DE3225604A1

DE3225604A1 - Selbstaufladendes federbein fuer fahrzeug-federungsanlagen

Info

Publication number: DE3225604A1
Application number: DE19823225604
Authority: DE
Inventors: Lawrence George Acocks Green Birmingham Nicholls; George Bertram Deri Abergavenny Gwent Powell
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1981-07-09
Filing date: 1982-07-08
Publication date: 1983-01-27
Also published as: US4469315A; GB2101266A; JPS5816910A; FR2509406A1; GB2101266B

Description

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WUESTHOFF-v. PECHMANN - BEHRENS - GOETZ

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AnmeXderin: Lucas Industries pubXic Ximlted company Great King Street Birmingham 19, West MldXands, EngXand

Titel:

SeXbstaufladendes Federbein für Fahrzeug-FederungsanXagen

PATENTANWÄLTE

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

1A-56 200

DlPL.-ING. GERHARD PULS (1952-I971)

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DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPL.-ING.J DIPL.-WIRTSCH.-ING. RUPERT C

D-8000 MÜNCHEN 90

SCHWEIGERSTRASSE 2 telefon: (089) 66 20 ji

TELEGRAMM! PROTBCTPATENT

TELEX: 524070

Selbstaufladendes Federbein für Fahrzeug-Federungsanlagen

Die Erfindung betrifft ein selbstaufladendes Federbein für Fahrzeug-Federungsanlagen, mit einer Pumpe, die durch eine Bewegung des Federbeins betätigbar ist und hydraulisches Fluid aus einem Vorratsraum zu einer Einstellkammer des Federbeins zu pumpen vermag.

Bei bekannten selbstaufladenden Federbeinen wird Fluid beim Zurückspringen, also beim Vergrößern des Federbeins einem Vorratsraum entnommen und bei der folgenden Einfederung oder Verkleinerung des Federbeins in eine Gasfederkammer gepumpt. Das Pumpen geschieht kontinuierlich, wobei die Geschwindigkeit auf einfache Weise mittels eines Loches im Zylinder der Pumpe gesteuert wird, das in der richtigen Stellung des Kolbens im Zylinder ein Rückströmen von hydraulischem Fluid zum Vorratsraum ermöglicht.

Durch das Pumpen wir-d somit während einer Verkleinerung des Federbeins eine zusätzliche Dämpfung erzeugt, die sich für die Fahrzeugirisassen als geringerer Fahrkomfort bemerkbar macht. Weil außerdem kontinuierlich gepumpt wird, .wird in der Zeit, in der keine Einstellung der Federbeinhöhe bzw. -länge erforderlich ist, eine unnötige Dämpfung erzeugt.

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Gemäß einem Lösungsgedanken der Erfindung ist bei einem Federbein der eingangs beschriebenen Gattung die Anordnung so, daß die Pumpe hydraulisches Fluid zur Einstellkammer hin während einer Vergrößerung des Federbeins verdrängt.

Die zusätzliche Dämpfwirkung, die bei der Verdrängung von Fluid zur Einstellkammer hin erzeugt wird, macht sich somit während der Vergrößerung des Federbeins bemerkbar und wird von den Fahrzeuginsassen sehr viel weniger empfunden. Auch kann diese Dämpfung in einigen Fällen nützlich sein.

Vorzugsweise ist die Pumpenkammer als kreisringförmige Kammer radial zwischen einer Kolbenstange, die an ihrem unteren Ende mit einem Fahrzeugrad verbindbar ist, und einem Zylinder ausgebildet, der die radial innere Wand des Vorratsraumes für Fluid bildet, und ein aus der Pumpenkammer herausführendes Pumpenauslaßventil ist in einem Kolben vorgesehen, der vom oberen Ende der Kolbenstange getragen ist.

Ein in die Pumpenkammer führendes Einlaßventil ist zweckmäßigerweise am unteren Ende der Pumpenkammer angeordnet.

Gemäß einem zweiten Lösungsgedanken der Erfindung steuert bei einem Federbein der eingangs beschriebenen Art ein elektromagnetisch betätigbares Ventil die Verbindung zwischen dem Vorratsraum und der Pumpenkammer, und eine Regeleinheit öffnet das Ventil oder ermöglicht seine Öffnung, damit Fluid aus der Pumpenkammer zum Vorratsraum zurückströmen kann, wenn ein Sensor feststellt, daß eine Verdrängung von Fluid zur Einstellkammer hin nicht erforderlich ist.

Wenn somit festgestellt wird, daß eine Einstellung des Federbeins nicht notwendig ist, wird die Pumpe abgeschaltet, so daß die unnötigen Dämpfungskräfte, die bei bekannten Konstruktionen erzeugt werden, vermieden werden. Es wird allein

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Dämpfung durch das Rückleiten von Fluid aus der Pumpenkammer zum Vorratsraum erzeugt, und diese läßt sich nach Bedarf steuern.

Geeignete Sensoren zum Feststellen der Höhe eines Federbeins sind in den Britischen Patentanmeldungen 8013857 und 8111023 beschrieben. Ihr Hauptbauteil ist eine Sensorspule, die am Zylinder des Federbeins angeordnet ist, und eine Bewegung der Kolbenstange wird anhand der erzeugten Veränderung der induktiven Eigenschaften der Spule festgestellt.

Vorzugsweise ist das elektromagnetisch betätigbare Ventil das Einweg-Pumpeneinlaßventil, das normalerweise ein Zurückströmen von Fluid aus der Pumpenkammer zum Vorratsraum während des Verdrängungshubes der Pumpe verhindert; bei Bedarf kann dieses Ventil jedoch ein unabhängiges Ventil sein, daß parallel zum Einweg- bzw. Rückschlagventil angeordnet ist.

Gemäß einem dritten Lösungsgedanken der Erfindung steuert bei einem Federbein der eingangs beschriebenen Gattung ein elektromagnetisch betätigbares Ventil eine Rückströmung von Fluid aus der Einstellkammer zum Vorratsraum.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung naher erläutert, die einen vertikalen Schnitt durch ein selbstaufladendes Federbein gemäß der Erfindung für eine Fahrzeug-Federungsanlage zeigt, in dem die elektromagnetisch betätigbaren Ventile nur ver-r einfacht darges'tellt sind.

Das dargestellte Federbein ist dazu bestimmt, das anteilige Fahrzeuggewi chi t am zugehörigen Rad voll abzustützen; mit anderen Worten, zusätzliche Tragfedern sind nicht erforderlich. Die Erfindung ist jedoch auch auf Federbeine anwendbar, die zusammen mit zusätzlichen Tragvorrichtungen verwendet werden.

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Das dargestelle Federbein hat einen radial inneren Zylinder 1 und einen radial äußeren Zylinder 2, die sich zwischen einem topfförmigen VerschlußstUck 3 an ihren oberen Enden und einem kreisringförmigen Verschlußstück 4 an ihren unteren Enden erstrecken. Zwischen den Zylindern 1 und 2 ist ein Vor— ratsraum 5 ausgebildet, der durch eine zylindrische elastische Membrane 6 in einen hydraulischen Vorratsraum 8 und einen Gasraum 9 unterteilt ist. Die Membrane 6 ist mit ihren oberen und unteren Enden 7 an den äußeren Zylinder 2 angeklemmt.

Eine Kolbenstange 10 trägt einen Staubschutz 11 und vermag mit seinem unteren Ende 12 ein Fahrzeugrad abzustützen. An ihrem oberen Ende trägt die Kolbenstange 10 einen Kolben 13, der im Zylinder 1 verschiebbar ist und Dichtungen trägt, die gegen die Innenwand des Zylinders 1 abdichten. Radial zwischen der Kolbenstange 10 und dem Zylinder 1 ist eine kreisringförmige Pumpenkammer 14 ausgebildet, die vom Verschlußstück 4 und von der Unterseite 15 des Kolbens 13 begrenzt ist. Im Pumpenkolben 13 ist ein Einweg-Pumpenauslaßventil 16 in Gestalt einer kreisringförmigen Platte angeordnet, das einen Fluidstrom aus der Pumpenkammer 14 durch Bohrungen 17 und 18 hindurch zu einer Kammer 19 steuert, die im Zylinder 1 zwischen dem Pumpenkolben 13 und dem Verschlußstück 3 ausgebildet ist.

Die Kammer 19 ist mit einer Einstellkammer 20, die zwischen einer elastischen Membrane 21 und dem Verschlußstück 3 ausgebildet ist, über gegensinnig wirkende Dämpfungsventile 22 und 23 verbunden. Zwischen der Membrane 21 und einer Verschlußkappe 25, die am Verschlußstück 3 befestigt ist und eine Anschlußvorrichtung 26 zum Verbinden mit einem gefederten Fahrzeugteil trägt, ist eine Gasfederkammer 24 ausgebildet.

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^;Die Fluidverbindung zwischen dem hydraulischen Vorratsraum und der Pumpenkammer 14 ist mit einem ersten elektromagnetisch betätigbaren Ventil 27 von kreisringförmiger Gestalt steuerbar. Das Ventil 27 ist so ausgebildet, das es in einem Betriebszustand des Elektromagneten 27' als Einweg- bzw. Rückschlagventil wirkt, das hydraulisches Fluid aus dem Vorratsraum 8 zur Pumpenkammer 14 fließen läßt, jedoch in einem anderen Betriebszustand des Elektromagneten 27' einen relativ ungedrosselten Fluidstrom in beiden Richtungen zwischen dem Vorratsraum 8 und der Pumpenkammer 14 ermöglicht.

Die Stellungsbeziehungen zwischen der Kolbenstange 10 und dem^ZyIirider 2 sind mit einem Sensor 29 erfaßbar, der Höhensigrfäle an eine elektronische Regeleinheit 28 abgibt. Wenn letztere feststellt, daß die errechnete, über die Zeit gemit-. telfe Plattform- bzw. Aufbauhöhe für das Federbein richtig ist, wird das Ventil 27 in den Zustand gebracht, in dem es eine unbehinderte Strömung zwischen dem Vorratsraum 8 und der Pumpenkammer 14 in beiden Richtungen ermöglicht. In diesem Betriebszustand wird vom Pumpenkolben 13 kein Fluid zur Kammer 19 und Einstellkammer 20 gepumpt.

Wenn das Ventil 27 so ausgelegt ist, daß es geschlossen ist, wenn in der Pumpenkammer 14 ein höherer Druck herrscht als im Vorratsraum 8, dann wird durch eine Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 13 in bezug auf den Zylinder 1 Fluid durch das Pumpenaus]aßventil 16 hindurch zur Kammer 19 und zur Einstell kammer 20 hin verdrängt. Wenn die Pumpe arbeitet, geschieht somit eine von ihr vorgenommene FIu.idVerdrängung zur Einstellkammer 20 hin während einer Vergrößerung des Federbeins.

Die Fluidverbindung zwischen der Kammer 19 und dem Vorratsraum 8 ist mit einem zweiten elektromagnetisch betätigbaren Ventil 27 steuerbar, das einen Fluidrückstrom zum Vorratsraum 8 ermöglicht, wenn nach Entscheidung durch die Regeleinheit das Fluidvolumen in der Einstellkammer 20 verkleinert werden soll.

Claims

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WUESTHOFF-v. PECHMANN - BEHRENS- GOETZ ^{UR:finl: ΓκΕΒΑ} ™^ESTHO"

DIPL.-ING. G)=RHARD PULS (l9$2-X97l)

EUROPEAN PATENTATTORNEYS _wlt.«_E«._M.H.»_tIH._M von p.chmann

DRWNG. DIETER BEHRENS

niPL.-lNC; DIPL.-TPIRTSCH.-ING.JIUPEJIT COETZ

D-8000 MÜNCHEN 90

SCH WEIGERSTRASSE 2 telbpon: (089) 66 zo } ι

TELEGRAMM: J¹ROTHCTPATEKT

telex: j 24070

^^^ Patentansprüche :

( 1. J Selbstaufladendes Federbein für Fahrzeug-Federungsanlagen, \mj<i einer Pumpe, die durch eine Bewegung des Federbeins betätigbar ist und hydraulisches Fluid aus einem Vorratsraum zu einer Einstellkammer des Federbeins zu pumpen vermag, dadurch gekennzeichnet , daß die Pumpe Fluid zur Einstellkammer (20) hin während einer Vergrößerung des Federbeins verdrängt.
2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Pumpenkammer (14) als kreisringförmige Kammer radial zwischen einer Kolbenstange (10), die an ihrem unteren Ende (12) mit einem Fahrzeugrad verbindbar ist, und einem Zylinder (1) ausgebildet ist, der die radial innere Wand des Vorratsraumes (5) für Fluid bildet, und ein aus der Pufnpenkamrner (14) herausführendes Pumpenauslaßventil (16) in einem Kolben (13) vorgesehen ist, der vom oberen Ende der Kolbenstange (10) getragen ist.
3. Federbein nach Anspruch 2, dadurch g e k e η n. zeichnet , daß ein in die Pumpenkammer (14) führendes Einlaßventil (27) am unteren Ende der Pumpenkammer (14) angeordnet ist.
4. Selbstaufladendes Federbein für Fahrzeug-Federungsanlagen, mit einer Pumpe, die durch eine Bewegung des Federbeins betätigbar ist und hydraulisches Fluid aus einem Vorratsraum

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zu einer Einstellkammer des Federbeins zu pumpen vermag, dadurch gekennzeichnet , daß ein elektromagnet tisch betätigbares Ventil (27) die Verbindung zwischen dem Vorratsraum (5) und der Pumpenkammer (14) steuert, und eine. Regeleinheit (28) das Ventil (27) öffnet oder seine Öffnung ermöglicht, damit Fluid aus der Pumpenkammer (14) zum Vorrats-* raum (5) zurückströmen kann, wenn ein Sensor (29) feststellt, daß eine Verdrängung von Fluid zur Einstellkammer (20) hin nicht erforderlich ist,
5. Federbein nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η zeichnet , daß das elektromagnetisch betätigbare Ventil (27) ein Einweg-Pumpeneinlaßventil ist, das normalerweise ein Zurückströmen von Fluid aus der Pumpenkammer (14) zum Vorratsraum (5) während des Verdrängungshubes der Pumpe verhindert.
6. Federbein nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η zeichnet , daß das elektromagnetisch betätigbare Ventil (27) ein unabhängiges Ventil ist, das parallel zu einem Einweg-Pumpeneinlaßventil angeordnet ist.
7. Selbstaufladendes Federbein für Fahrzeug-Federungsanlagen, mit einer Pumpe, die durch eine Bewegung des Federbeins betätigbar ist und hydraulisches Fluid aus einem Vorratsraum zu einer Einstellkammer des Federbeins zu pumpen vermag, dadurch gekennzeichnet , daß ein elektromagnetisch betätigbares Ventil (27) eine Rückströmung von Fluid aus der Einstellkammer (20) zum Vorratsraum (5) steuert.