniger konstanten Wert zu halten. In Fig. 2 führt die dritte Hydroleitung 43 aus dem Speicher 10 über das Stromventil 6 direkt in den Arbeitsraum 28.

Mit Hilfe der Stromventile 6, 8 kann das zwischen dem Arbeitsraum 28 und dem Speicher 10 sich austauschende Druckmedium z. B. angedros­ selt werden. Damit ist es möglich, das Federbeinelement 26 mit dem Arbeitsraum 28 auch als Dämpfer, zur Abdämpfung von Schwingungen der beiden Massen 16, 18 zueinander, zu verwenden. Je nach konstruktivem Aufwand können die Stromventile 6, 8, 24 veränderbar ausgeführt sein. Dann läßt sich über das Steuergerät 12 die Dämpfung des Feder­ beines 20 beeinflussen. Da das Federbeinelement 26 und gegebenen­ falls auch das Federbeinelement 30 ebenfalls die Wirkung eines Dämpfers haben können, kann ggf. auf den separaten Dämpfer 34 ver­ zichtet werden.

Die Fig. 3 zeigt beispielhaft eine weitere Variante der erfindungs­ gemäßen Fahrzeugfederung. Wie anhand der Fig. 5a und 5b er­ läutert, muß die Summe aus der Belastungskraft 50 plus der Zusatz­ kraft 56 betragsmäßig gleich sein wie die Gegenkraft 52. Bei den anhand der Fig. 1 und 2 erläuterten Varianten wird, bei sich ändernder Belastungskraft 50, zwecks Kräftegleichgewicht, die Gegen­ kraft 52 geändert, indem der Druck in dem Arbeitsraum 28 mit Hilfe des Drucksteuergerätes 4 entsprechend der Belastungskraft 50 ange­ paßt wird. Eine andere Möglichkeit zur Erzielung des Kräftegleichge­ wichtes besteht darin, bei sich ändernder Belastungskraft 50 die Gegenkraft 52 konstant zu halten und dafür die Zusatzkraft 56 in Abhängigkeit der Belastungskraft 50 zu verändern. Bei der in Fig. 3 dargestellten Variante wird, zwecks Anpassung an die Belastungs­ kraft 50, die Zusatzkraft 56 mit Hilfe des Drucksteuergerätes 4 über den Druck in dem zweiten Arbeitsraum 32 eingestellt.

In Fig. 3 ist das Drucksteuergerät 4 über die zweite Hydro­ leitung 42 mit dem zweiten Arbeitsraum 32 verbunden. Die erste Hydroleitung 41 ist über die vierte Hydroleitung 44 mit dem Arbeits­ raum 26 verbunden. Der Druck in dem zweiten Arbeitsraum 32 erzeugt die Zusatzkraft 56, die bezüglich des Federbeines 20 in gleicher Richtung wirkt wie die Belastungskraft 50. Der Druck in dem Arbeits­ raum 28 erzeugt die Gegenkraft 52, die bei der in Fig. 3 darge­ stellten Variante auf konstantem Wert gehalten wird. Deshalb muß, um Kraftgleichgewicht zu erreichen, bei steigender Belastungskraft 50 über das Drucksteuergerät 4 die Gegenkraft 56 gesenkt werden. Ent­ sprechend muß bei abnehmender Belastungskraft 50 die Zusatzkraft 56 angehoben werden.

Fig. 6 zeigt ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der in den Fig. 1 bis 3 symbolhaft dargestellten erfindungsgemäßen Fahrzeug­ federung. In dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 sind das erste Federbeinelement 26 mit dem Arbeitsraum 28, sowie das zweite Federbeinelement 30 mit dem zweiten Arbeitsraum 32 und ein Teil des Federelementes 38 in vorteilhafter Weise in einem gemeinsamen Zylin­ der 80 vereinigt. Der Zylinder 80 umfaßt ein Zylinderrohr 82, einen Kolben 84 und eine Kolbenstange 86. Der mit der Kolbenstange 86 ver­ bundene Kolben 84 unterteilt einen Innenraum des Zylinders 80 in zwei Räume, wobei einer der Räume den Arbeitsraum 28 und der jeweils andere Raum den zweiten Arbeitsraum 32 bilden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich der Arbeitsraum 28 oberhalb und der zweite Arbeitsraum 32 unterhalb des Kolbens 84. Außerhalb des Zylinders 80 befindet sich zwischen der ersten Masse 16 und der zweiten Masse 18 eine erste Feder 88. Innerhalb des Zylinders 80 greift eine zweite Feder 89 einerseits an dem Kolben 84 und anderer­ seits an dem Zylinderrohr 82 an. Die erste Feder 88 und die zweite Feder 89 bilden zusammen das Federelement 38. Die aus den Federn 88, 89 resultierende Kraft wirkt in diesem Ausführungsbeispiel ebenso wie die Belastungskraft 50 im Sinne einer Verkürzung des Abstandes zwischen der ersten Masse 16 und der zweiten Masse 18. Je nach Bedarf ist es besonders zweckmäßig für das Federelement 38 entweder nur die Feder 88 oder nur die Feder 89 vorzusehen.

In der Fig. 6 ist das Drucksteuergerät 4 beispielhafterweise ein elektromagnetisch betätigbares Proportionalventil mit im wesent­ lichen drei Schaltstellungen und drei Anschlüssen. In einer ersten Schaltstellung 91 sind alle drei Anschlüsse entkoppelt. In einer zweiten Schaltstellung 92 besteht eine Verbindung von der Zuleitung 58 der ersten Hydroleitung 41 in die zweite Hydroleitung 42; die Rücklaufleitung 59 ist entkoppelt. In einer dritten Schaltstellung 93 besteht eine Verbindung von der zweiten Hydroleitung 42 zur Rück­ laufleitung 59 der ersten Hydroleitung 41; die Zuleitung 58 ist gegenüber der zweiten Hydroleitung 42 entkoppelt. Je nach Be­ tätigungszustand des Drucksteuergerätes 4 wird das Druckmedium bei Fließen aus der Zuleitung 58 in die zweite Hydroleitung 42 bzw. aus der zweiten Hydroleitung 42 in die Rücklaufleitung 59 mehr oder weniger angedrosselt.

Zweckmäßigerweise wird man in der Zuleitung 58 für einen weitgehend konstanten Druck sorgen, der mindestens geringfügig höher ist als der maximal erforderliche Druck in dem Arbeitsraum 28. Somit ist es besonders vorteilhaft, den zweiten Arbeitsraum 32 des Zylinders 80 über die Hydroleitung 44 mit der Zuleitung 58 der ersten Hydro­ leitung 41 zu verbinden. Je nach Anwendungsfall ist es zweckmäßig, auch in der Rücklaufleitung 59 für einen weitgehend konstanten Druck zu sorgen, so daß es auch besonders zweckmäßig sein kann, den zweiten Arbeitsraum 32 über die vierte Hydroleitung 44 mit der Rück­ laufleitung 59 der ersten Hydroleitung 41 zu verbinden. Der Druck in der Rücklaufleitung 59 muß nicht Null sein, sondern kann sich auf einem angehobenen Niveau befinden.

Der Druck in dem zweiten Arbeitsraum 32 wirkt bei der erfindungsge­ mäßen Fahrzeugfederung im gleichen Sinne auf den Abstand zwischen der ersten Masse 16 und der zweiten Masse 18 wie das Federelement 38, so daß die Zusatzkraft 56 (Fig. 1 bis 5) auch wahlweise ent­ weder nur durch das Federelement 38 oder nur über den Druck in dem Arbeitsraum 32 erzeugt werden kann. Wird die Zusatzkraft 56 allein über das Federelement 38 erzeugt, so kann der unterhalb des Kolbens 84 des Zylinders 80 sich befindende Raum nach außen hin offen sein und es kann auf die vierte Hydroleitung 44 verzichtet werden. Damit kann auf eine Dichtung zwischen dem Zylinderrohr 82 und der Kolben­ stange 86 verzichtet werden, was insbesondere mit Blick auf Reibung besonders günstig ist.

In dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist das Zylinderrohr 82 des Zylinders 80 Bestandteil der ersten Masse 16 und die Kolben­ stange 86 mit dem Kolben 84 sind Bestandteile der zweiten Masse 18. In einem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist es umgekehrt. Dort ist das Zylinderrohr 82 des Zylinders 80 Bestandteil der zweiten Masse 18 und die Kolbenstange 86 mit dem Kolben 84 ist Bestandteil der ersten Masse 16.

Die Fig. 7 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel. In der Fig. 7 ist ein Ausführungsbeispiel der in Fig. 3 symbolhaft dargestellten Variante der erfindungsgemäßen Fahrzeugfederung dargestellt. Hier ist das Drucksteuergerät 4 über die zweite Hydroleitung 42 mit dem zweiten Arbeitsraum 32 verbunden. Der Arbeitsraum 28 ist über die vierte Hydroleitung 44 entweder mit der Rücklaufleitung 59, in der vorzugsweise ein weitgehend konstanter Druck herrscht, oder mit der Zuleitung 58 verbunden, wobei in der Zuleitung 58 vorzugsweise ein weitgehend konstanter Druck herrscht. In dem zweiten Ausführungsbei­ spiel nach Fig. 7 bleibt die über den Druck in dem Arbeitsraum 28 erzeugte Gegenkraft 52 weitgehend konstant. Auf den Abstand zwischen den beiden Massen 16, 18 wird Einfluß genommen über die Veränderung der Zusatzkraft 56. Die Zusatzkraft 56 wird gebildet von dem Feder­ element 38 und dem Druck des Druckmediums in dem zweiten Arbeitsraum 32. Über das Drucksteuergerät 4 kann auf den Druck in dem Arbeits­ raum 32 Einfluß genommen werden. Damit kann über das Drucksteuerge­ rät 4 je nach Bedarf der Abstand zwischen den beiden Massen 16, 18 beeinflußt werden.

In dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist der Speicher 10 über das Stromventil 6 mit Hilfe der dritten Hydroleitung 43 mit dem zweiten Arbeitsraum 32 verbunden.

Die Fig. 8 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. In dem dritten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Arbeitsraum 28 beiderseits des Kolbens 84. Dies wird erreicht durch die durch den Kolben 84 verlaufende Verbindung 96 und/oder durch eine außerhalb des Zylin­ ders 80 verlaufende Verbindung 97. Die Verbindungen 96, 97 dürfen nicht mit einer der Hydroleitungen 41, 42, 43, 44 verwechselt werden, da deren Aufgabe eine völlig andere ist. In dem Ausführungs­ beispiel nach Fig. 8 ist die Gegenkraft 52 veränderbar durch ändern des Druckes in dem Arbeitsraum 28. Die Wirkfläche für den Druck in dem Arbeitsraum 28 entspricht der Querschnittsfläche der Kolben­ stange 86.

In dem dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 beispielsweise dient die Druckquelle 2 nicht nur zur Bereitstellung eines mehr oder weniger konstanten Druckes, sondern es kann direkt in der Druck­ quelle 2 der Druck, der über die zweite Hydroleitung 42 dem Arbeits­ raum 28 zugeleitet wird, gesteuert werden. Dies geschieht z. B. dadurch, daß die Druckquelle 2 eine drucksteuerbare Pumpe umfaßt oder dadurch, daß die Druckquelle 2 z. B. ein steuerbares Druck­ steuergerät enthält. Die Druckquelle 2 übernimmt damit gleichzeitig die Funktion des Drucksteuergerätes 4, weshalb die Druckquelle 2 in der Fig. 8 zusätzlich mit dem Bezugszeichen 4 versehen ist.

Die Fig. 9 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel. In diesem Aus­ führungsbeispiel umfaßt das Drucksteuergerät 4 einen Motor 102 und einen Wandler 104. Der Wandler 104 ist über den Motor 102 antreib­ bar. Der Motor 102 bezieht seine Energie aus einem Energievor­ rat 106. In diesem Ausführungsbeispiel ist es besonders zweckmäßig, über die Druckquelle 2 in der ersten Hydroleitung 41 einen Druck bereitzuhalten, der einer mittleren Belastungskraft 50 entspricht. Steigt die Belastungskraft 50 und/oder soll das Federbein 20 ausge­ fahren werden, so kann der Wandler 104, angetrieben von dem Motor 102, den Druck in der zweiten Hydroleitung 42 und damit in dem Ar­ beitsraum 28 gegenüber dem von der Druckquelle 2 bereitgestellten Druck erhöhen. Sinkt die Belastungskraft 50 und/oder soll das Feder­ bein 20 eingefahren werden, so kann über den Wandler 104 ein Teil des Druckmediums aus der zweiten Hydroleitung 42 in die erste Hydro­ leitung 41 befördert werden. Der Wandler 104 des Drucksteuergerätes 4 ist in der Lage den Druck in der zweiten Hydroleitung 42 gegenüber dem Druck in der ersten Hydroleitung 41 anzuheben und auch abzu­ senken. Anheben des Druckes bzw. Absenken des Druckes in der zweiten Hydroleitung 42 geschieht z. B. dadurch, daß der Wandler 104 von dem Motor 102 mal in die eine Richtung und mal in die andere Richtung angetrieben wird. Je nach Drehzahl und Drehrichtung des Motors 102 steigt bzw. fällt der Druck in der zweiten Hydroleitung 42 mehr oder weniger. In diesem Fall ist der Wandler 104 z. B. eine Förderpumpe mit je Umdrehung konstantem Fördervolumen, welche in beide Richtungen fördern kann. Es ist aber auch möglich, das Drucksteuer­ gerät 4 so auszubilden, daß der Motor 102 den Wandler 104 mit kon­ stanter Drehzahl antreibt. In diesem Falle ist es besonders zweck­ mäßig, den Wandler 104 in Form einer Verdrängerpumpe auszubilden, wobei das je Umdrehung beförderte Volumen der Verdrängerpumpe ver­ änderbar ist. In diesem Fall ist es zweckmäßig, den Wandler 104 so zu gestalten, daß er, bei gleicher Drehrichtung des Motors 102, mal in Richtung der zweiten Hydroleitung 42 und mal in Richtung der ersten Hydroleitung 41 fördert.

Die erfindungsgemäße Fahrzeugfederung kann so gestaltet sein, daß zu deren Betreiben effektiv sehr wenig Energie erforderlich ist. Beson­ ders wenig Energie erfordert der Betrieb der erfindungsgemäßen Fahr­ zeugfederung, wenn die Fahrzeugfederung so gestaltet ist, daß nur während sich die Belastungskraft 50 erhöht bzw. während das Feder­ bein 20 ausgefahren wird, Energie hineingesteckt wird, welche dann, während sich die Belastungskraft 50 verkleinert bzw. während eines Einfahrvorganges des Federbeines 20, diese vorhineingesteckte Energie an den Energievorrat 106 zurückgegeben wird. Besonders ein­ fach läßt sich dies realisieren, wenn die erfindungsgemäße Fahrzeug­ federung mit einem wie in Fig. 9 dargestellten und anhand des vierten Ausführungsbeispiels beschriebenen Drucksteuergerätes 4 ausgestattet ist. Soll hier der Druck in der zweiten Hydroleitung 42 erhöht werden, so liefert der Energievorrat 106 Energie an den Motor 102. Mit Hilfe dieser Energie treibt der Motor 102 den Wandler 104 an. Der Wandler 104 wirkt dabei als Pumpe und fördert Druckmedium aus der ersten Hydroleitung 41 in die zweite Hydroleitung 42, wodurch der Druck in der Hydroleitung 42 gegenüber dem Druck in der Hydroleitung 41 erhöht wird. Somit strömt Energie aus dem Energie­ vorrat 106 über den Motor 102 und über den Wandler 104 in das Last­ bein 20. Im umgekehrten Fall, wenn der Druck in der Hydroleitung 42 wieder auf den Druck in der Hydroleitung 41 abgesenkt werden soll, dann wirkt der Wandler 104 im Sinne eines Hydromotors, welcher, an­ getrieben von der Druckdifferenz zwischen der zweiten Hydroleitung 42 und der ersten Hydroleitung 41, den Motor 102 antreibt, wodurch der Motor 102 im Sinne eines Generators wirkt und die von dem Wandler 104 kommende Energie an den Energievorrat 106 weitergibt. Dort kann die Energie zwischengespeichert werden bis sie bei Bedarf wieder an das Lastbein 20 gegeben werden kann. Diese Art der er­ findungsgemäßen Fahrzeugfederung erfordert wenig Energie, und zwar nur eine geringe Steuerenergie, welche über die Steuerleitungen 48 den zu steuernden Geräten zugeführt wird und ferner benötigt man nur noch wenig Energie, um nie ganz vermeidbare Reibungsverluste und Strömungsverluste auszugleichen.

In den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen und Varianten der erfindungsgemäßen Fahrzeugfederung ist der Speicher 10 außerhalb des Lastbeines 20 angeordnet. Der Speicher 10 kann aber auch genauso gut innerhalb des Lastbeines 20 angeordnet sein. Insbe­ sondere kann der Speicher 10 direkt innerhalb des in den Fig. 6 bis 9 dargestellten Zylinders 80 vorgesehen sein. Der Speicher 10 kann sich innerhalb des Zylinders 80 befinden und z. B. von dem Arbeitsraum 28 bzw. von dem zweiten Arbeitsraum 32 nur durch eine Zwischenwand getrennt sein.

Bei einem kleineren Fahrzeug, wie z. B. bei einem Personenwagen, sind normalerweise je Fahrzeug vier Federbeine 20 vorgesehen. Bei größeren Fahrzeugen können es mehr sein. Bei der erfindungsgemäßen Fahrzeugfederung ist es möglich, daß alle Federbeine 20 oder Gruppen von Federbeinen 20 über eine einzige Druckquelle 2 mit Druckmedium versorgt und von einem Steuergerät 12 aus gesteuert werden. Bei der erfindungsgemäßen Fahrzeugfederung mit der Zusatzkraft 56 kann mit Hilfe dieser Zusatzkraft 56 jedes gewünschte Verhältnis von maximal auftretender Federsteifigkeit zu minimal auftretender Federsteifig­ keit realisiert werden. Insbesondere bei extremer Kurvenfahrt wäre ohne die Zusatzkraft 56 die Härte des Federbeines 20 eines kurven­ äußeren Rades wesentlich größer als die Härte eines Federbeines 20 eines kurveninneren Rades. Durch entsprechende Dimensionierung der Zusatzkraft 56 kann dafür gesorgt werden, daß die Differenz zwischen der Härte des kurvenäußeren Federbeines 20 und der Härte des kurven­ inneren Federbeines 20 ein gewünschtes Maß nicht übersteigt.

Claims (12)

1. Fahrzeugfederung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem bewegungsmäßig zwischen einer ersten und einer zweiten Masse vor­ gesehenen Federbein zur Beeinflussung eines Abstandes der ersten Masse gegenüber der zweiten Masse, wobei eine Belastungskraft be­ strebt ist, den Abstand der beiden Massen zu verändern, mit einem von dem Federbein gebildeten, mindestens teilweise mit einem Druck­ medium gefüllten Arbeitsraum, wobei ein Druck in dem Arbeitsraum eine der Belastungskraft entgegengerichtete Gegenkraft hervorruft, sowie mit einem Drucksteuergerät, wobei ein von diesem Drucksteuer­ gerät gesteuerter Druck zur Beeinflussung des Abstandes geeignet ist, und mit einem mit dem Federbein zur Beeinflussung einer Feder­ steifigkeit des Federbeines verbundener Speicher, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Zusatzkraft (54, 55, 56) vorgesehen ist, die bestrebt ist, den Abstand zwischen den beiden Massen (16, 18) in die gleiche Richtung wie die Belastungskraft (50) zu verändern.

2. Fahrzeugfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Federbein (20) ein zweiter, mindestens teilweise mit Druckmedium gefüllter Arbeitsraum (32) gebildet wird, wobei ein Druck des Druck­ mediums in dem zweiten Arbeitsraum (32) mindestens einen Teil der Zusatzkraft (54, 56) zur Folge hat.

3. Fahrzeugfederung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens ein Federelement (38, 88, 89) vorgesehen ist, wobei mindestens ein Teil der Zusatzkraft (55, 56) von dem Federelement (38, 88, 89) hervorgerufen wird.

4. Fahrzeugfederung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksteuergerät (4) über das Druckmedium mit dem Arbeitsraum (28) verbunden ist.

5. Fahrzeugfederung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksteuergerät (4) über das Druckmedium mit dem zweiten Arbeits­ raum (32) verbunden ist.

6. Fahrzeugfederung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Hydroleitung (43) zwischen dem Arbeits­ raum (28) und dem Speicher (10) ein Stromventil (6, 8) vorgesehen ist.

7. Fahrzeugfederung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Arbeitsraum (32) mit einer Druckquelle (73) verbunden ist.

8. Fahrzeugfederung nach Anspruch 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Arbeitsraum (32) mit einem Speicher (22) verbunden ist.

9. Fahrzeugfederung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Federbein (20) einen Zylinder (80), eine Kolbenstange (86) und einen mit der Kolbenstange (86) verbundenen und einen Innenraum des Zylinders (80) in zwei Räume unterteilenden Kolben (84) umfaßt, wobei einer der Räume den Arbeitsraum (28) und der andere Raum den zweiten Arbeitsraum (32) bildet.

10. Fahrzeugfederung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Federbein (20) einen Zylinder (80), eine Kolbenstange (86) und einen mit der Kolbenstange (86) verbundenen und einen Innenraum des Zylinders (80) in zwei Räume unterteilenden Kolben (84) umfaßt, wobei einer der Räume den Arbeitsraum (28) bildet und in dem anderen Raum das Federelement (38, 89) vorgesehen ist.

11. Fahrzeugfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe des Drucksteuergerätes (4) ein von einer Druckquelle (2) zur Verfügung gestellter Druck für das Feder­ bein (20) auf einen niedrigeren Wert absenkbar ist.

12. Fahrzeugfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mit Hilfe des Drucksteuergerätes (4) ein von einer Druckquelle (2) zur Verfügung gestellter Druck für das Federbein (20) auf einen höheren Wert anhebbar ist.