DE3604068C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Niveau- und Neigungs­ regelung für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

Aus der deutschen Auslegeschrift DE-AS 11 22 386 ist eine hydraulisch-pneumatische Federung bekannt mit einem Niveau­ regelung, bei der ein Niveauregler auf die hydraulische Seite eines Trennkolbens durch Zu- oder Ablassen von Öl ein­ wirkt. Eine Neigungsregelung erfolgt mittels einer Rückfüh­ rung des Trennkolbens in eine Soll-Lage durch Zu- oder Ab­ lassen von Luft auf der pneumatischen Seite des Trennkolbens. Bei dieser Federung müssen sowohl die Ölmenge wie auch die Gasmenge geändert werden, um eine Niveau- und Neigungsrege­ lung zu realisieren.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE-OS 34 27 902 ist eine Federung nach dem Oberbegriff mit einem Niederdruck­ speicher und einem Hochdruckspeicher bekannt, bei der ein Gasaustausch aus einem ausgefederten in ein eingefedertes Federelement erfolgt und für eine Niveau- und Neigungsrege­ lung ausschließlich Gasmengen veränderbar sind oder transportiert werden.

Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, eine gegenüber dem Bekannten weiter vereinfachte pneumatische Niveau- und Nei­ gungsregelung für Fahrzeuge zu schaffen.

Diese Aufgabe ist jeweils durch die in den Kennzeichenteilen der einander nebengeordneten Patentansprüche 1 bis 3 genannten Merkmale gelöst, wobei die der DE-OS 34 27 902 zugrunde liegende Grundidee des Umpumpens einer wesentlich konstanten Gasmenge zum Neigungsausgleich mit erheblich ver­ ringertem Aufwand verwirklicht ist.

Allen Lösungen ist für die Niveauregelungsfunktion gemeinsam, daß bei eingeschaltetem Verdichter und offenem Durchgang einer Sperreinrichtung eine Anpassung an eine erhöhte statische Trag­ last durch Zuspeisen von Gas aus einem Speicher, unmittelbar oder mittels des Verdichters erfolgt, eine Anpassung an eine erniedrigte statische Traglast durch Ablassen von Gas in einen Speicher unmittelbar oder mittels des Verdichters.

Bei der Lö­ sung nach dem Patentanspruch 3 muß je nach Druck im Gasbehälter die je­ weils andere Sperreinrichtung gesperrt sein, da derselbe Gas­ behälter nicht zugleich Gasquelle und Gassenke sein kann. Beide Sperreinrichtungen können jedoch offen sein, wenn dafür gesorgt ist, daß bei Überdruck des Gasbehälters gegenüber den Gaspol­ stern die erste Verbindungsleitung durch zusätzliche, auf den Überdruck ansprechende Mittel sperrbar ist und bei Unterdruck des Gasbehälters die zweite Verbindungsleitung durch auf den Unterdruck ansprechende Mittel sperrbar ist.

Nach erfolgter Anpassung der Federung an die jeweilige Traglast, die im Still­ stand und auch beim Fahren möglich ist, kann der Verdichter ausgeschaltet werden. Eine erneute Anpassung an die jeweilige Traglast ist bei geänderter Fahrzeugbeladung und auch dann er­ forderlich, wenn durch Erhitzung oder Abkühlung des Gases das Gasvolumen des Gaspolsters in störendem Maße von dem Niveau­ volumen abweicht.

Mindestens zwei Federelemente, die bei einer Seitenneigung in von waagerechten Massenkräften beeinflußten Fahrzuständen ein Stützmoment aufbringen, sind zu einer Feder­ gruppe zusammengefaßt, und die zugehörigen Lageregelelemente sind an eine gemeinsame Ablaßleitung und eine gemeinsame Spei­ seleitung angeschlossen. Die Neigungsregelungsfunktion erfolgt bei geschlossenen Sperreinrichtungen dadurch, daß direkt Gas aus dem ausgefederten in das eingefederte Federelement der Federgruppe zum umgehenden Ausgleich der Seitenneigung bei dynamischen Fahrbewegungen gefördert wird, bis für beide Feder­ elemente die Soll-Lage der Trennkolben erreicht ist. Um dies näher zu erläutern, werden folgende Betrachtungen angestellt:

Jedes Federelement weist einen Federkolben und ein federndes Gaspolster auf und trägt eine Traglast, die der auf das Rad bezogenen Fläche des Federkolbens und dem Gasdruck des Gas­ polsters proportional ist. Jedes Federelement ist stationär durch eine Standlast belastet, die einer anteiligen Aufbaulast entspricht.

In von Massenkräften beeinflußten Fahrzuständen ist das ein­ gefederte Federelement durch eine Zusatzlast zusätzlich bela­ stet und das ausgefederte Federelement durch eine Mindestlast entlastet, wobei Zusatzlast und Mindestlast entgegengesetzt gerichtet und aus Gleichgewichtsgründen gleich groß sind.

Eine Zusatzlast tritt beim Bremsen in Fahrtrichtung vorne auf, beim Beschleunigen hinten, bei Kurvenfahrt auf der Kurvenau­ ßenseite. Eine Minderlast tritt beim Bremsen hinten auf, beim Beschleunigen vorne, bei Kurvenfahrt auf der Kurveninnenseite.

Das von einem Trennkolben in seiner Soll-Lage begrenzte Gas­ volumen des Gaspolsters wird Niveauvolumen genannt. In einem ausgefederten Federelement ist das Gasvolumen gleich dem Niveauvolumen vermehrt um ein Ausfedervolumen. In einem einge­ federten Federelement ist das Gasvolumen gleich dem Niveau­ volumen vermindert um ein Einfedervolumen. Die in einem Gas­ polster enthaltene Gasmenge ist nach den Gesetzen der Thermo­ dynamik proportional dem Gasvolumen und dem Gasdruck und um­ gekehrt proportional der Gastemperatur. Die Gasmenge bestimmt so bei gegebenem Gasvolumen und konstanter Temperatur unmittel­ bar den Gasdruck und damit auch bei festgelegter Fläche des Federkolbens die Traglast der Federelemente. Die eine Stand­ last tragende, im Niveauvolumen enthaltene Gasmenge eines Federelements wird Standmenge genannt. In jedem Feder­ element einer Federgruppe befindet sich eine Einzelmenge, in der Federgruppe eine Gruppenmenge als Summe der Einzelmengen. Durch die Neigungsregelung nach der Erfindung wird die Gruppen­ menge in allen Fahrzuständen zwangsläufig immer wieder auf das gleiche Volumen, nämlich in beiden Federelementen der Feder­ gruppe auf das Niveauvolumen gebracht, um in der Soll-Lage der Trennkolben die Traglastsumme beider Federelemente kon­ stant zu halten.

In von Massenkräften beeinflußten Fahrzuständen sind die Ab­ laßleitung des entlasteten, ausgefederten Federelements und die Speiseleitung des zusätzlich belasteten, eingefederten Federelements über die Lagerelemente beider Federelemente, die Eintrittskammer und die Austrittskammer des Verdichters miteinander verbunden.

Mit Hilfe des laufenden Verdichters findet nunmehr ein Gastransport vom entlasteten zum zusätz­ lich belasteten Federelement statt, wobei das Gasvolumen des entlasteten Federelements in Richtung auf das Niveauvolumen abnimmt und das Gaspolster des zusätzlich belasteten Feder­ elements in Richtung auf das Niveauvolumen zunimmt. Gleiche Niveauvolumina in beiden Federelementen und isotherme Zu­ standsänderung des Gases vorausgesetzt, wird gleichzeitig in jedem Federelement das Niveauvolumen wieder erreicht, sobald eine Gasmenge transportiert ist, die durch den Minderdruck des einen, den diesem gleichen Zusatzdruck des anderen Feder­ elements und die Größe des Niveauvolumens bestimmt ist und Trimm-Menge genannt wird. Die Einzelmenge des entlasteten Federelements ist jetzt gleich der Standmenge vermindert um die Trimm-Menge und die des zusätzlich belasteten gleich der Standmenge vermehrt um die Trimm-Menge. Die Gruppenmenge ist gleich geblieben. Auch bei einer polytropen Zustandsänderung des Gases wird das Niveauvolumen in beiden Federelementen nahezu gleichzeitig erreicht, sobald die Trimm-Menge trans­ portiert ist, und so wird die Seitenneigung des Fahrzeugs umgehend ausgeglichen.

Bei einer anschließenden Geradeausfahrt erfolgt ein Rückfluß der Trimm-Menge aus dem vorher zusätzlich belasteten Feder­ element in das vorher entlastete Federelement, wobei in bei­ den Federelementen wieder das Niveauvolumen und die Soll-Lage der Trennkolben erreicht wird.

Wenn Federelemente auf beiden Seiten einer Fahrzeugachse eine Federgruppe bilden, ist durch den angegebenen Gastransport ein Aufrichten des Aufbaus bis zur Niveaulage - im allgemeinen para­ llel zur Straße - erreichbar, so daß in der Kurve dieselben Ein- und Ausfederwege zur Verfügung stehen wie bei Geradeausfahrt. So können in vorteilhafter Weise Fahrsicherheit und Fahrkom­ fort erhöht werden.

Der Gastransport aus dem ausgefederten in das eingefederte Federelement kann mit geringem Energiebedarf so schnell er­ folgen, daß der Aufbau in durch Massenkräfte beeinflußten Fahrzuständen praktisch parallel zur Straße bleibt.

Die erforderliche Verdichterleistung ist so klein, daß ihr Anteil an der Antriebsleistung eines Fahrzeugmotors nur mit einem geringen Prozentsatz zu berücksichtigen ist. Auf den Kraftstoffverbrauch hat die Verdichterarbeit einen kaum nen­ nenswerten Einfluß, da sie bei einer Fahrt auf normalen Stra­ ßen lediglich in größeren Intervallen auftritt. Die Verdichter­ arbeit kann an sich vermindert werden, wenn der Antrieb des Verdichters mit Energie aufnehmenden und abgebenden Mitteln, beispielsweise in Form einer Schwungmasse versehen ist, die beim Gasrückfluß Energie speichern und beim Gastransport ab­ geben können.

Bei einer Zusammenfassung von mehr als zwei Federelementen zu einer Federgruppe, beispielsweise bei einem volltragend mit einer Federung nach der Erfindung ausgerüsteten Vierradfahr­ zeug bleibt die Tatsache bestehen, daß die Gruppenmenge gleich der Summe aller Einzelmengen ist. Daher können die Ablaßlei­ tungen aller Federelemente gemeinsam an die Eintrittskammer eines Verdichters und die Speiseleitungen gemeinsam an die Austrittskammer angeschlossen und mit Sperreinrichtungen ver­ sehene Verbindungsleitungen zu den Speichern nach den Patentansprü­ chen 1 bis 3 vorgesehen sein, wobei in allen durch Massenkräfte beeinflußten Fahrzuständen, sowohl bei Kurvenfahrt wie auch beim Bremsen oder Beschleunigen der Aufbau in der beschriebe­ nen Weise bis zur Lage parallel zur Straße aufgerichtet wer­ den kann oder parallel bleibt, indem die jeweils erforderliche Trimm-Menge aus den entlasteten Federelementen entnommen und den zusätzlich belasteten Federelementen zugeführt wird, bzw. wieder zurückfließt, wobei die für die Regelung des Fahrzeugniveaus verwendeten Sperr­ einrichtungen jeweils geschlossen bleiben.

An sich kann auch bei offenen Sperreinrichtungen in den genann­ ten Fahrzuständen Gastransport und Gasrückfluß stattfinden. Jedoch ist damit ein ständiger Gasaustausch mit den Speichern verbunden, der nicht gewollt ist und wegen der Größe des insgesamt angeschlossenen Gasvolumens weit mehr Verdichtungs­ arbeit erfordert als bei geschlossenen Sperreinrichtungen.

Wenn die Trennkolben aller Federelemente ihre Mittellage er­ reicht haben und keine Trimm-Menge benötigt wird, kann ein Ver­ dichter, der mit einem entsprechend bemessenen, das Verdichtungs­ verhältnis begrenzenden schädlichen Raum ausgerüstet ist, auch ständig laufen. Zum Zweck einer gestoppten Gasförderung bei laufendem Verdichter können auch andere, aus dem Vedichterbau bekannte Mittel vorgesehen werden.

Vorzugsweise wird die Federung nach der Erfindung volltragend angewendet und der Aufbau nicht zusätzlich von Federn anderer Art getragen, die das jeweils erforderliche, durch die Gasdrücke im Gasbehälter und in den Federelementen bestimmte Verdichtungsverhältnis erhöhen würden. Dieses Verdichtungsver­ hältnis kann durch Einbau zusätzlicher Zugfedern erniedrigt werden, was für ein Fahrzeug mit einer sehr großen Zuladung im Vergleich zur Leerlast erforderlich werden kann. Zugfedern können auch durch als Stufenkolben ausgebildete Federkolben verwirklicht werden, deren Ringseiten mit einem gesonderten druckbelasteten Ölspeicher zusammenarbeiten.

In vorteilhafter Weise kann bei einer volltragenden Anwendung der Erfindung für eine Achse oder für alle Achsen bzw. Räder eines Fahrzeuges auf in der Kurve oder beim Bremsen wirksame, stabilisierende Federmittel, beispielsweise in Form von Torsions­ stäben als sogenannte Stabilisatoren verzichtet werden, wenn durch entsprechend schnellen Transport und Rückfluß einer Trimm-Menge in diesen Fahrzustän­ den keine oder nur eine geringe Neigung des Aufbaus eintritt. In weiterhin vorteilhafter Weise kann so auch eine Verhärtung der Einzelradfederung durch diese stabilisierenden Federmittel ver­ mieden werden.

Da die erforderlichen Trimm-Mengen verhältnismäßig klein und bei Gas ohnehin die Widerstandsziffern einer Gasströmung ge­ ring sind, können die zugehörigen Gasleitungen mit kleinem Querschnitt ausgeführt werden, beispielsweise für ein Perso­ nenkraftfahrzeug in den Abmessungen der üblichen Bremsleitun­ gen einer hydraulischen Bremsanlage.

In der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung wird auf die Zeichnung bezuggenommen. Es zeigt

Fig. 1 zwei Federelemente mit einem Niederdruckspei­ cher mit Trennkolben in der Soll-Lage,

Fig. 2 die Federelemente nach Fig. 1 im Ausschnitt mit durch eine Lasterhöhung eingefederten Trennkolben und zugeschaltetem Niederdruckspeicher,

Fig. 3 die Federelemente nach Fig. 1 im Ausschnitt mit durch eine Lastminderung ausgefederten Trennkolben und zugeschaltetem Niederdruckspeicher,

Fig. 4 die Federelemente nach Fig. 1 im Ausschnitt mit einem ausgefederten und einem eingefederten Feder­ element und abgeschaltetem Niederdruckspei­ cher,

Fig. 5 zwei Federelemente anderer Art, die mit einem Gas­ behälter von beliebigem Druck korrespondieren, mit durch eine Lasterhöhung eingefederten Trennkolben und zugeschaltetem Gasbehälter, wobei der Gasbehäl­ ter als Niederdruckspeicher wirksam ist,

Fig. 6 zwei Federelemente nach Fig. 5 im Ausschnitt mit durch eine Lastminderung ausgefederten Trennkolben und zugeschaltetem Gasbehälter, wobei der Gasbehäl­ ter als Hochdruckspeicher wirksam ist.

In allen Figuren sind zwei Federelemente einer Federgruppe dargestellt, die beispielsweise als ein linkes und ein rech­ tes Federelement einer Fahrzeugachse aufzufassen sind. Für gleiche Teile gelten links und rechts dieselben Hinweiszeichen. Wenn eine Unterscheidung erforderlich ist, sind die Hinweis­ zeichen auf der rechten Seite mit einem Strich versehen.

Eine Federgruppe nach Fig. 1 weist zwei Federelemente 1 und 1′ auf, mit Befestigungsstiften 14 und 15, mit einem in einem Arbeitszylinder 2 eingeschlossenen Ölvolumen 3, in dem ein in dem Arbeitszylinder 2 verschieblicher und aus diesem durch einen mit einer Dichtung 8 versehenen Zylinderdeckel 9 nach außen tretender Federkolben 4 Öl verdrängt und auf der dem Federkolben 4 abgewandten Seite ein durch einen Trennkolben 5 dicht von dem Ölvolumen 3 abgetrenntes, in einem Zylinder 6 mit einem Boden 19 eingeschlossenes Gaspolster 7 bzw. 7′ das verdrängte Öl aufnimmt, wobei das Ölvolumen 3 durch eine Zwischenwand 50 mit der Schwingungsdämpfung dienenden Drossel­ querschnitten 54 unterteilt ist; mit einem an dem Trennkolben 5 mittels einer Steuerstange 40 gehaltenen Lageregelelement in Form eines Steuerschiebers 21, der gegenüber einer Steuer­ hülse 22 verschieblich ist, die sich in dem mit dem Boden 19 verbundenen Befestigungsstift 14 befindet. Die Steuerhülse 22 ist mit einer oberen Steueröffnung 24 versehen, in die eine Ablaßleitung 12 bzw. 12′ mündet, und mit einer unteren Steuer­ öffnung 25, in die eine Speiseleitung 13 bzw. 13′ mündet, und hat einen oberhalb des Steuerschiebers 21 angeordneten Frei­ raum 57, der mit dem Gaspolster 7 durch einen Kanal 56 in der Steuerstange 40 verbunden ist.

Die Ablaßleitungen 12 und 12′ der beiden Federelemente 1 und 1′ sind gemeinsam an eine Ein­ trittskammer 26 eines Verdichters 16 und die Speiseleitungen 13 und 13′ gemeinsam an eine Austrittskammer 27 des Verdich­ ters 16 angeschlossen, der ein Einlaßventil 35, ein Auslaß­ ventil 36 und einen Kompressionsraum 37 hat. Ein Niederdruck­ speicher 10 ist über eine mit einer Sperreinrichtung in Form eines Drehschie­ bers 17 versehene Verbindungsleitung 38 an die Eintrittskammer 26 des Verdichters 16 angeschlossen, wenn der Drehschieber 17 offenen Durchgang hat. Die Trennkolben 5 befinden sich links und rechts in ihrer Soll-Lage, in der die Steueröffnungen 24 und 25 beide durch den Steuerschieber 21 abgedeckt sind, so daß kein Gasaustausch der Gaspolster 7 und 7′ mit dem Niederdruckspeicher 10 möglich ist.

Wenn nach Fig. 2 die Trennkolben 205 und 205′ eingefedert sind, werden die unteren Steueröffnungen 225 und 225′ vom Steuer­ schieber 221 freigegeben, und es besteht so eine Verbindung der Gas­ polster 207 und 207′ beider Federelemente 201 und 201′ über die Speiseleitungen 213 und 213′, die Austrittskammer 227, das Auslaßventil 236, den Kompressionsraum 237, das Einlaßventil 235, die Eintrittskammer 226 und den offenen Drehschieber 217 mit dem Niederdruckspeicher 210. Bei laufendem Verdichter 216 fungiert dessen Austrittskammer 227 als Gasquelle, und es kann eine Rückführung der Trennkolben 205 und 205′ in die Soll-Lage nach Fig. 1 in beliebiger Reihenfolge und durch eine Erhöhung der Einzelmengen in den Gaspolstern 207 und 207′ eine Niveauregelung erfolgen.

Wenn nach Fig. 3 die Trennkolben 305 und 305′ ausgefedert sind, werden die oberen Steueröffnungen 324 und 324′ vom Steuerschie­ ber 321 freigegeben. Damit besteht eine Verbindung der Gaspolster 307 und 307′ über die Ablaßleitungen 312 und 312′, die Eintritts­ kammer 326 und den offenen Drehschieber 317 mit dem Niederdruck­ speicher 310, der als Gassenke fungiert, und so kann eine Rück­ führung der Trennkolben 305 und 305′ in die Soll-Lage nach Fig. 1 in beliebiger Reihenfolge und durch Vermin­ dern der Einzelmengen in den Gaspolstern 307 und 307′ eine Niveauregelung erfolgen.

Wenn nach Fig. 4 der linke Trennkolben 405 eingefedert und der rechte 405′ ausgefedert sind, beispielsweise in einer Rechts­ kurve durch eine Zusatzlast des Federelementes 401 und eine Minderlast des Federelements 401′, werden links die untere Steueröffnung 425 und rechts die obere Steueröffnung 424′ frei­ gegeben. Somit besteht eine Verbindung des Gaspolsters 407 links mit dem Gaspolster 407′ rechts über die linke Speiseleitung 413, den Verdichter 416 und die rechte Ablaßleitung 412′, wobei der Drehschieber 417, wie gezeichnet, nach einer Niveauregelung der Traglast ge­ mäß Fig. 2 oder 3 gesperrt sei und keine Ver­ bindung zum Niederdruckspeicher 410 besteht. Nunmehr kann eine Rückführung der Trennkolben 405 und 405′ in die Soll-Lage durch Förderung allein der Trimm-Menge mit Hilfe des Verdichters 416 von rechts nach links aus dem Gaspolster 407′, dessen Einzelmenge vermindert wird, in das Gaspolster 407, dessen Einzelmenge erhöht wird, und eine Aufrichtung des Fahrzeugaufbaus bis zur Niveaulage erfolgen.

Wenn nach der Rechtskurve die Zusatzlast des Federelements 401 und die Minderlast des Feder­ elements 401′ fortfallen, dreht sich die Lage der Trennkolben 405 und 405′ um und es besteht eine Verbindung des linken Gaspol­ sters 407 mit dem rechten 407′ über die linke Ablaßleitung 412, den Verdichter 416 und die rechte Speiseleitung 413. Nunmehr kann eine Rückführung der Trennkolben durch Rückfluß der Trimm- Menge mit oder ohne Hilfe des Verdichters 416 von links nach rechts aus dem Gaspolster 407, dessen Einzelmenge wieder bis zur Standmenge vermindert wird, in das Gaspolster 407′ erfol­ gen, dessen Einzelmenge dabei wieder bis zur Standmenge erhöht wird.

Nach Fig. 1 sind die Federkolben 4 und 4′ mit einem Kolben­ kopf 41 versehen, der in dem Arbeitszylinder 2 geführt und gegenüber diesem durch eine Gleitdichtung 42 gedichtet ist, und bilden mit dem Arbeitszylinder 2 einen ringförmigen Pum­ penraum 43, dessen Pumpenkolben die Ringfläche 53 des Kolben­ kopfes 41 ist. Zwischen dem Zylinderdeckel 9 und der Zwischen­ wand 50 befindet sich ein den Arbeitszylinder 2 umgebender und von einem Außenrohr 20 umhüllter Ölbehälter 46, der in seinem unteren Teil eine Ölfüllung 48 und in seinem oberen Teil eine unter Druck stehende Gasfüllung 47 aufweist, wobei zwischen Ölfüllung 48 und Gasfüllung 47 ein freier Ölspiegel 49 besteht.

Der Pumpenraum 43 ist mit der Ölfüllung 48 durch ein Saugventil 44, mit dem Ölvolumen 3 durch ein Druckventil 45 und außerdem mit dem Ölvolumen 3 durch eine den Arbeitszylinder 2 durchbrechende und vom Kolbenkopf 41 gesteuerte Drosselöff­ nung 31 verbunden, die in der gezeichneten Stellung zur Hälfte vom Kolben­ kopf 41 freigegeben ist. Bei Schwingbewegungen des Federkol­ bens 1 wird Öl aus dem Ölbehälter 46 in das Öl­ volumen 3 gefördert und strömt Öl aus dem Ölvolumen 3 in den Ölbehälter 46 durch die Drosselöffnung 31 zurück, sobald der Kolbenkopf 41 bei einem Ausfedern des Federkolbens 4 die Dros­ selöffnung 31 frei gibt. Dabei stellt sich ein Gleichgewicht ein, und es wird eine sekundäre Niveauregelung bewirkt, wobei das geregelte Niveau der gezeichneten Stellung des Federkolbens 4 entsprechen möge. Die durch den Pumpenraum 43 geleistete Ar­ beit stellt eine lastabhängige Dämpfung dar und verbessert die Dämpfungseigenschaften der erfindungsgemäßen Federung.

Bei der Federgruppe nach Fig. 5 sind im Bereich der Trennkolben 505 und 505′ die Teile der Federgruppe nach Fig. 1 übernommen und nur im Bedarfsfall mit Hinweiszeichen versehen. Ein Gasbe­ hälter 510, in dem der Druck niedriger sei als in den Gaspol­ stern 507 und 507′ der Federelemente 501 und 501′, ist über eine mit einem ersten Drehschieber 517 versehene erste Verbindungs­ leitung 538 an eine Eintrittskammer 526 eines Verdichters 516 und über eine mit einem zweiten Drehschieber 518 versehene zweite Verbindungsleitung 539 an die Austrittskammer 527 des Verdichters 516 angeschlossen.

Die Verbindungsleitung 538 mün­ det über einen durch ein Ventil 561 verschließbaren Einlaß­ kanal 560 in eine Ventilkammer 564 , die mit dem Gasbehälter 510 in offener Verbindung steht. Eine Ventilfeder 563 bewirkt, daß zwischen Einlaßkanal 560 und Ventil 561 ein Ventilspalt 562 be­ steht, und so kann bei offenem Drehschieber 517, wie gezeichnet, eine Rückführung der Trennkolben 505 und 505′ erfolgen, genau wie bei der Federgruppe nach Fig. 2 beschrieben.

Die Verbindungs­ leitung 539 mündet über eine Auslaßöffnung 572 in eine Ventil­ kammer 570, die mit einer Halterung 571 für ein Ventil 567 ver­ sehen ist und über einen durch das Ventil 567 verschließbaren Auslaßkanal 566 in den Gasbehälter 510 führt. Eine Ventilfeder 569 ist so schwach bemessen, daß bei dem gegebenen Überdruck der Gaspolster 505 und 505′ das Ventil 567 den Auslaßkanal 566 geschlossen hält, und so kann trotz des offenen Drehschiebers 518, wie gezeichnet, und des Unterdrucks im Gasbehälter 510 eine Rückführung der Trennkolben 507 und 507′ über die Speise­ leitungen 513 und 513′ erfolgen.

Wenn der Fall eintritt, daß der Druck im Gasbehälter 510 höher ist als in den Gaspolstern 507 und 507′ und der Ventilspalt 562 unter dem Einfluß der Ventilfeder 563 offen bleibt, wird das Ventil 567 durch den Überdruck im Gasbehälter 510 aufgestoßen und kann eine Er­ höhung der Gasmengen in den Gaspolstern 507 und 507′ direkt aus dem Gasbehälter 510 über den jetzt offenen Auslaßkanal 566 erfolgen.

Bei der Federgruppe nach Fig. 6 erfolgt ein Ablassen von Gas aus den Gaspolstern 607 und 607′ über die Ablaßleitung 612 und 612′, den laufenden Verdichter 616, den offenen Drehschie­ ber 618 und die Ventilkammer 570 gegen den Überdruck des Gas­ behälters 610, wobei unter Wirkung der Ventilfeder 569 zwischen der Ventilkammer 570 und dem Auslaßkanal 566 ein Ventilspalt 568 besteht. Der Überdruck im Gasbehälter 610 hält den Ein­ laßkanal 560 mittels des Ventils 561 gegen die entsprechend schwach bemessene Federkraft der Ventilfeder 563 geschlossen, und so kann trotz des offenen Drehschiebers 517 und des Über­ drucks im Gasbehälter eine Rückführung der Trennwände 607 und 607′ über die Ableitungen 612 und 612′ erfolgen.

Nach Fig. 5 sind die Federkolben als ein in einem Arbeitszylin­ der 502 geführter und durch eine Dichtung 542 gedichteter Stu­ fenkolben 504 ausgebildet, dessen Kolbenstange 552 aus einem mit einer Dichtung 508 versehenen Zylinderdeckel 509 nach außen tritt. Die große Kreisfläche 541 des Federkolbens ver­ drängt Öl aus dem in dem Arbeitszylinder 502 eingeschlossenen Ölvolumen 503, das durch eine Zwischenwand 550 mit Drossel­ querschnitten 554 unterteilt ist. Die Kolbenstange 552 bil­ det mit dem Arbeitszylinder 502 einen Ringraum 528, aus dem die Kreisringfläche 559 Öl in einen den Arbeitszylinder 502 umgebenden Ölbehälter 546 über Öffnungen 523 im Bereich des Zylinderdeckels 509 verdrängt, wobei der Ölbehälter 546 in seinem unteren Teil eine Ölfüllung 548 und in seinem oberen Teil eine unter Druck stehende Gasfüllung 547 aufweist und zwi­ schen beiden Füllungen ein freier Ölspiegel 549 besteht.

Die vom Druck der Gasfüllung 547 auf die Kreisringfläche 559 ausge­ übte Kraft wirkt für die Kolbenstange 552 als Zugkraft, so daß die Federelemente 501 und 501′ eine Traglast gleich der auf die große Kreisfläche 541 vom Gaspolster 507 ausgeübten Druckkraft abzüglich der Zugkraft der Kreisringfläche 559 haben.

Die hohl ausgeführte Kolbenstange 552 bildet einen Pumpenraum 543, in den eine mittels eines Kugelgelenks 558 an der Zwischenwand 550 befestigte durch eine Dichtung 529 abgedichtete Pumpenstange 551 eindringt. Der Pumpenraum 543 ist mit dem Ringraum 528 durch ein Saugventil 544 und mit dem Ölvolumen 503 durch ein Druck­ ventil 545 verbunden und außerdem mit dem Ölbehälter 546 durch eine vom Stufenkolben 504 gesteuerte Drosselöffnung 531 im Ar­ beitszylinder 502. Pumpenstange 551 und Pumpenraum 543 haben dieselben, oben beschriebenen Wirkungen wie Ringfläche 59 und Pumpenraum 43 der Federelemente nach Fig. 1.

Einer Abstimmung von Federung und Dämpfung dienen die Drosselöffnungen 54 oder 554 nach Fig. 1 oder 5 in den Zwischen­ wänden 50 oder 550, die geschwindigkeitsabhängige Dämpfungs­ kräfte erzeugen. Lastabhängige Dämpfungskräfte sind bei selbst­ pumpenden Federelementen in bekannter Weise durch die Pumpar­ beit der Ringfläche 59 des Kolbenkopfes 41 nach Fig. 1 oder der Pumpenstange 551 nach Fig. 5 gegeben und durch die Größe der jeweiligen Pumpenfläche oder auch durch Drosselwiderstände der Saug- und Druckventile 44 und 45 oder 544 und 545 veränder­ bar.

Bei der erfindungsgmäßen Federung hat auch die gasseitige Verbindung der Federelemente, insbesondere bei niederfrequenten Aufbauschwingungen, einen Einfluß auf die Dämpfungskräfte. Wenn nämlich bei wechselseitigen Schwingungen (vgl. Fig. 4) eines Aufbaus oder bei gleichsinnigen Schwingungen (vgl. Fig. 2 und Fig. 3) in den Gaspolstern zusammengehöriger Federelemente Druckunterschiede vorliegen und ein Gastransport von einem zu einem anderen Federelement erfolgt, werden dadurch die Trag­ lasten der Federelemente geändert und Differenzkräfte erzeugt, die als Dämpfungskräfte in Erscheinung treten. Dieser Umstand kann für die Abstimmung von Federung und Dämpfung benutzt wer­ den, insbesondere auch dadurch, daß die Schwingungen ohne Gas­ transport festlegende Ansprechempfindlichkeit bei der Rückfüh­ rung der Trennkolben in die Soll-Lage verändert wird, indem beispielsweise die Überdeckungen von Steuerschieber 21 und Steueröffnungen 24 und 25 entsprechend groß gewählt werden. Hierdurch kann auch verhindert werden, daß bei größeren Druck­ unterschieden zusammengehöriger Federelemente in störender Weise viel Gas aus den Gaspolstern höheren Drucks in die Gas­ polster niederen Drucks abfließt. Um dies zu beeinflussen, können auch Drosseleinrichtungen in den Speiseleitungen oder Ablaßleitungen vorgesehen sein.

Wenn bei einem Kraftfahrzeug mit mehr als drei Rädern, bei­ spielsweise vier Rädern eine Verteilung des Aufbaugewichts auf vier volltragende hydropneumatische Federelemente erfolgt und alle Federelemente unabhängig voneinander mit je einem Höhenregler ausgerüstet sind, kann ein gefährlicher Gleich­ gewichtszustand eintreten, bei dem zwei einander diagonal gegenüberliegende Federelemente das Aufbaugewicht alleine oder nahezu alleine tragen und die zu den anderen beiden Federele­ menten gehörenden Räder keine oder nur eine geringe Bodenhaf­ tung haben. Dieser Fahrzustand wird bei bekannten hydropneu­ matischen volltragenden Federungen meist in der Weise ausge­ schlossen, daß zwei Federelemente einer Achse ölseitig verbun­ den sind und nur zwei Höhenregler verwendet werden.

Bei der erfindungsgemäßen Federung sind die Gaspolster der einzelnen Federelemente bei Aufbauschwingungen immer wieder miteinander verbunden, so daß der angegebene, mit einem Verlust der Boden­ haftung verbundene Gleichgewichtszustand nicht eintreten kann. Vielmehr wird in vorteilhafter Weise von der Federung bei der jeweiligen Schwerpunktslage automatisch eine optimale Vertei­ lung des Aufbaugewichts auf alle vier Räder eingestellt, indem Druckunterschiede in den Gaspolstern der Federelemente bis zu einem kleinstmöglichen Druckunterschied ausgeglichen werden, wobei immer ein Federelement als letztes das Niveauvolumen erreicht.

Wenn die Standlasten zusammengehöriger Federelemente sehr ver­ schieden sind, beispielsweise die einer Vorderachse und einer Hinterachse, oder auch aus anderen Gründen Federkolbenflächen von unterschiedlicher Größe gewählt werden, verhalten sich die Niveauvolumina zweckmäßig proportional den Federkolbenflächen, da in diesem Falle die erforderlichen Trimm-Mengen derartiger Federelemente gleich groß sind.

Claims (7)

1. Niveau- und Neigungsregelung für ein Fahrzeug

• - mit mindestens zwei, jeweils einem Rad einer Achse oder einer Seite zugeordneten pneumatischen Federelementen, z. B. in hydropneumatischen Federbeinen,
• - die einen in einem Zylinder geführten Trennkolben aufwei­ sen, der auf der einen Seite von der Radlast und auf der anderen Seite von einem diese abstützenden pneumatischen Druck beaufschlagt ist,
• - wobei jeweils den einzelnen Federelementen zu­ geordnete Lagerregelelemente vorhanden sind, die die Lage des Trennkolbens in bezug zu einer Soll-Lage erfassen und bei einer Abweichung von der Soll-Lage Gas aus dem Feder­ element über eine Ablaßleitung in einen Niederdruck-Spei­ cher ablassen oder ihm über eine Speiseleitung Gas aus einem Hochdruckspeicher zuführen, der durch einen Verdich­ ter aus dem Niederdruckspeicher geladen wird,
• - und darüber hinaus weiter Einrichtungen vorgesehen sind, die eine weitere Niveauregelung bewirken,

gekennzeichnet durch die Merkmale:

• - die bekannten weiteren Einrichtungen und der Hochdruck­ speicher entfallen, und der Niederdruckspeicher (10) wird, willkürlich über eine Sperreinrichtung (Drehschieber 17) zu- und abschaltbar, als Abzweig an die Eintrittskammer (26) des Verdichters (16) angeschlossen,
• - so daß bei durch willkürliche Betätigung der Sperrein­ richtung (Drehschieber 17) erfolgender Zuschaltung des Gasvolumens des Niederdruckspeichers (10) in Verbindung mit dem Verdichter (16) eine statische Niveauregelung erfolgt, während bei durch die Sperreinrichtung (Drehschieber 17) abgeschaltetem Gas­ volumen des Niederdruckspeichers (10) der Verdichter (16) direkt Gas aus dem ausgefederten in das eingefederte Federelement zum umgehenden Ausgleich der Seitenneigung bei dynamischen Fahrbewegungen fördert.

2. Niveau- und Neigungsregelung für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1,
gekennzeichnet durch die Merkmale:

• - die bekannten weiteren Einrichtungen und der Niederdruck­ speicher entfallen, und der Hochdruckspeicher wird, will­ kürlich über eine Sperreinrichtung zu- und abschaltbar, als Abzweig an die Austrittskammer des Verdichters ange­ schlossen,
• - so daß bei durch willkürliche Betätigung der Sperrein­ richtung erfolgender Zuschaltung des Gasvolumens des Hochdruckspeichers eine statische Niveauregelung erfolgt, während bei abgeschaltetem Gasvolumen des Hochdruckspei­ chers der Verdichter direkt Gas aus dem ausgefederten in das eingefederte Federelement zum umgehenden Ausgleich der Seitenneigung bei dynamischen Fahrbewegungen fördert.

3. Niveau- und Neigungsregelung für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1,
gekennzeichnet durch die Merkmale:

• - die bekannten weiteren Einrichtungen und ein Speicher entfallen, und der verbleibende Speicher (Gasbehälter 510) wird, je nach Ladezustand als Niederdruckspeicher oder Hochdruckspeicher wirkend, über zwei willkürliche be­ tätigbare Sperreinrichtungen (Drehschieber 517; 518) in einer ersten (538) und einer zweiten (539) Verbindungsleitung an die Eintrittskammer (526) bzw. die Austritts­ kammer (527) des Verdichters (516) angeschlossen,
• - wobei eine statische Niveauregelung bei niederem Druck des Speichers (Gasbehälter 510) gegenüber den Federele­ menten (501; 501′) bei offener erster Sperreinrichtung (Drehschieber 517) und geschlossener zweiter Sperrein­ richtung (Drehschieber 518) und bei höherem Druck des Speichers (Gasbehälter 510) als dem der Federelemente (501; 501′) bei geschlossener erster Sperreinrichtung (Drehschieber 517) und offener zweiter Sperreinrichtung (Drehschieber 518) erfolgt,
• - während bei geschlossenen ersten und zweiten Sperrein­ richtungen (Drehschieber 517 und 518) der Verdichter (516) direkt Gas aus dem ausgefederten in das einge­ federte Federelement zum umgehenden Ausgleich der Seitenneigung bei dynamischen Fahrbewegungen fördert.

4. Federung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Lastanpassung beide Sperreinrichtungen (517 und 518) offen sind und bei Überdruck des Speichers (Gasbehälter 510) gegenüber den Federelementen (501 oder 501′) die erste Verbindungsleitung (538) und bei Unterdruck des Speichers (Gasbehälters 510) gegenüber den Federelementen (501 oder 501′) die zweite Verbindungsleitung (539) durch auf den Über- bzw. Unterdruck ansprechende Mittel (Ventil 561 bzw. 567) sperrbar ist.

5. Federung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Antrieb des Verdichters mit Energie aufnehmenden und abgebenden Mitteln, beispielsweise in Form einer Schwungmasse versehen ist, die beim Gasrück­ fluß Energie speichern und beim Gastransport abgeben.

6. Federung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Federelemente innerhalb eines durch Druck- und Zuganschläge begrenzten Hubbereichs der Federelemente einen Fahrzeugaufbau voll tragen und in von Massenkräften beeinflußten Fahrzuständen stabilisie­ ren, wobei dieser Hubbereich frei oder nahezu frei von anderen Federmitteln ist.