DE19959197A1

DE19959197A1 - Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung

Info

Publication number: DE19959197A1
Application number: DE19959197A
Authority: DE
Inventors: Hubert Beck; Dieter Eulenbach
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-12-08
Filing date: 1999-12-08
Publication date: 2001-06-28
Anticipated expiration: 2019-12-09
Also published as: US6494442B2; US20010005065A1; DE19959197B4

Abstract

Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem ölgefüllten, unter dem Druck mindestens eines in einer Hochdruckkammer angeordneten und als Feder wirkenden Gaspolsters stehenden Arbeitszylinder, der durch einen von einer hohlen Kolbenstange getragenen Arbeitskolben in zwei Arbeitsräume unterteilt wird, mit einer durch die Federbewegungen angetriebenen und Öl aus einer Niederdruckkammer in den mit der Hochdruckkammer verbundenen Arbeitsraum fördernden Kolbenpumpe, die mit einer in Abhängigkeit von der Stellung des Arbeitskolbens im Arbeitszylinder verschließbaren Abregelöffnung den mit der Hochdruckkammer verbundenen Arbeitsraum mit der Niederdruckkammer verbindet, wobei dem Federbein ein Stellantrieb zugeordnet ist, der das Federbein in vertikaler Richtung verschiebt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem ölgefüllten, unter dem Druck mindestens eines in einer Hochdruck kammer angeordneten und als Feder wirkenden Gaspolsters stehenden Arbeitszylinder, der durch einen von einer hohlen Kolbenstange getragenen Arbeitskolben in zwei Arbeitsräume unterteilt wird, mit einer durch die Feder bewegungen angetriebenen und Öl aus einer Niederdruckkammer in den mit der Hochdruckkammer verbundenen Arbeitsraum fördernden Kolbenpumpe, die mit einer in Abhängigkeit von der Stellung des Arbeitskolbens im Arbeitszylinder verschließbaren Abregelöffnung den mit der Hochdruckkammer verbundenen Arbeitsraum mit der Niederdruckkammer verbindet.

Es sind bereits selbstpumpende hydropneumatische Federbeine mit innerer Niveauregelung bekannt (z. B. DE 198 18 116 C1), bei denen eine durch die Federbewegungen angetriebenen und Öl aus einer Niederdruckkammer in den mit der Hochdruckkammer verbundenen Arbeitsraum fördernden Kolbenpumpe vorgesehen ist. Das Federbein hält durch diese Pumpe angetrieben, das Fahr zeugniveau je nach Beladungszustand in einem konstanten Abstand vom Boden. Es handelt sich dabei um eine mechanische Baueinheit, deren Basis niveau keinerlei elektrische oder elektronische Regelung bedarf. Es hat sich allerdings in der Praxis herausgestellt, daß es Anwendungsfälle gibt, die mehr als eine Niveaulage des Fahrzeugaufbaus benötigen.

Es sind darüber hinaus fremdgespeiste Niveauregeleinrichtungen bekannt, die über Hydraulik oder Druckluft in der Lage sind, den Aufbau des Fahrzeuges, unabhängig vom Belastungszustand in verschiedene Höhenpositionen zu bringen und federnd zu halten. Es könnte z. B. ein mittleres Niveau des Fahr zeugaufbaus der Stadtfahrt dienen, ein unteres Niveau des Fahrzeugaufbaus aus aerodynamischen Gründen der Autobahnfahrt und ein hohes Niveau des Fahrzeugaufbaus gegenüber dem Boden zur Vermeidung von Aufbauaufsetzern bei einer Geländefahrt von Vorteil sein.

Selbstpumpende Niveauregeleinrichtungen können lediglich eine einzige Niveaulage beherrschen. Fremdgespeiste Niveauregeleinrichtungen sind sehr komplex aufgebaut, dabei benötigt eine Luftfeder nicht nur einen entsprechend großen Bauraum, sondern auch einen Kompressor, einen Lufttrockner und Druckmittelleitungen, die sich im gesamten Fahrzeug erstrecken. Bei hydro pneumatischen Anlagen (Federzylinder) ist es ähnlich, denn hier werden aus gehend von einer im Motorraum untergebrachten Ölpumpe mit Ölreservoir ebenfalls Druckmittelleitungen zu den einzelnen Federzylindern benötigt.

Zur Herstellung von unterschiedlichen anfahrbaren Niveauhöhen sind des weiteren Wegerfassungssysteme (Höhensensoren) erforderlich, die sich im Ein bau im Fahrzeug oft schwierig unterbringen lassen, da sie zwischen dem Fahr zeugaufbau und der Achse des Fahrwerkes eingebaut werden müssen. Soll das Fahrzeug auch Schiefladungen ausgleichen können, so wird für jedes Rad ein Sensor erforderlich, wobei dann die Wegsignale über eine entsprechende Elek tronik und einen Regelkreis verarbeitet werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches selbstpumpendes hydropneu matisches Federbein zu schaffen, bei dem mit einfachen Mitteln eine Niveau regeleinrichtung mit mehr als einer Niveaulage geschaffen werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß dem Feder bein ein Stellantrieb zugeordnet ist, der das Federbein in vertikaler Richtung verschiebt.

Vorteilhaft ist bei dieser Ausführung, daß ein selbstpumpendes hydropneu matisches Federbein in Verbindung mit einem Stellantrieb die vorgenannte Auf gabe problemlos erfüllt. Dabei ist von Vorteil, daß das Federbein mit mechani schen Mitteln unabhängig vom Beladungszustand ein gewünschtes Niveau ein nimmt, ohne daß dazu eine elektrische oder elektronische Regelung notwendig ist. Der zusätzlich angeordnete Stellantrieb dient anschließend der Veränderung des Basisniveaus, so daß beides unabhängig vom Fahrzeugbeladungszustand arbeitet.

Nach einer fertigungstechnisch einfachen Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Stellantrieb als separates Bauteil ausgebildet ist und zwischen Federbein und Fahrkarosserie bzw. Fahrwerk angeordnet ist. Vorteilhaft ist hierbei, daß ein serienmäßiges Federbein mit einem als eine Baueinheit ausgebildeten Stell antrieb verbunden werden kann und als ganzes in das Fahrzeug einbaubar ist.

Nach einer günstigen Ausführungsform läßt sich eine Baueinheit dadurch schaffen, daß der Stellantrieb integrierter Bestandteil des Federbeines ist.

Unabhängig davon, ob der Stellantrieb als separates Bauteil oder im Federbein integriert ist, läßt sich nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform vor sehen, daß der Stellantrieb elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch antreibbar ist.

Eine besonders günstige Ausführungsform sieht vor, daß der Stellantrieb eine Selbsthemmung aufweist.

Zur Erzielung eines Stellantriebes mit Selbsthemmung ist vorgesehen, daß der Stellantrieb als Spindeltrieb, Schneckentrieb oder ähnliches ausgebildet ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen sche matisch dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 bis 4 verschiedene Gestaltungsmöglichkeiten des Federbeines mit Stellantrieb im Fahrzeug;

Fig. 5 ein Federbein im Schnitt, zusammen mit einem als separates Bauteil ausgebildeten Stellantrieb;

Fig. 6 bis 9 Federbeine mit integriertem Stellantrieb im Fahrzeug angeordnet;

Fig. 10 ein Federbein mit innerer Niveauregelung mit einem integrierten Stellantrieb als Einzelteil, teils im Schnitt.

Aus der Fig. 1 ist eine Niveauregeleinrichtung 1 zu entnehmen, die aus einem selbstpumpenden hydropneumatischen Federbein 2 und einem separaten Stellantrieb 3 besteht. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Federbein 2 teil tragend ausgeführt, also mit einer Tragfeder 4 versehen. Das selbstpumpende hydropneumatische Federbein 2 kann im Bedarfsfall auch volltragend, also ohne eine mechanische Tragfeder 4 ausgeführt sein. Wird das Fahrzeug im Stand auf Vollast beladen (wie dargestellt), federt der Aufbau zunächst entspre chend der Federrate ein.

Aus der Fig. 2 ist zu entnehmen, daß die Niveauregeleinrichtung 1 auf Basis niveau angehoben wurde. Dies ist der Fall nach einer gewissen Fahrstrecke, da das selbstpumpende hydropneumatische Federbein 2 wie an sich bekannt, über die Fahrbahnanregungen aufgeregelt wird, wobei wie aus der Fig. 1 bereits zu entnehmen, der Stellantrieb 3 in der gleichen Position verbleibt. Dieses hier in Fig. 2 dargestellte Basisniveau wird z. B. im Stadtverkehr beibehalten und ist beladungsunabhängig.

Aus der Fig. 3 ist die Niveauregeleinrichtung 1 gemäß Fig. 1 im Gelände betrieb zu entnehmen. Um ein Aufsetzen der Karosserie auf dem Boden zu ver meiden, wird das Niveau über den Stellantrieb 3 angehoben.

Aus der Fig. 4 ist die Niveauregeleinrichtung 1 bei Schnellfahrten (etwa Auto bahn) zu entnehmen, hierbei ist der Fahrzeugaufbau über den Stellantrieb 3 abgesenkt, was für die Aerodynamik von Vorteil ist.

Die Fig. 5 zeigt ein selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein 2 mit innerer Niveauregelung gemäß dem Stand der Technik, wobei am oberen Be festigungselement der Stellantrieb 3 vorgesehen ist. Der Stellantrieb 3 ist ge genüber dem Federbein 2 gelenkig angeordnet. Durch ein fahrbahnbedingtes Ein- und Ausfedern der Kolbenstange 5 wird eine innere Kolbenpumpe mit Ein- und Auslaßventil 6, 7 betätigt, dabei wird Öl aus dem Niederdruckraum 8 in den Hochdruckraum 9 gefördert, so daß das hinter einer Membran 10 einge kammerte Gas 11 vorgespannt wird und die Kolbenstange 5 auswärts ge schoben wird. Der Bypaß 12 setzt nach und nach die Pumpwirkung außer Kraft und das Niveau des Fahrzeugaufbaus regelt sich ein. Beim Entladen des Fahr zeuges wird die Kolbenstange kurzzeitig noch weiter auswärts geschoben, so daß die Ablaßbohrung 13 mit dem Arbeitsraum des Arbeitszylinders in Ver bindung tritt und für das Abregeln des Fahrzeugaufbaus sorgt. Der mit der Kolbenstange 5 verbundene Kolben ist mit Zug- und Druckdämpfungsventilen 14, 15 zur Erzeugung von Dämpfungskräften ausgestattet.

Aus den Fig. 6 bis 9 ist eine Niveauregeleinrichtung 1 zu entnehmen, welche im Prinzip mit den Fig. 1 bis 4 vergleichbar ist, mit dem Unterschied, daß der Stellantrieb 3 Bestandteil des Federbeines 2 ist. Bei diesen Aus führungsformen ist der Stellantrieb 3 im Gehäuse des Federbeines 2 integriert, so daß Federbein 2 und Stellantrieb 3 ein einziges Bauteil sind.

Aus der Fig. 10 ist als Einzelheit ein selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein 2 dargestellt, welches im Prinzip mit dem in Fig. 5 dargestellten vergleichbar ist. Im oberen Bereich des Gehäuses 16 ist der Stellantrieb 3 im Federbein 2 integriert, dabei ist das Befestigungsteil 17 gegenüber dem Ge häuse 16 des Federbeines 2 relativ axial beweglich angeordnet. Der Stellantrieb 3 kann dabei gegenüber der Führung 18 mittels einer Spindel, Schnecke oder dergleichen elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch angetrieben werden.

Bezugszeichenliste

1

Niveauregeleinrichtung

2

selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein

3

Stellantrieb

4

Tragfeder

5

Kolbenstange

6

Einlaßventil

7

Auslaßventil

8

Niederdruckraum

9

Hochdruckraum

10

Membran

11

Gaspolster

12

Bypaß

13

Ablaßbohrung

14

Zugventil

15

Druckventil

16

Gehäuse

17

Befestigungsteil

18

Führung

Claims

1. Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveau regelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem ölgefüllten, unter dem Druck mindestens eines in einer Hochdruckkammer angeordneten und als Feder wirkenden Gaspolsters stehenden Arbeitszylinder, der durch einen von einer hohlen Kolbenstange getragenen Arbeitskolben in zwei Arbeitsräume unterteilt wird, mit einer durch die Federbewegungen angetriebenen und Öl aus einer Niederdruckkammer in den mit der Hochdruckkammer verbundenen Arbeitsraum fördernden Kolbenpumpe, die mit einer in Abhängigkeit von der Stellung des Arbeitskolbens im Arbeitszylinder verschließbaren Abregel öffnung den mit der Hochdruckkammer verbundenen Arbeitsraum mit der Niederdruckkammer verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß dem Federbein (2) ein Stellantrieb (3) zugeordnet ist, der das Federbein (2) in vertikaler Richtung verschiebt.

2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (3) als separates Bauteil ausgebildet ist und zwischen Federbein und Fahrkarosserie bzw. Fahrwerk angeordnet ist.

3. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (3) integrierter Bestandteil des Federbeines ist.

4. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (3) elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch antreibbar ist.

5. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (3) eine Selbsthemmung aufweist.

6. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (3) als Spindeltrieb, Schneckentrieb oder ähnlich aus gebildet ist.