DE3742883A1 - Valve arrangement for a damping cylinder for the damping of vibrations of wheeled vehicles - Google Patents

Valve arrangement for a damping cylinder for the damping of vibrations of wheeled vehicles

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DE3742883A1 DE19873742883 DE3742883A DE3742883A1 DE 3742883 A1 DE3742883 A1 DE 3742883A1 DE 19873742883 DE19873742883 DE 19873742883 DE 3742883 A DE3742883 A DE 3742883A DE 3742883 A1 DE3742883 A1 DE 3742883A1
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Abstract

For the spring-suspension of a vehicle axle, a damping cylinder with a spring is provided, the pressure in the cylinder spaces being regulated by a servovalve. If the system pressure of the electrically controlled servovalve fails, a switching valve is changed over, in order to connect the two cylinder spaces via throttle points to one another and to a pressure-medium accumulator and, via a pressurising valve, to the tank. As a result, the pressure in the damping cylinder is lowered, support takes place by means of the spring and compression and expansion movements of the damping-cylinder piston continue to be possible, without the piston coming into abutment.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für einen Dämpfungszylinder zur Schwingungsdämpfung von Radfahr­ zeugen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a valve arrangement for a Damping cylinder for vibration dampening of cycling testify according to the preamble of claim 1.

Es sind aktive Federsysteme bekannt (DE-OS 27 38 455), bei denen zwischen dem Fahrzeugrad und dem Aufbau des Fahr­ zeuges ein Dämpfungszylinder angeordnet ist, dessen Druck abhängig vom gemessenen Abstand zwischen der Achse und dem Aufbau sehr schnell gesteuert werden kann. Dabei läßt sich auch eine fahrzeugbelastungsabhängige Niveauregulierung in einfacher Weise realisieren.Active spring systems are known (DE-OS 27 38 455) those between the vehicle wheel and the structure of the driving witness a damping cylinder is arranged, the pressure depending on the measured distance between the axis and the Structure can be controlled very quickly. It can be also a level control depending on the vehicle load realize in a simple way.

Bei der bekannten Anordnung ist der Dämpfungszylinder ein Differentialzylinder. Die beiden Zylinderräume werden über ein 4/3-Wegeventil mit einer Druckquelle bzw. mit dem Tank verbunden, wobei das Ventil elektrisch abhängig von mehre­ ren gemessenen Parametern angesteuert wird.In the known arrangement, the damping cylinder is a Differential cylinder. The two cylinder rooms are about a 4/3-way valve with a pressure source or with the tank connected, the valve being electrically dependent on several measured parameters is controlled.

Fällt infolge Versagens der Pumpe oder ihres beispiels­ weise elektrischen Antriebs der Pumpendruck aus oder ver­ sagt die elektrische Ansteuerung, so muß vermieden werden, daß der Dämpfungszylinder auf Anschlag fährt.Falls due to failure of the pump or its example as electric drive the pump pressure or ver says the electrical control, it must be avoided that the damping cylinder moves to the stop.

Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Ventil­ anordnung so zu treffen, daß bei Ausfall der Hydraulik und/oder Elektronik im Hinblick auf die Fahrsicherheit ausreichende Federeigenschaften vermittelt werden.The invention is therefore based on the object, the valve arrangement so that in the event of hydraulic failure and / or electronics in terms of driving safety sufficient spring properties are imparted.

Die genannte Aufgabe ist mit den Merkmalen im kennzeichnen­ den Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. The stated task is to be identified with the characteristics in solved the part of claim 1.  

Erfindungsgemäß wird automatisch bei Ausfall des Pumpen­ drucks das Schaltventil so betätigt, daß der Systemdruck erheblich verkleinert wird und ein begrenzter Strömungs­ mittelaustausch zwischen beiden Zylinderräumen des Dämpfungs­ zylinders möglich ist. Dabei gerät der Kolben des Dämpfungs­ zylinders in eine mittlere Lage, in der die parallel ge­ schaltete Feder des Schwingungsdämpfers die Abstützung des Fahrzeugrades übernimmt. Die erfindungsgemäße Ventilanord­ nung ist sehr einfach aufgebaut.According to the invention, the pump will automatically fail pressure actuated the switching valve so that the system pressure is significantly reduced and a limited flow exchange of funds between the two cylinder chambers of the damping cylinder is possible. This causes the piston of the damping device cylinder in a middle position, in which the parallel ge switched spring of the vibration damper the support of the Vehicle wheel takes over. The valve arrangement according to the invention is very simple.

Der Druckmittelspeicher in Verbindung mit einem zum Tank hin öffnenden Vorspannventil hat den Vorteil, daß im System eine ausreichende Druckmittelmenge zur Verfügung steht, um zu vermeiden, daß eine zu große Druckmittelmenge zum Tank hin abströmt. Es wird also dafür gesorgt, daß bei den Ein­ und Ausfederbewegungen des Dämpfungszylinders im System genügend Druckmittel verbleibt. In vorteilhafter Weiter­ bildung der Erfindung kann der Druckmittelspeicher an das im Fahrzeug mitgeführte Reserverad angeschlossen werden. In diesem Fall vereinfacht sich der Aufbau des Druckmittel­ speichers.The pressure medium accumulator in connection with one to the tank opening bias valve has the advantage that in the system a sufficient amount of pressure medium is available to to avoid an excessive amount of pressure medium to the tank flows out. So it is ensured that the one and rebound movements of the damping cylinder in the system enough pressure medium remains. In an advantageous further education of the invention, the pressure fluid reservoir to the spare wheel carried in the vehicle can be connected. In this case, the construction of the pressure medium is simplified memory.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an­ hand der Zeichnung näher erläutert, in der schematisch ein Federsystem mit Dämpfungszylinder und zugehöriger Ventil­ anordnung dargestellt ist.An embodiment of the invention is below hand of the drawing explained in more detail in the schematically Spring system with damping cylinder and associated valve arrangement is shown.

Ein Dämpfungszylinder 10 ist mit einer Feder 11 zu einem Schwingungsdämpfer verbunden. Im Zylinder 10 läuft ein Kolben 12 mit einer Kolbenstange 14. Das kolbenstangen­ seitige Ende des Schwingungsdämpfers ist in bekannter Weise mit einer bei 15 angedeuteten Radachse verbunden, während das obere Ende mit dem nicht-dargestellten Fahr­ zeugaufbau verbunden ist. A damping cylinder 10 is connected to a spring 11 to form a vibration damper. A piston 12 with a piston rod 14 runs in the cylinder 10 . The piston rod-side end of the vibration damper is connected in a known manner to a wheel axis indicated at 15 , while the upper end is connected to the vehicle construction (not shown).

Die beiden Zylinderräume 18 und 19 sind über Leitungen 20 und 21 über ein Schaltventil 22 und Leitungen 23, 24 an ein Regelventil 25 angeschlossen, von dem aus eine Leitung 27 und ein Rückschlagventil 28 zu einer Pumpe 29 führt, während der andere Anschluß des Regelventils 25 mit einem Tank T verbunden ist.The two cylinder spaces 18 and 19 are connected via lines 20 and 21 via a switching valve 22 and lines 23 , 24 to a control valve 25 , from which a line 27 and a check valve 28 lead to a pump 29 , while the other connection of the control valve 25 is connected to a tank T.

An die Leitung 27 ist ein Druckmittelspeicher 32 angeschlos­ sen. Das Regelventil 25 ist ein 4/3-Wege-Proportionalventil, das von einem elektronischen Steuergerät 33 angesteuert wird. In dem Steuergerät 33 werden verschiedene Eingangs­ signale rechnerisch miteinander verknüpft, um den jeweili­ gen Ansteuerstrom für das Regelventil 25 zu erzeugen, der zu den gewünschten Druckänderungen in den Zylinderräumen 18, 19 führt. So werden dem Steuergerät 33 der Hub s des Dämpfungszylinders sowie andere kraft- oder wegabhängige Meßgrößen zugeführt.On the line 27 , a pressure medium reservoir 32 is ruled out. The control valve 25 is a 4/3-way proportional valve which is controlled by an electronic control unit 33 . In the control unit 33 , various input signals are mathematically linked to one another in order to generate the respective control current for the control valve 25 , which leads to the desired pressure changes in the cylinder spaces 18 , 19 . The control unit 33 is supplied with the stroke s of the damping cylinder and other force-dependent or path-dependent measured variables.

Das Schaltventil 22 ist ein druckgesteuertes 5/2-Wegeventil, das vom Steuerdruck in der Leitung 35 in der dargestellten Lage gehalten wird, in der die Leitungen 21, 23 und 20, 24 miteinander verbunden sind, so daß die Einsteuerung des Druckes in den Zylinderräumen des Dämpfungszylinders 10 von dem Regelventil 25 vorgenommen wird. Die Steuerdruck­ leitung 35 ist an die Pumpendruckleitung 27 über ein elektrisches Schaltventil 36 angeschlossen.The switching valve 22 is a pressure-controlled 5/2-way valve, which is held by the control pressure in the line 35 in the position shown, in which the lines 21 , 23 and 20 , 24 are connected to one another, so that the control of the pressure in the cylinder spaces of the damping cylinder 10 is made by the control valve 25 . The control pressure line 35 is connected to the pump pressure line 27 via an electrical switching valve 36 .

In der umgeschalteten Stellung des Schaltventils 22 werden die Leitungen 20, 21 und damit die beiden Zylinderräume 18, 19 über je eine Drossel 40, 41, zu der jeweils ein zum Zylinderraum hin öffnendes Rückschlagventil 42, 43 parallel geschaltet ist, miteinander und mit einer Leitung 44 verbunden, an die ein Druckmittelspeicher 45 angeschlos­ sen, und die über ein vorgespanntes, sich zum Tank T hin öffnendes Rückschlagventil 46 mit dem Tank verbunden ist. In the switched position of the switching valve 22 , the lines 20 , 21 and thus the two cylinder spaces 18 , 19 are each connected via a throttle 40 , 41 to which a check valve 42 , 43 opening towards the cylinder space is connected in parallel with one another and with a line 44 connected to which a pressure medium reservoir 45 is ruled out, and which is connected to the tank via a prestressed check valve 46 which opens towards the tank T.

Parallel zum Vorspannventil 46 ist ein Nachsaugventil 47 vorgesehen.A suction valve 47 is provided parallel to the preload valve 46 .

Die Wirkungsweise der Ventilanordnung ist wie folgt: Ist Pumpendruck in der Leitung 27 vorhanden, so wird über die Steuerdruckleitung 35 das Schaltventil 22 in die darge­ stellte Lage umgeschaltet. Das Ventil 36 ist dabei von der elektronischen Ansteuerung 33 in Durchlaß geschaltet. In dieser Schaltstellung erfolgt die Niveauregulierung sowie die als aktive Federung bezeichnete Drucksteuerung des Schwingungsdämpfers.The operation of the valve arrangement is as follows: If pump pressure is present in line 27 , the switching valve 22 is switched to the position shown via the control pressure line 35 . The valve 36 is switched through by the electronic control 33 . In this switch position, the level control and the pressure control of the vibration damper, which is referred to as active suspension, takes place.

Bei Ausfall des Pumpendrucks schaltet das Schaltventil 22 um. Diese Umschaltung erfolgt auch, wenn die elektrische Ansteuerung ausfällt, und dabei das Ventil 36 die Steuer­ druckleitung 35 mit Tank verbindet.If the pump pressure fails, the switching valve 22 switches over. This switchover also takes place when the electrical control fails and the valve 36 connects the control pressure line 35 to the tank.

Ist das Schaltventil 22 umgeschaltet, so sind die beiden Zylinderräume 18, 19 des Dämpfungszylinders 10 über die Drosseln 40 und 41 miteinander und über die Leitung 44 mit dem Druckmittelspeicher 45 und über das Vorspannventil 46 mit dem Tank verbunden. Der Druck in den beiden Zylin­ derräumen wird deshalb auf den vom Vorspannventil 46 ein­ gestellten Druck von beispielsweise 3 bis 5 bar abgesenkt. Der Kolben 12 des Dämpfungszylinders folgt den Ein- und Ausfederbewegungen, wobei das jeweils aus den Zylinder­ räumen 18, 19 verdrängte Strömungsmittel über die Drosseln 40, 41 und die sich öffnenden Rückschlagventile 42, 43 in den anderen nachsaugenden Zylinderraum verdrängt wird. Die jeweils verdrängten Mengen sind bei einem Differential­ zylinder unterschiedlich. Der Speicher 45 sorgt für ein Nachspeisen mit Druckmittel im System, so daß zum Tank abströmendes Druckmittel vom Speicher 45 her ersetzt wer­ den kann, ohne daß das System leergesaugt wird. If the switching valve 22 is switched over, the two cylinder spaces 18 , 19 of the damping cylinder 10 are connected to one another via the throttles 40 and 41 and to the pressure medium reservoir 45 via the line 44 and to the tank via the preload valve 46 . The pressure in the two cylinders is therefore reduced to a pressure of, for example, 3 to 5 bar from the preload valve 46 . The piston 12 of the damping cylinder follows the deflection and rebound movements, with the fluid displaced from the cylinders 18 , 19 being displaced via the throttles 40 , 41 and the opening check valves 42 , 43 into the other suction-absorbing cylinder space. The amounts displaced differ in the case of a differential cylinder. The memory 45 provides a make-up with pressure medium in the system, so that pressure medium flowing to the tank from the memory 45 can be replaced who can without the system being sucked empty.

Die Querschnitte der Drosseln 40, 41 lassen sich unter­ schiedlich wählen, so daß unterschiedliche Dämpfungs­ charakteristiken beim Ein- und Ausfedern erreicht werden.The cross sections of the throttles 40 , 41 can be selected from differently, so that different damping characteristics can be achieved during compression and rebound.

Der Druckmittelspeicher 45 läßt sich vereinfachen, wenn sein den Druckmittelraum abschließender Kolben oder Falten­ balg vom Luftdruck des im Fahrzeug mitgeführten Reserve­ rades beaufschlagt wird. In diesem Fall wird der Speicher an das Reserverad angeschlossen. In der Leitung 44 kann gegebenenfalls ein Füllventil vorgesehen sein, über das der Speicher 45 bei Bedarf mit Druckmittel gefüllt wird.The pressure medium accumulator 45 can be simplified if its piston or bellows closing the pressure medium space is acted upon by the air pressure of the reserve wheel carried in the vehicle. In this case, the memory is connected to the spare wheel. If necessary, a filling valve can be provided in line 44 , via which the reservoir 45 is filled with pressure medium if necessary.

Mit der erläuterten Ventilanordnung wird erreicht, daß bei Ausfall des Druckes bzw. der Ansteuerelektronik der Däm­ pfungszylinder druckentlastet wird, wobei die Feder 11 die Abstützung des Fahrzeuges übernimmt und dabei der Kolben 12 in einer Mittelstellung ist, von der aus die Ein- und Ausfederbewegungen des Rades zulässig sind, ohne daß der Kolben 12 auf Anschlag fährt. Dabei hat der Däm­ pfungszylinder noch Dämpfungseigenschaften und außerdem wird vermieden, daß das System bei den Dämpfungsbewegun­ gen vom Druckmittel leergesaugt wird.With the valve arrangement explained it is achieved that in the event of a failure of the pressure or the control electronics, the damping cylinder is relieved of pressure, the spring 11 taking over the support of the vehicle and the piston 12 being in a central position from which the springing-in and spring-out movements of the Rades are permitted without the piston 12 moves to the stop. The damping cylinder still has damping properties and it is also avoided that the system is sucked empty by the pressure medium during the damping movements.

Claims (9)

1. Ventilanordnung für einen Dämpfungszylinder zur Schwingungsdämpfung von Radfahrzeugen, bei der der Däm­ pfungszylinder und eine Feder zwischen einem Fahrzeugrad und dem Fahrzeugaufbau angeordnet sind, der Kolben des Dämpfungszylinders vom Druck in beiden Zylinderräumen eingespannt ist und der Druck über ein Wegeventil zur Steuerung der Druckmittelwege zu einer Pumpe bzw. einem Tank zum Ausgleich von Fahrbahnunebenheiten lastabhängig regelbar ist, und bei der an dem Dämpfungszylinder ein Weggeber angeordnet ist, der über ein elektronisches Steuergerät das Wegeventil ansteuert, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein vom Pumpendruck be­ tätigtes Schaltventil (22) zwischen dem Proportionalwegeventil (25) und den beiden Zylinderräumen (18, 19) des Dämpfungs­ zylinders (10) vorgesehen ist, von dem bei Ausfall des Druckes bzw. der elektrischen Ansteuerung beide Zylinder­ räume über mindestens eine Drosselstelle (40, 41) mit­ einander sowie mit einem Druckspeicher (45) und mit dem Tank verbindbar sind.1. Valve arrangement for a damping cylinder for vibration damping of wheeled vehicles, in which the damping cylinder and a spring are arranged between a vehicle wheel and the vehicle body, the piston of the damping cylinder is clamped by the pressure in both cylinder spaces and the pressure via a directional control valve for controlling the pressure medium paths a pump or a tank to compensate for uneven road surfaces can be regulated depending on the load, and in which a displacement sensor is arranged on the damping cylinder, which controls the directional control valve via an electronic control unit, characterized in that a switching valve ( 22 ) actuated by the pump pressure be operated between the Proportional directional control valve ( 25 ) and the two cylinder spaces ( 18 , 19 ) of the damping cylinder ( 10 ) is provided, from which, in the event of pressure or electrical control failure, both cylinder spaces via at least one throttle point ( 40 , 41 ) with one another and with one Pressure accumulator ( 45 ) and with the tank v are bindable. 2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder Zylinderraum (18, 19) über eine Drosselstelle (40, 41) und ein sich zum Zylinderraum öffnendes, zur Drosselstelle paralleles Rückschlagventil (42, 43) mit dem Tank und dem Druck­ mittelspeicher (45) verbunden ist.2. Valve arrangement according to claim 1, characterized in that each cylinder chamber ( 18 , 19 ) via a throttle point ( 40 , 41 ) and an opening to the cylinder chamber, parallel to the throttle point check valve ( 42 , 43 ) with the tank and the pressure medium storage ( 45 ) is connected. 3. Ventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die beiden Drosselstellen (40, 41) unterschiedliche Querschnitte aufweisen, die an die Zylinderflächen angepaßt sind.3. Valve arrangement according to claim 2, characterized in that the two throttle points ( 40 , 41 ) have different cross sections which are adapted to the cylinder surfaces. 4. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der vom Druckspeicher (45) zum Tank führenden Leitung (44) ein in Richtung Tank unter Vorspannung öffnendes Rückschlagventil (46) vorgesehen ist.4. Valve arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the line from the pressure accumulator ( 45 ) leading to the tank ( 44 ) a non-return valve ( 46 ) opening in the direction of the tank is provided. 5. Ventilanordnung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß parallel zum Vorspann­ ventil (46) ein Nachsaugventil (47) vorgesehen ist.5. Valve arrangement according to claim 4, characterized in that a suction valve ( 47 ) is provided parallel to the biasing valve ( 46 ). 6. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck­ mittelspeicher (45) alternativ zum Rückschlagventil vom Reserverad des Fahrzeuges beaufschlagt ist.6. Valve arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the pressure medium accumulator ( 45 ) is acted upon as an alternative to the check valve by the spare wheel of the vehicle. 7. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalt­ ventil (22) ein 5/2-Wegeventil ist.7. Valve arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the switching valve ( 22 ) is a 5/2-way valve. 8. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der zum Schaltventil (22) führenden Steuerdruckleitung (35) ein von der Ansteuerungelektronik betätigtes Entlastungsventil (36) angeordnet ist.8. Valve arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that in the control valve ( 22 ) leading to the control pressure line ( 35 ) is actuated by the control electronics relief valve ( 36 ). 9. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungs­ zylinder (10) ein Differentialzylinder ist, dessen Zylinder­ räume über ein 4/3-Wege-Proportionalventil mit einer Pumpe (29) oder dem Tank verbindbar sind.9. Valve arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that the damping cylinder ( 10 ) is a differential cylinder, the cylinder spaces via a 4/3-way proportional valve with a pump ( 29 ) or the tank can be connected.
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