-
(iec3enstand; NiveaurecJelsystel.l für Kraftfahrzeuge Die Erfindung
bezieht sich auf ein Niveauregelsystem für Kraftfahrzeuge zum belastungsunabhängigen
Konstanthalten der Höhe des Wagenkastens über den Radträgern mit zwischen Radträgern
und Wagenkasten angeordneten Stellgliedern veränderbaren Volumens, deren Druckräume
von einem oder mehreren Niveaus regelventilen in Abhängigkeit vom Abstand zwis~llen
Wagenkasten und Radträgern in einer ersten Regelstellung mit einer Druckquelle und
in einer zweiten Regelstellung mit einem Vorratsbehälter verbunden werden und in
einer dritten, der Niveaulage des Itahrzeuges entsprechenden Regelstellung sowohl
von der Druckquelle als auch vom Vorratsbehälter getrennt werden, wobei dem oder
den Niveauregelventilen mindestens ein in Richtung Stellglituder öffnendes entsperrbares
Rückschlagventil nachgeschaltet ist und wobei nach erfolgter Niveauregulierung ein
weiterer Zufluß zu oder Abfluß aus den Druckråumen unterbunden wird.
-
Derartige Niveauregelsysteme werden bekanntlich deshalb verwendet,
weil sich mit ihrer hilfe der Verbrauch an Druckmittel- gering halten läßt und somit
eine Einsparung an Antriebsenergie erreicht werden kann. Sie weisen den weiteren
Vorteil auf, daß die Niveauregulierung insbesondere während der Fahrt unwirksam
gemacht werden kann, d.h.
-
dynamisch durch Fahrbahn/unebenneiten oder Fliehkräfte entstehende
Schwankungen werden nicht ausgeregelt. Ausgehend
von der Überlegung
daß statische Belastungsänderungen abgesehen von Spezialfahrzeugen immer während
des Stillstandes eines Fahrzeuges auftreten und andererseits moderne Stellglieder
und itückschlagventile praktisch so leckfrei ausgeführt werden können, daß selbst
nach mehrstündigem Betrieb kein Absinken des Wagenkastens zu erwarten ist, hat man
bercits Vorschläge gemacht, die darauf hinzielen, eine Niveauregulierung nur während
des Stillstandes oder zu Beginn der Fahrt zu erlauben.
-
So wird in der deutschen Patentschrift 8'i3 895 eine entsprechende
Vorrichtung beschrieben, welche im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß
eine tJiveauregelung in Abhängigkeit vom Fahrzeugantrieb freigegeben oder gesperrt
wird, insbesondere derart, daß der Ausgleich der Bodenhöhe nur bei Stillstand des
Fahrzeuges stattfindet, bei Fahrt dagegen gesperrt ist. Als Maß dient beispielsweise
die Drehung der Achsantriebswelle. Gemäß einem anderen, nicht vorveröffentlichtem
Vorschlag (Patentanmeldung P 17 80 353.1) sollen beim Finstieg von Passagieren in
das Kraftfahrzeug insbesondere durch das 5cilließen von Türen ein oder mehrere Schalter
betätigt werden, die ein Zeitschaltwerk in Gang setzen, welches für eine vorbestinunte
Zeit eine Niveauregelung ermöglicht und nach dieser Zeit die Zuführung von Druckmittel
unterbricht.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Zeitschaltwerk vorzusehen, welches
in seiner Funktion nicht vom Einstich von Personen abhängig ist, sondern nur bei
laufendem iflotor in Funktion tritt, olive indes nur bei Stillstand des Fahrzeuges
zu arbeiten. Ls ist eine weitere Aufgabe der Brfindung,
ein Zeitschaltwerk
vorzusehen, welches auf spezielle elektrische Schaltkreise verzichten kann und mit
einfachen, unempf indliciien Teilen arbeitet.
-
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß da durch, daß der
Zufluß voii Druckmittel zu dem entsperrt baren Rückschlagventil durch Absperren
oder Ableiten des Druckmittels in ein System niedrigeren Druckes, vorzugsweise einen
Vorratsbehälter, mittels Schalten eines Schaltventiles verhindert ist, welches in
die Verbindung Iliveauregelventil - Druckquelle oder Niveaurege 1 -ventil - entsperrbares
Rückschlagventil oder aber in eine Verbindung zwischen den genannten Verbindungen
und dem System niedrigeren Druckes eingebaut ist, wobei durch das pneumatisch, rnit
Itilfe eines pneumatischen Zeitrelais zeitverzögert nach KomInandogabe bewirkte
Schalten des Schaltventils auch die Entsperrung des entsperrbaren Rückschlagventil
5 aufgehoben wird. Eine besonders günstige Anordnung ergibt sich, wenn das Schalten
durch Unterdruck erfolgt, welcher bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren durch Anzapfen
der Ansaugleitung erhalten wird. Zum Erzielen einer eindeutigen Schaltstellung kann
das Schaltventil einen durch Rasten oder dergleichen hervorgerufenen Schnappeffckt
besitzen. Das Schaltventil kann weiterhin iait einem Stößel, Nocken oder dergleichen
ausgerüstet sein, welcher direkt oder durch Betätigung weiterer Stößel, locken oder
dergleichen ein oder mehrere entsperrbare Rückschlagventile mechanisch entsperrt
In einer günstigen, einfachen Bauform ist das Schaltventil mit einem Steuerkolben
versehen, welcher eine Taille und
und eine Schulter mit einem konisch
geformten Ubergang zur Taille aufweist, welcher mit einem oder mehreren radial in
Bohrungen mit etwas größerem querschnitt angeordneten Stößeln zusammenwirkt, die
ihrerseits auf Schließkörper einwirken, welche zusammen mit einem Absatz in der
Bohrung oder in einer in die Bohrung eingesetzten Büchse ein Rückschlagventil bilden,
derart, daß ein Schließkörper von seinem Sitz abgehoben wird, wenn ein Stößel auf
derSchulter aufliegt, während ein Schließkörper dicht auf seinem Sitz aufliegt,
wenn ein Stößel mit der Taille zusammenwirkt. Zweckmäßigerweise ist der Durchmesser
der Schulter geringer als der Durchmesser der Steuerkolbenbohrung, wobei im Bereich
der dadurch entstehenden Ringnut ein Anschluß für eine zum Niveauregelventil führende
Leitung mündet, während zu den Durckräumen führende Leitungen an Anschlüsse der
entsperrbaren Rückschlagventile angeschlossen sind.
-
Anhand der Abbildungen wird die Erfindung näher erläutert.
-
Figur 1 zeigt mit liilfe von Symbolen einen Schaltplan mit hydraulisch
entsperrbarem Rückschlagventil und druckloser Ableitung des Druckmittels.
-
Figur 2 zeigt eine ähnliche Anordnung mit einem mechanisch entsperrbaren
Rückschlagventil.
-
Figur 3 zeigt einen Schaltplan mit einem mechanisch entsperrbaren
Rückschlagventil und Absperrung des Druckmittels von den Druckrdumen.
-
Figur 4a bis Figur 4d zeigen verschiedene grundsätzliche Absperrungs-
bzw. Ableitungsschaltungen.
-
In Figur 5 ist ein Ausführungsbeispiel mit einem Schaltventil dargestellt,
dessen Schaltkolben gleichermaßen zur Entsperrung der Rückschlagventile dient. Die
weiteren Bestandteile des Schaltplans sind symbolisch dargestellt.
-
Gemäß Figur 1 ist ein Stellglied 1 zwischen einem nicht näher dargestellten
Wagenkasten 2 und einer Achse 3 angebracht. Das Stellglied 1 besteht aus einem Zylinder
4, in dem ein mit einer Kolbenstange 5 verbundener Kolben 6 gleitet. Der oberhalb
des Kolbens 6 befindliche Druckraum 7 ist mit einem hydro-pneumatischen Druckspeicher
8 verbunden. Der Zylinder 4 ist am Wagenkasten 2 befestigt, während die Kolbenstange
5 an der Achse 3 angelenkt ist.
-
Am Wagenkasten 2 ist weiterhin ein Niveauregelventil 9 befestigt,
welches Anschlüsse P1, T1 und A1 aufweist und drei Schaltstellungen 1, 0 und 2 besitzt.
Die Betätigung des Niveauregelventils 9 erfolgt über ein Gestänge lo, welches mit
der Kolbenstange 5 oder aber mit der Achse 3 verbunden ist. Das Gestänge lo ist
so eingestellt, daß sich in der Niveaulage des Fahrzeuges die Schaltstellung 0 ergibt,
in welcher alle Anschlüsse P1, T1 und A1 abgesperrt sind. Bei einem Einfahren der
Kolbenstange 5 ergibt sich die Schaltstellung 1, in welcher die Anschlüsse P1 und
A1 miteinander verbunden sind, während Anschluß T1 gesperrt ist, Fährt die Kolbenstange
5 dagegen aus, ergibt sich die Schaltstellung 2 mit einer Verbindung der Anschlüsse
A1 und T1, wobei Anschluß Pl gesperrt ist.
-
Vom Anschluß A1 führt eine Leitung 11 zu einem entsperrbaren Rückschlagventil
12, welches über eine Leitung 13 mit dem Druckraum 7 verbunden ist und auch in dieser
Richtung öffnet. Der Anschluß T1 ist über eine Tankleitung 14 mit einem Vorratsbehälter
15 verbunden. Der Anschluß P1 schließlich steht über eine Leitung 16 mit einem Anschluß
A2 eines Schaltventils 17 in Verbindung, welches zwei weitere Anschlüsse P2 und
T2 sowie zwei Schaltstellungen 1 und 2 Besitzt. Der Anschluß P2 ist mit einer Druckquelle
18, z.B. einer Pumpe, verbunden. Der Anschluß T2 dient dem Ablauf zum Vorratsbehälter
15. Die Betätigung des Schaltventils 17 erfolgt durch Unterdruck über eine Steuerleitung
19, in die ein pneumatisches Zeitrelais in Form eines Speichers 20 und einer vorgeschalteten
Drossel 21 eingebaut ist. Die Steuerleitung 19 führt beispielsweise zu einer nicht
dargestellten Ansaugleitung eines Verbrennungsmotors, Solange kein Unterdruck anliegt,
drückt eine Rückstellfeder 22 das Schaltventil 17 in die Schaltstellung 1, in welcher
die Verbindung P2 - A2 hergestellt ist. Nach dem Schalten durch Unterdruck ergibt
sich die SchAltstellung 2 mit der Verbindung P2 - T2 unter Absperrung von A2. Von
der Leitung 16 zweigt eine Steuerleitung 23 zu dem entsperrbaren Rückschlagventil
12 ab, die zusammen mit der Leitung 16 bei Schaltstellung 2 des Schaltventils 17
drucklos wird. Aus diesem Grunde wird sowohl die Entsperrung des Rückschlagventils
12 aufgehoben als auch das Niveauregelventil 9 nicht mehr mit Druck versorgt. Die
Folge ist eine hermetisch dichte Absperrung des Druckraumes 7 unabhängig von der
Funktion des Niveauregelventils 9. Zweckmäßigerweise wird das Niveauregelventil
9 so ausgelegt, daß pro Zeiteinheit nur
ein relativ geringer Durchfluß
möglich ist. Dadurch wird vermieden, daß durch Fahrbahnunebenheiten oder dergleichen
hervorgerufene kurzzeitige dynamische Abstandsänderungen zwischen Wagenkasten 2
und Achse 3 ausgeregelt werden. Bei einer solchen Anordnung, eventuell unter Einschaltung
von Dämpfungsgliedern, kann man gewiß sein, daß nur statische Abstandsänderungen
ausgeregelt werden. Ausgehend von einer maximal notwendigen Ausregelzeit wird dann
das pneumatische Zeitrelais bestimmt. In Figur 2 ist ein mechanisch entsperrbares
Rückschlagventil 24 vorgesehen, welches über einen Stößel 25 entsperrt wird, der
seinerseits von einem Stößel 26 betätigt wird, welcher mit dem Steuerkolben eises
Schaltventils 27 verbunden ist. Die hydraulische Funktion der Anordnung ist im übrigen
die gleiche wie schon für Figur 1 beschrieben. Im Unterschied zu Figur 2 ist in
Figur 3 ein Schaltventil 28 in die Leitung 11 zwischen dem Anschluß A1 des Niveauregelventils
9 und dem mechanisch entsperrbaren Rückschlagventil 24 eingebaut.
-
Das Schaltventil ist als Auf-Zu-Ventil ausgebildet und ist in seiner
Schaltstellung 1 offen. Wenn Unterdruck erzeugt wird, schaltet es in Sclialtstellung
2, die Sperrstellung, in welcher die Druckversorgung zum bwz.
-
der Ablauf vom Rückschlagventil 24 gesperrt ist. Gleichzeitig mit
dem Schalten in die Sperrstellung kann auch die mechanische Entsperrung aufgehoben
werden. In Figur 4a ist noch einmal ein Auf-Zu-Ventil dargestellt, welches in der
Druckleitung angeordnet ist. In Figur 4b ist ein derartiges Ventil im Nebenschluß
geschaltet.
-
In Figur 4c ist einVentil in der llauptdruckleitung angeordnet, welches
eine Ablaufstellung für den ankommenden Druckmittelstrom aufweist. In Figur 4d schließlich
ist
ein Ventil mit einer Schwinmstellung dargestellt.
-
Grundsätzlich kann man jedes dieser Ventile entweder vor oder hinter
das Niveauregelventil schalten. Maßgebend für die Wahl eines bestimmten Ventils
ist die Gesamtanordnung. Die Anordnung nach Figur 5 entspricht dem Prinzip von Figur
4b, wo das Schaltventil im Nebenschluß angeordnet ist. In einem Gehäuse 29 ist eine
Kolbenbohrung 30 angeordnet, die an ihrem äußeren Ende mit einem Anschluß T2 versehen
ist. In der Kolbenbohrung 30 gleitet ein Steuerkolben 31, der in seiner Ausgangsstellung
durch eine Schulter 32 einen mit einem Anschluß P2 verbundenen Ringkanal 33 vom
Anschluß T2 trennt. Axial von der Schulter 32 entfernt besitzt der Steuerkolben
31 eine Taille 34, an die sich ein koniscller Uebergang 35 zu einer Schulter 36
anschließt, deren Durchmesser geringer ist als jener der Kolbenbohrung 30. Durch
eine Schulter 37 von der Schulter 36 getrennt, ist eine Nut 38 angeordnet, an die
sich eine Schulter 39, eine weitere Nut 40, eine Schulter 41 sowie ein abgesetzter,
mit Gewinde versehener Teil 42 anschließen. In die Nut 40 rastet eine Kugel 43 ein,
welche von einer Feder 44 belastet wird, die sich an einem Stopfen 45 abstützt.
-
Auf dem Teil 42 sind eine Scheibe 46,eine Membran 47, eine Führungsplatte
48 und ein Federteller 49 aufgefädelt und durch eine Mutter 50 festgespannt. Der
verdickte äußereRand 51 der Membran 47 wird mit Hilfe eines Deckels 52 gegen die
Randpartie 53 des in diesem Bereich topfförmig aufgeweiteten Gehäuses 29 gepreßt.
Eine Feder 54 wirkt zwischen Federteller 49 und Deckel 52, in
dem
sich zentrisch ein Anschluß 55 für eine Steuerleitung 19 befindet. Im Bereich der
Taille 34 bzw.
-
der Schulter 36 mündet ein Druckanschluß P3 in die Kolbenbohrung 30.
Außerdem münden im Bereich der Schulter 36 (in der Ausgangsstellung) Querbohrungen
Sitz die sich zu einer konischen Bohrung 57 erweitern, die sich ihrerseits in eine
Gewindebohrung 58 größeren Durchmessers fortpflanzt. Die konische Bohrung 57 dient
als Sitz für einen kugeligen Schließkörper 59, dessen Hub durch einen Stopfen 60
begrenzt wird, der in die Gewindebohrung 58 geschraubt ist. Der Stopfen bo besitzt
eine zentrische Bohrung 61, welche in einen Anschluß A3 mündet, von dem die Leitung
13 zu einem Stellglied 1 führt. Der Durchmesser der Bohrung 61 ist kleiner als jener
des Schließkörpers 59. Ein Durchtritt von Druckmittel erfolgt aber über am inneren
Ende der Bohrung 61 angebrachte Uberströmkerben 62. In der Querbohrung 56 befinden
sich Stößel 63 geringeren Durchmessers, welche mit ihrem einen Ende den Schließkörper
59 von seinem Sitz abheben, wenn ihr anderes Ende mit der Schulter 36 zusammenwirkt.
Der Hub der Membran 47 ist durch eine Itubbegrenzung 64 begrenzt, welche zwischen
Führungsplatte 48 und einer Umbördelung G5 der Federtellers 49 gehalten ist und
den Federteller axial überragt.
-
Ausgehend von der gezeichneten Schaltstellung wird -bei einer Belastungserhöhung
der Abstand zwischen Wagenkoasten und Achse kleiner und dadurch das Niveauregelventil
9 in die Schaltstellung 1 schalten, in welcher Druckmittel von P1 nach A1 strömt.
tiber die Leitung 11 und den Druckanschluß P3 gelangt das Druckmittel in den Ringspalt
zwischen Schulter 36 und Kolbenbohrung 30 und vor dort über den Ringspalt zwischen
Querbohrung
56 und Stößel 63 zu dem Rückschlagventil 57-59. Dessen Schließkörper 59 ist durch
den Stößel 63 von seinem Sitz 57 abgehoben, so daß das Druckmittel über die überströmkerben
62, die Bohrung 61, den Anschluß A3 sowie die Leitung 13 zu dem Stellglied 1 strömen
kann.
-
Im Stellglied 1 findet eine Vergrößerung des Druckraumes so lange
statt, bis der ursprüngliche Abstand zwischen Achse und Wagenkasten wieder hergestellt
ist, d.h., bis das Niveauregelventil wieder die Schaltstellung Null annimmt. Gleichzeitig
mit dem Niveauregelvorgang wird Luft aus dem zwischen Membran 47 und Deckel befindlichen
Raum 65 abgesaugt. Die Größe des Raumes 65 und der engste Querschnitt der Steuerleitung
19 bzw. der Drossel 21 sind in Verbindung mit dem in der Ansaugleitung des Motors
herrschenden Unterdrücken so ausgelegt, daß der Niveauregelvorgang beendet ist,
bevor eine Bewegung der Membran 47 gegen die Kraft der Feder 54 und der Raste 40,
43, 44 auftritt. Erst wenn im Raum 65 ein bestimmter Unterdruck unterschritten wird,
bewegen sich Membran 47 und der daran angebundene Steuerkolben 31 in die zweite
Raststellung,in welcher die Kugel 43sdie Nut 38 einrastet. In dieser Stellung sitzt
der Stößel 63 nicht mehr auf der Schulter 36 sondern auf der Taille 34 auf. Da zur
gleichen Zeit die Schulter 32 nicht mehr die Ringnut 33 absperrt, kann Druckmittel
drucklos von der Druckquelle 18 übeS den Anschluß P2, die Ringnut 33, die Kolbenbohrung
30 und den Anschluß T2 durcklos zum Vorratsbehälter 15 zurückfließen. Durch diesen
drucklosen Umlauf wird auch das System A1, 11, P3, 56 drucklos, so daß der Schließkörper
59 auf seinen Sitz 57 gepreßt wird und das System 62, 61, 13, 1 hermetisch absperrt.
Eine
Niveauregelung findet erst dann wieder statt, wenn der Raum
65 wieder belüftet wird, sei es durch Abstellen des Motors oder öffnen eines Belüftungsventils.
Die Drücke zu beiden Seiten der Membran 47 werden dann ausgeglichen und die Feder
54 bewirkt ein Schalten des Steuerkolbens in die erste Raststellung. Durch die Rasten
wird im übrigen ein zu frühes Schalten in der einen oder anderen Richtung vermieden.
-
Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Die
Stellglieder können pneumatisch, hydraulisch oder hydro-pneumatisch wirken. Die
Bauarten der Niveauregelventile sind den Bedürfnissen entsprechend frei wählbar.
Weitere Variationen sind in der Ausführung des Schaltventils, der Rückschlagventile
und den entsperrenden Mitteln denkbar. Sctlließlich ist es nicht unbedingt notwendig,
mit einer Membran zu schalten. Auch olben größerer Durchmesser sind denkbar.