DE3631876A1 - Fahrzeugfederung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugfederung nach der Gat­ tung des Hauptanspruchs.

Eine derartige Fahrzeugfederung ist bekannt (DE-OS 34 14 257).

Mit einer solchen bekannten Federung wird der Durchgang von einer Stoßdämpferseite zur anderen durch eine Ventileinrichtung überwacht, die elektromagnetisch betätigbar ist. Eine solche semiaktive Fede­ rung ist deutlich besser als eine passive Federung.

Eine aktive Federung, wie sie z.B. durch die DE-OS 27 38 455 bekannt ist, hat eine Hochdruck-Pumpe, einen Hochdruckspeicher und entspre­ chende Zumeßventile, und da diese Komponenten alle für sehr hohe Leistungen (bis 5 KW/Rad) ausgelegt werden müssen, ist eine solche Federung sehr teuer und für gewöhnliche Fahrzeuge unwirtschaftlich.

Andererseits ist aber bekannt, daß auf einer sehr guten Straße die Reibung in einer Fahrzeug-Federung überwiegt. Eine aufwendige und teuere Steuerbarkeit eines Dämpfers bringt umso weniger Vorteile, je besser die Straße und je höher die Reibung in der Fahrzeugfederung sind.

Vorteile der Erfindung

Diese Nachteile werden bei der eingangs genannten Fahrzeugfederung durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs vermieden.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine passive Federung,

Fig. 2 eine aktive Federung,

Fig. 3 eine semiaktive Federung,

Fig. 4 ein Diagramm über Dämp­ fer-Arbeitsbereiche, und

Fig. 5 eine erfindungsgemäße Kombination aus aktiver und semiaktiver Federung.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Das in der Fig. 1 dargestellte passive Federungssystem hat zwischen einer Fahrzeugmasse 1 und einer Radmasse 2 zur Abfederung des Fahr­ zeugaufbaus eine Stahlfeder 3 und parallel dazu angeordnet einen ge­ wöhnlichen, ungesteuerten Stoßdämpfer 4. Eine schematisch darge­ stellte Reibungskomponente ist mit der Bezugszahl 5 versehen.

Die ebenfalls an sich bekannte Federung nach der Fig. 2 hat - unter Verwendung der gleichen Bezugszahlen für entsprechende Teile - zwi­ schen Fahrzeugmasse 1 und Radmasse 2 ein Federelement 6 mit einem Kolben 7, der zwei Arbeitsräume 8 und 9 voneinander trennt. Jeder Arbeitsraum 8 bzw. 9 ist über eine Leitung 10 bzw. 11 an ein 4/3-We­ ge-Magnetventil 12 angeschlossen, das die Verbindung der Arbeits­ räume 8 und 9 mit einer Pumpe 13 bzw. mit einem Reservoir 14 über­ wacht.

Ein Magnet 15 des Magnetventils 12 ist an eine elektronische Steuer­ einrichtung 16 angeschlossen, der auch Signale von Niveausensoren oder dgl. zugeführt werden, um die Fahrzeugfederung den jeweiligen Fahrzeug- bzw. Straßengegebenheiten anzupassen.

Das 4/3-Wege-Magnetventil riegelt in seiner Mittelstellung die Ver­ bindung der Arbeitsräume 8 und 9 mit der Pumpe 13 bzw. dem Reservoir 14 ab. In seiner zweiten und dritten Stellung stellt es eine solche Verbindung her, einmal eine Pumpenverbindung mit der oberen Arbeits­ kammer 8 und einmal eine Pumpenverbindung mit der unteren Arbeits­ kammer 9 jeweils mit umgekehrtem Reservoir-Anschluß.

In der Fig. 3 sind - wiederum unter Verwendung der gleichen Bezugs­ zahlen für entsprechende Teile - zwischen der Fahrzeugmasse 1 und der Radmasse 2 ein über einen Magneten 17 steuerbarer Dämpfer 18, eine Stahlfeder 3 und eine Reibungskomponente 5 dargestellt. Eine solche Fahrzeugfederung ist ebenfalls bekannt, sie wird als semi­ aktiv bezeichnet.

Die Fig. 4 zeigt in einem Diagramm, bei dem auf der Ordinaten die Dämpferkraft F und auf der Abszisse die Kolbengeschwindigkeit V auf­ getragen ist, die Arbeitsweise eines passiven Serien-Dämpfers ent­ sprechend der Fig. 1, dessen Kennlinien mit den Bezugszahlen 19 und 20 bezeichnet sind. In vier Quadranten 21, 22, 23 und 24 arbeitet die aktive Federung nach der Fig. 2 und in den zwei Quadranten 21 und 23 arbeitet die semiaktive Federung nach der Fig. 3. An den Kurven 25 und 26 ist zu erkennen, daß die Leistungsfähigkeit der ak­ tiven Federung in den Quadranten 22 und 24 durch die jeweils in­ stallierte Pumpenleistung begrenzt ist. Wenn beispielsweise pro Fahrzeugrad eine Leistung von 2 bis 3 kW bereitgestellt werden soll, sind die erforderlichen Komponenten wie Pumpe, Hochdruckspeicher, Leitungen und Magnetventil entsprechend groß, schwer und teuer.

Gemäß der in der Fig. 5 dargestellten Erfindung wird eine semi­ aktive Federung, wie sie in der Fig. 3 dargestellt ist, durch eine aktive Federung nach der Fig. 2 ergänzt, wobei letztere aber gerade nur so stark ausgelegt ist, daß mit ihr lediglich die Reibungskräfte überwunden werden können. Der Arbeitsbereich 27 ist in der Fig. 4 durch eine Einfach-Schrägschraffur dargestellt.

In der Fig. 5 sind zwischen der Fahrzeugmasse 1 und der Radmasse 2 die Stahlfeder 3 (Tragfeder) und ein steuerbarer Dämpfer 28 angeord­ net. Der Dämpfer 28 ist als ausgeglichener Dämpfer mit gleichen Ar­ beitsräumen 29 und 30 ausgebildet. Eine steuerbare Drossel 31 ist über einen Magneten 32 betätigbar. Zwei an den Dämpfer 28 ange­ schlossene Leitungen 33 und 34, eine obere und untere, sind zu einem 4/3-Wege-Magnetvenil 35 geführt und dieses Magnetventil 35 dient zur Überwachung der Verbindung von einer aus Pumpe 36, Speicher 37 und Reservoir 38 bestehenden Druckbeschaffungseinrichtung mit dem Dämp­ fer 28. Der steuerbare Querschnitt des 4/3-Wege-Magnetventils 35 ist verhältnismäßig klein und zwar so klein, daß die vom Magnetventil 35 gesteuerte Leistung lediglich zur Überwindung der Reibungskräfte in der gesamten Federung ausreicht.

Der Kern und der Vorteil der vorliegenden Erfindung bestehen nun also darin, daß zur Kompensation des nur einige Prozent betragenden Anteils der Reibkraft an der Gesamtkraft eine installierte Pum­ pen-Leistung von nur 50 bis 100 W pro Fahrzeugrad genügt. Die zur Installation einer solch geringen Leistung erforderlichen Komponen­ ten sind im Vergleich zu einer aktiven Federung kleiner und leichter und erheblich preiswerter. Während die sehr hohen Anforderungen an die Schnelligkeit des 4/3-Wege-Magnetvetils 12 bei der aktiven Fede­ rung nach Fig. 2 sehr viele Probleme aufwerfen, lassen sich die Dy­ namik-Forderungen an das kleine, nur einen geringen Strombedarf auf­ weisende und nur der Reibungskompensation dienende 4/3-Wege-Magnet­ ventil 35 sehr leicht erfüllen.

Bei sehr kleinen Kolbengeschwindigkeiten im Dämpfer 28 arbeitet die Federung nach der Fig. 5 wie eine aktive Federung mit all ihren Vorteilen besonders auf guter Fahrbahn. Bei größeren Kolbengeschwin­ digkeiten, die zu Kräften über der Reibkraftgrenze führen, arbeitet die Federung nach der Fig. 5 wie eine semiaktive Federung.

Die in der Fig. 5 dargstellte getrennte Bauweise von Dämpferventil (Drossel 31 und Magnet 32) und 4/3-Wege-Magnetventil 35 kann auch durch eine zu einem Block zusammengefügte Bauweise ersetzt werden.

Claims (3)

1. Fahrzeugfederung für Kraftfahrzeuge mit einem Stoßdämpfer, der als semiaktive Federung ausgelegt ist, indem seine Dämpferkonstante durch ein elektrisches Signal mit Hilfe eines Magnetventils verän­ derbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die semiaktive Federung (Fig. 3) ergänzt ist durch eine zur Energieversorgung mit Pumpe (13, 36) und Speicher (37) ausgerüstete aktive Federung (Fig. 2), deren Leistung jedoch nur für eine Überwindung von Reibungskräften in der Federung, insbesondere im Dämpfer (28) ausgelegt ist.

2. Fahrzeugfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Dämpfers (28) ein 4/3-Wegeventil (35) verwendet ist, dessen steuerbarer Querschnitt so klein gehalten ist, daß die ge­ steuerte Leistung lediglich zur Überwindung der Reibungskräfte in der gesamte Federung ausreicht.

3. Fahrzeugfederung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (Drossel 31, Magnet 32) zur Veränderung der Dämpferkonstante und das 4/3-Wege-Magnetventil (35) zur Steuerung der Energieversorgung zu einem gemeinsamen Ventilblock zusammenge­ faßt sind.